CN105261480A - 一种电容器和永磁直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容器和永磁直流电机，所述电容包括有电容陶瓷基片以及设置于电容陶瓷基片上的至少三个电极，所述电容陶瓷基片的形状为环形或者多边形。本发明电容器用于永磁直流电机上，当电机运转时，整流子和电刷之间的电压通过为电容充电迅速降低，减小或者抑制了电机旋转导致的火花，大大延长电机的寿命，同时该电容器还可以确保电机通过EMC测试；其焊接、安装工艺简单，能以传统的干压成型工艺制备具有高介电常数且结构复杂的电容器，无多余的引线，电容器体积小且能够牢靠固定于电机转子上。本发明作为一种电容器和永磁直流电机可广泛应用于电容器技术领域。

Description

一种电容器和永磁直流电机

技术领域

本发明涉及电容器和电机技术领域，尤其涉及一种电容器和永磁直流电机。

背景技术

永磁直流电机在高速运转过程中，电刷和整流子之间持续重复快速的通断，在电刷和整流子断开的瞬间，含有线圈的感性负载电路产生大的反电动势，往往导致电刷和整流子之间出现火花，一方面对电刷和整流子的寿命有影响，甚至损坏电机，另一方面，火花所产生的信号噪音会波及电源以及相关的电子器件。

感性负载瞬变最简单的抑制方法之一是在其两端并接电容器。深圳市唯真电机有限公司公开了专利(授权公告号CN202405935U)“电动床永磁直流电机”，在该电机中即设有吸附火花的瓷片电容。

由于直流微电机需要通过EMC测试，因此基于此方面的考虑，现有技术会在直流微电机两接电电刷上焊接一个电容或者在整流子换向片上焊接电容以达到通过EMC测试的效果。

授权公告号为CN203119668U的专利提出一种直流微电机的电刷组支承装置，在该发明中，两接电电刷之间并接一个电容，该电容的引脚安装在电刷组端子的弯钩中，下压弯钩使电容引脚与电刷组固定连通。授权公告号为CN202353392U的专利“一种带电容的转子支架和空心杯永磁直流微电机”提出一种带贴片电容的转子支架，其中电容设置在相邻换向片之间，并且与相邻换向片电性连接。正如前两个专利提出，一般的，为了降低因反电动势产生的火花对电机的影响以及通过EMC测试，会在电机的两电刷之间或者在电机的换向片之间并联电容，但是目前所采用的电容大多数是引脚式的电容，安装于电机胶盖的内部，其安装或焊接工艺相对较为复杂，且该电容占用空间较大；而专利CN202353392U所提出的采用贴片电容连接换向片的做法，所需的焊接点较多，工艺流程增多，出现虚焊和假焊的几率增大。

一般的，在马达上焊接的引脚式电容均为多层陶瓷电容。多层陶瓷电容的最大的特性为介电常数高，因此可以制备出较小的尺寸，该类电容制备工艺复杂，且难以制备出复杂的形状。而普通的单层陶瓷电容的介电常数偏低，为达到一定的电容，必须增大尺寸。

发明内容

为了解决现有直流电机除火花以及通过EMC测试用电容器占积较大或者安装焊接工艺流程复杂的问题，本发明的目的是：提供一种可消除反电动势所引发的火花并且确保直流电机通过EMC测试的电容器。

为了解决现有直流电机除火花以及通过EMC测试用电容器占积较大或者安装焊接工艺流程复杂的问题，本发明的另一目的是：提供一种可消除反电动势所引发的火花并且确保通过EMC测试的永磁直流电机。

本发明所采用的技术方案是：一种电容器，包括有电容陶瓷基片以及设置于电容陶瓷基片上的至少三个电极，所述电容陶瓷基片的形状为环形或者多边形。

进一步，所述电容陶瓷基片的截面为长方形、三角形、梯形、其他规则形状或者不规则形状。

进一步，所述电极为端面电极或侧面电极。

进一步，所述电极为包含端面电极和侧面电极的电极，所述的端面电极设置于电容陶瓷基片的正面或者反面或者正面和反面之上，所述的侧面电极设置于电容陶瓷基片的外侧面或者内侧面或者外侧面和内侧面上。

进一步，所述的电容器的电极为单层或多层。

进一步，所述电容陶瓷基片为钛酸锶钡钙体系半导体陶瓷。

进一步，所述电极为银电极、铜电极、镍电极、铝电极等电极或者银铜合金、银镍合金等合金电极。

进一步，所述的电容器的电容值与永磁直流电机的电压、转速等相匹配，作为优选的技术方案，电容值为0.01μF~0.5μF。

进一步，所述的电容陶瓷基片原料的组分及其制备方法如下：首先球磨混合SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃以及TiO₂，其中SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量与TiO₂的物质的量比为0.95~1.0，SrCO₃占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的60%~100%，CaCO₃含量占总的物质的量的0~30%，BaCO₃含量占总的物质的量的0~30%；混料并烘干后，于1000℃-1300℃固相合成粉料，获得(Sr,Ba,Ca)TiO₃粉料；

在(Sr,Ba,Ca)TiO₃粉料中加入半导体化剂Nb₂O₅、La₂O₃、Ta₂O₅等中的一种或几种，同时加入添加剂MnCO₃、SiO₂、Na₂CO₃、Li₂CO₃、CuO等中的一种或几种；

所述的半导化剂含量为合成粉料物质的量的0.1%~8%，其余添加剂总的物质的量为合成粉料物质的量的0.3%~5%；

将配制并混合好的瓷料压制成型钛酸锶钡钙瓷坯；

将瓷坯在高温900℃~1300℃排胶，排胶后的瓷坯在还原性气氛中还原烧结，烧结温度1200℃~1400℃，得到陶瓷基片；

将制备的陶瓷基片在750℃~1000℃氧化；

按照直流电机伸出的铜引线需要焊接的位置确定电极的形状，并印制电极，之后在500℃~900℃烧结电极。

本发明所采用的另一技术方案是：一种永磁直流电机，所述的永磁直流电机上通过焊接或者机械固定方式装载有上述电容器。

所述电容器的装载方式为焊接或者机械固定，从而实现线圈、整流子以及电容器的电性连接。

本发明的有益效果是：本发明电容器可用于永磁直流电机上，当电机运转时，整流子和电刷之间的电压通过为电容充电迅速降低，减小或者抑制了电机旋转导致的火花，大大延长电机的寿命，同时该电容器还可以确保电机通过EMC测试；其焊接、安装工艺简单，能以传统的干压成型工艺制备具有高介电常数且结构复杂的电容器，无多余的引线，电容器体积小且能够牢靠固定于电机转子上。

本发明的另一有益效果是：本发明永磁直流电机上应用上述电容器，当电机运转时，整流子和电刷之间的电压通过为电容充电迅速降低，减小或者抑制了电机旋转导致的火花，大大延长电机的寿命，同时该电容器还可以确保电机通过EMC测试；其焊接、安装工艺简单，无多余的引线，电容器体积小且能够牢靠固定于电机转子上。

附图说明

图1一种具有端面电极的环形电容器示意图；

图2一种具有侧面电极的环形电容器示意图；

图3一种具有端面电极的五边形电容器示意图；

图4一种包含正端面电极和内外侧面电极的环形电容器示意图；

图5一种包含正端面电极和内侧面电极的截面为梯形的环形电容器的示意图；

图6一种包含正端面电极和内侧面电极的截面为梯形的环形电容器的剖面图；

图7实施例1安装本发明所述端面电极电容器的永磁直流电机的转子主视图；

图8实施例2安装本发明所述侧面电容器的永磁直流电机的转子主视图；

图9实施例1中安装环形电容器的永磁直流电机的等效电路图。

图中：1为电容器陶瓷基片；2为端面电极；3为电容器外侧面电极；3’为内侧面电极；3”为内侧面斜面电极；4为转子转轴；5为调整垫片；6为铜圈；7为绝缘套管；8为线圈；9为铁芯片；10为线圈、整流子与电容器之间焊接的焊锡；11为整流子；12为止油垫片；13为线圈抽头；14为整流子骨架凸出的部分。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

参照图1，本发明电容器的第一具体实施例，该电容器为环形，电容陶瓷基片1与3个端面电极2相连接，电容器基片1的截面为长方形，端面电极2分布于一个端面。

参照图2，本发明电容器的第二具体实施例，该电容器为环形，电容陶瓷基片1与5个端面电极3相连接，电容器基片1的截面为长方形，侧面电极3位于外侧面。

参照图3，本发明电容器的第三具体实施例，该电容器为正五边形，电容陶瓷基片1与5个端面电极2相连接，电容器基片1的截面为长方形，端面电极2分布于一个端面。

参照图4，本发明电容器的第四具体实施例，该电容器为环形，包括电容陶瓷基片1、三个正端面电极2、外侧面电极3和内侧面电极3’，每个电极中端面电极、内外侧面电极相互连接，电容器基片1的截面为长方形。

参照图5和图6，本发明电容器的第五具体实施例，该电容器为环形，包括电容陶瓷基片1、三个正端面电极2、内侧面电极3’和内侧面斜面电极3”，每个电极中端面电极2、一个内侧面电极3’以及一个内侧面斜面电极3”相互连接，电容器基片1的截面为梯形。

进一步作为优选的实施方式，本发明电容器的电容值与直流电机的电压、转速等相匹配，优选的电容容量为0.01μF~0.5μF，电容陶瓷基片为钛酸锶系半导体陶瓷，电极采用三层银电极。

参照图7，本发明一种永磁直流电机的第一具体实施例，电机转子上装载环形电容器Ⅰ，电机转子包括转轴4、三组线圈8、三片铁芯片9、调整垫片5、铜圈6、绝缘套管7、整流子11以及止油垫片12。环形电容器Ⅰ穿入转轴4进而套入整流子11。环形电容器Ⅰ在转子上的安装方式为：环形电容器Ⅰ的安装方向为其端面电极正对线圈8和铁芯9，将相邻两线圈8的两根抽头13以及从整流子骨架凸出部分14中伸出的一片铜片焊接于环形电容器Ⅰ的电极2上，从而实现环形电容器Ⅰ、线圈8以及整流子11的电性连接。

参照图9，是本发明一种永磁直流电机的第一具体实施例的电容器消除电机火花的等效电路图。在转子高速旋转过程中，正负极电刷与整流子之间重复快速的通断，电刷与整流子断开的一瞬间，线圈产生非常大的反电动势，此时线圈上并联的电容器迅速充电，从而抑制了整流子和电刷之间在换向时产生的火花，同时也起到消除噪音的效果。

本发明中，环形电容器在直流电机转子上的安装工艺简单，与转子固定牢靠，且占用体积小，在直流电机上无多余的引线。

参照图8，本发明一种永磁直流电机的第二具体实施例，采用本发明侧面电极电容器Ⅱ，包括电容陶瓷基片以及侧面电极3，电容器Ⅱ的电容容量为0.06±10%μF，电容陶瓷基片为钛酸钡系半导体陶瓷，电极3有五极，采用单层铜电极。电机转子上安装上述电容器Ⅱ，所述的电机转子包括转轴4、五组线圈8、五片铁芯片9、调整垫片5、铜圈6、绝缘套管7、整流子11以及止油垫片12。电容器Ⅱ穿入转轴4进而套入整流子11。环形电容器Ⅱ在转子4上的安装方式为：将相邻两线圈8的两根抽头13以及从整流子骨架凸出部分14中伸出的一片铜片焊接于环形电容器Ⅱ的电极3上，实现环形电容器Ⅱ、线圈8以及整流子11的电性连接。

上述电容器和永磁直流电机的实施例中所采用的电容陶瓷基片的组分及制备方法如下：

首先球磨混合SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃以及TiO₂，其中SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量与TiO₂的物质的量比为0.95~1.0，SrCO₃占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的60%~100%，CaCO₃含量占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的0~30%，BaCO₃含量占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的0~30%；混料并烘干后，于1000℃-1300℃固相合成粉料，获得(Sr,Ba,Ca)TiO₃粉料；

在(Sr,Ba,Ca)TiO₃粉料中加入半导体化剂Nb₂O₅、La₂O₃、Ta₂O₅等中的一种或几种，同时加入添加剂MnCO₃、SiO₂、Na₂CO₃、Li₂CO₃、CuO等中的一种或几种；

所述的半导化剂含量为合成粉料物质的量的0.1%~8%，其余添加剂总的物质的量为合成粉料物质的量的0.3%~5%；

将配制并混合好的瓷料压制成型钛酸锶钡钙瓷坯；

将瓷坯在高温900℃~1300℃排胶，排胶后的瓷坯在还原性气氛中还原烧结，烧结温度1200℃~1400℃，得到陶瓷基片；

将制备的陶瓷基片在750℃~1000℃氧化；

按照直流电机伸出的铜引线需要焊接的位置确定电极的形状，并印制电极，之后在500℃~900℃烧结电极。

进一步作为优选的实施方式，电容陶瓷基片的组分及制备方法的第一具体实施例如下：首先球磨混合SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃以及TiO₂，其中SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量与TiO₂的物质的量比为1.0，SrCO₃占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的60%，CaCO₃含量占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的20%，BaCO₃含量占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的20%；混料并烘干后，于1000℃-1300℃固相合成粉料，获得Sr_0.6Ba_0.2Ca_0.2TiO₃粉料；

在Sr_0.6Ba_0.2Ca_0.2TiO₃粉料中加入半导体化剂Nb₂O₅、La₂O₃、Ta₂O₅等中的一种或几种，同时加入添加剂MnCO₃、SiO₂、Na₂CO₃、Li₂CO₃、CuO等中的一种或几种；

所述的半导化剂含量为合成粉料物质的量的0.1%~8%，其余添加剂总的物质的量为合成粉料物质的量的0.3%~5%；

将配制并混合好的瓷料压制成型钛酸锶钡钙瓷坯；

将瓷坯在高温900℃~1300℃排胶，排胶后的瓷坯在还原性气氛中还原烧结，烧结温度1200℃~1400℃，得到陶瓷基片；

将制备的陶瓷基片在750℃~1000℃氧化；

按照直流电机伸出的铜引线需要焊接的位置确定电极的形状，并印制电极，之后在500℃~900℃烧结电极。

进一步作为优选的实施方式，电容陶瓷基片的组分及制备方法的第二具体实施例如下：首先球磨混合SrCO₃以及TiO₂，其中SrCO₃的物质的量与TiO₂的物质的量比为1.0；混料并烘干后，于1000℃-1300℃固相合成粉料，获得SrTiO₃粉料；

在SrTiO₃粉料中加入半导体化剂Nb₂O₅、La₂O₃、Ta₂O₅等中的一种或几种，同时加入添加剂MnCO₃、SiO₂、Na₂CO₃、Li₂CO₃、CuO等中的一种或几种；

所述的半导化剂含量为合成粉料物质的量的0.1%~8%，其余添加剂总的物质的量为合成粉料物质的量的0.3%~5%；

将配制并混合好的瓷料压制成型钛酸锶钡钙瓷坯；

将瓷坯在高温900℃~1300℃排胶，排胶后的瓷坯在还原性气氛中还原烧结，烧结温度1200℃~1400℃，得到陶瓷基片；

将制备的陶瓷基片在750℃~1000℃氧化；

按照直流电机伸出的铜引线需要焊接的位置确定电极的形状，并印制电极，之后在500℃~900℃烧结电极。

进一步作为优选的实施方式，电容陶瓷基片的组分及制备方法的第三具体实施例如下：首先球磨混合SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃以及TiO₂，其中SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量与TiO₂的物质的量比为0.975，混料并烘干后，于1200℃固相合成粉料，获得(Sr,Ba,Ca)TiO₃粉料。

所述的合成粉料中SrCO₃占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的80%，CaCO₃含量占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的10%，BaCO₃含量占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的10%。

在Sr_0.78Ba_0.0975Ca_0.0975TiO₃粉料中加入半导体化剂Nb₂O₅，同时加入添加剂MnCO₃、SiO₂、Na₂CO₃、Li₂CO₃、CuO等中的一种或几种。

所述的半导化剂含量为合成粉料物质的量的2%，其余添加剂总的物质的量为合成粉料物质的量的1%。

将配制并混合好的瓷料制备钛酸锶钡钙环形瓷坯。

将瓷坯在高温1200℃排胶，并将排胶后的瓷坯在还原性气氛中还原烧结，烧结温度1300℃，得到陶瓷基片。

将制备的电容基片在900℃氧化。

在环形陶瓷基片表面印制三极银电极，参照图1。并在620℃烧结银电极。由此，制备出环形电容器I，环形电容器任两极之间的电容为100nF。

将该环形电容器I套入转子转轴4，使电极一段朝向线圈，将线圈引线焊接与电容器的三个电极上将线圈引线焊接于电容器的三个电极上，如此便将环形电容器安装于马达上。

本发明中，环形电容器在直流电机转子上的安装工艺简单，与转子固定牢靠，且占用体积小，在直流电机上无多余的引线。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，均属于本发明的保护范围；任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电容器，其特征在于：包括有电容陶瓷基片以及设置于电容陶瓷基片上的至少三个电极，所述电容陶瓷基片的形状为环形或者多边形。

2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于：所述电容陶瓷基片的截面为长方形、三角形、梯形或者不规则形状。

3.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于：所述电极为端面电极或侧面电极。

4.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于：所述电极为包含端面电极和侧面电极的电极，所述的端面电极设置于电容陶瓷基片的正面或者反面或者正面和反面之上，所述的侧面电极设置于电容陶瓷基片的外侧面或者内侧面或者外侧面和内侧面上。

5.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于：所述的电容器的电极为单层或多层。

6.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于：所述电容陶瓷基片为钛酸锶钡钙体系半导体陶瓷。

7.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于：所述电极为银电极、铜电极、镍电极、铝电极或合金电极。

8.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于：所述电容值为0.01μF~0.5μF。

9.根据权利要求6所述的电容器，其特征在于：所述的电容陶瓷基片原料的组分及其制备方法如下：首先球磨混合SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃以及TiO₂，其中SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量与TiO₂的物质的量比为0.95~1.0，SrCO₃占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的60%~100%，CaCO₃含量占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的0~30%，BaCO₃含量占SrCO₃、CaCO₃、BaCO₃总的物质的量的0~30%；混料并烘干后，于1000℃-1300℃固相合成粉料，获得(Sr,Ba,Ca)TiO₃粉料；

在(Sr,Ba,Ca)TiO₃粉料中加入半导体化剂Nb₂O₅、La₂O₃、Ta₂O₅等中的一种或几种，同时加入添加剂MnCO₃、SiO₂、Na₂CO₃、Li₂CO₃、CuO等中的一种或几种；

所述的半导化剂含量为合成粉料物质的量的0.1%~8%，其余添加剂总的物质的量为合成粉料物质的量的0.3%~5%；

将配制并混合好的瓷料压制成型钛酸锶钡钙瓷坯；

将瓷坯在高温900℃~1300℃排胶，排胶后的瓷坯在还原性气氛中还原烧结，烧结温度1200℃~1400℃，得到陶瓷基片；

将制备的陶瓷基片在750℃~1000℃氧化；

按照直流电机伸出的铜引线需要焊接的位置确定电极的形状，并印制电极，之后在500℃~900℃烧结电极。

10.一种永磁直流电机，其特征在于：所述的永磁直流电机上通过焊接或者机械固定方式装载有上述权利要求1所述的电容器。