CN105406628B - 直流电机 - Google Patents

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Abstract

一种直流电机，包含铁芯、双叉状的一对分叉部、内侧绕组以及外侧绕组。铁芯包含多个齿。各个齿具有前端部和基端部。分叉部设于前端部。内侧绕组卷绕在基端部。外侧绕组卷绕在各个齿的分叉部与相邻的齿的分叉部之间。内侧绕组的匝数和外侧绕组的匝数被调整为使得内侧绕组的电感和外侧绕组的电感一致。

Description

直流电机
技术领域
本发明涉及直流电机，该直流电机包含沿着径向卷装在电枢铁芯的齿上的2层电枢线圈。
背景技术
作为直流电机的一种，提出了一种具备双层结构的电枢线圈的电机，该双层结构的电枢线圈包含内层线圈和外层线圈。电枢铁芯包含多个齿。在各个齿的前端部形成有双叉状的一对分叉齿。在各个齿的基端部卷绕有内层线圈。在相邻的齿的分叉齿间卷绕有外层线圈。
在这样的直流电机中，利用双层结构的电枢线圈能确保输出转矩，并且能实现大型化和振动的抑制。在日本特开2011－55655号公报中公开了一种具备双层结构的电枢线圈的直流电机。
在上述公报所公开的直流电机中，将电枢线圈设为双层结构，由此在将匝数设为与单层结构的集中缠绕的电枢线圈相同时，能将线圈的电感设为1/4。
但是，内层线圈的电感变得比外层线圈的电感大。因此，在电刷隔着换向器离开内层线圈时在电刷与换向器的换向器片之间产生的火花会比在电刷隔着换向器离开外层线圈时在电刷与换向器的换向器片之间产生的火花大。
于是，在离开内层线圈时所连接的换向器片处火花磨损变大，因此有如下问题：在换向器上在周向产生段差，电刷的寿命变短，并且也容易产生电磁噪声。
发明内容
本发明的目的在于提供如下直流电机：可维持输出特性，并且可防止由于火花磨损导致的电刷寿命的下降。
为了达到上述目的，本发明的一方式所涉及的直流电机包含铁芯、双叉状的一对分叉部、内侧绕组以及外侧绕组。所述铁芯包含多个齿。各个所述齿具有前端部和基端部。所述分叉部设于所述前端部。所述内侧绕组卷绕在所述基端部。所述外侧绕组卷绕在各个所述齿的分叉部与相邻的齿的分叉部之间。所述内侧绕组的匝数和所述外侧绕组的匝数被调整为使得所述内侧绕组的电感和外侧绕组的电感一致。
根据该构成，内侧绕组的电感和外侧绕组的电感一致。
优选由所述内侧绕组所生成的第一磁路包含设于相邻的齿间的第一间隙。由所述外侧绕组所生成的第二磁路包含设于所述一对分叉部之间的第二间隙和设于所述分叉部与定子之间的第三间隙。所述第三间隙具有比所述第一间隙和第二间隙大的距离。所述内侧绕组具有比所述外侧绕组的匝数少的匝数。
根据该构成，通过使内侧绕组的匝数比所述外侧绕组的匝数少，从而使电感一致。
优选所述内侧绕组具有减少的匝数，所述外侧绕组具有增多的匝数。
根据该构成，通过使内侧绕组的匝数减少，并且使所述外侧绕组的匝数增多，从而使电感一致。
优选所述内侧绕组的匝数的减少数量和所述外侧绕组的匝数的增多数量相等。
根据该构成，内侧绕组的电感和外侧绕组的电感一致，且可维持直流电机的输出特性。
优选直流电机包含电枢。该电枢包含所述铁芯和换向器，所述换向器具有与所述内侧绕组连接的换向器片和与所述外侧绕组连接的换向器片。所述定子具有电刷，所述电刷与所述换向器滑动接触并对所述内侧绕组和外侧绕组提供直流电流。
根据该构成，在从电刷通过换向器对内侧绕组和外侧绕组提供直流电流时，在换向器与电刷之间产生的火花的大小一致。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的直流电机的截面图。
图2是表示由图1的内侧绕组所生成的磁路的说明图。
图3是表示图1的外侧绕组所生成的磁路的说明图。
具体实施方式
以下按照附图说明直流电机的一实施方式。图1所示的直流电机包含定子1和电枢2，电枢2被能旋转地支承在该定子1的内侧。定子1包含大致圆筒状的磁轭外壳3和配设于该磁轭外壳3的内周面的3个N极磁铁4和3个S极磁铁5。3个N极磁铁4和3个S极磁铁5在周向上交替地配设，形成6极的磁极。
所述电枢2具备位于所述磁轭外壳3的径向中心的旋转轴6。旋转轴6的两端部能旋转地被磁轭外壳3支承。换向器7设于旋转轴6的一个端部，位于磁轭外壳3内。换向器7与旋转轴6一体地旋转。并且，换向器7具备在周向上等间隔地配设的24个换向器片8。
在所述换向器7的周围，在相对于旋转轴6成对称的位置上设有一对电刷9。电刷9的前端与所述换向器7滑动接触。并且，从外部提供的直流电流经由电刷9依次提供给与电刷9相对的换向器片8。
在所述旋转轴6的轴向中间部设有与旋转轴一体地旋转的铁芯10。在铁芯10上设有朝向磁轭外壳3的内周面延伸的12根齿11。12根齿11设置成相邻的齿的间隔相互相等。在齿11的前端部设有双叉状的分叉部12。
在各齿11中，分叉部12的前端部向相互靠近的方向延伸设置。并且，如图2和图3所示，相邻的齿11的分叉部12间的第一间隙t1和各齿11的分叉部12间的第二间隙t2相等。第一间隙t1和第二间隙t2在该实施方式中被设定为3mm。
另外，在齿11的分叉部12与磁轭外壳3的内周面之间设有第三间隙d。第三间隙d具有作为比所述第一间隙t1和第二间隙t2大的距离的分开距离。第三间隙d的分开距离在该实施方式中被设定为4.7mm。
在所述各齿11上卷绕有2层结构的电枢绕组。利用集中缠绕在各齿11的基端部卷绕有内侧绕组13。利用分布缠绕在各个齿11的分叉部12与相邻的齿11的分叉部12之间卷绕有外侧绕组14。
并且，内侧绕组13和外侧绕组14分别与所述换向器7的换向器片8连接。在对电刷9提供直流电流时，电枢2基于对内侧绕组13和外侧绕组14提供的直流电流而旋转。
所述内侧绕组13具有比外侧绕组14少的匝数。如图2所示，在直流电流流过内侧绕组13时所生成的第一磁路mgw1包含1处第一间隙t1，第一间隙t1是3mm的空气层。
在直流电流流过外侧绕组14时所生成的第二磁路mgw2包含相互并列地延伸的两个磁路。即，第二磁路mgw2包含：包含1处第二间隙t2的磁路，第二间隙t2是3mm的空气层；以及包含第三间隙d的磁路，第三间隙d是将从齿11的分叉部12到磁铁4、5的内周面的空气层的厚度和磁铁4、5的径向的厚度相加得到的分开距离。第三间隙d的分开距离是4.7mm。换言之，所述第三间隙d的分开距离是从分叉部12的径向外侧面到磁轭外壳3的内周面的距离。
在内侧绕组13和外侧绕组14的匝数相同时，内侧绕组13的电感比外侧绕组14的电感大。在该实施方式中，为了减小内侧绕组13的电感与外侧绕组14的电感之差，内侧绕组13具有比外侧绕组14的匝数少的匝数。而且，为了补充内侧绕组13的匝数的减少数量，使外侧绕组14的匝数增多。
接着，说明如上述那样构成的直流电机的作用。
在从外部对电刷9提供直流电流时，基于通过换向器片8依次提供给内侧绕组13和外侧绕组14的直流电流所生成的磁场和利用定子1的磁铁4、5所生成的磁场的作用，在电枢2中产生旋转力，旋转轴6旋转。
此时，内侧绕组13的电感和外侧绕组14的电感基本相等。因此，在电刷9和与内侧绕组13连接的换向器片8之间产生的火花的大小与在电刷9和与外侧绕组14连接的换向器片8之间产生的火花的大小基本相等。
如上述那样构成的直流电机具有下面所示的优点。
(1)直流电机具备2层结构的电枢绕组。为了使内侧绕组13的电感和外侧绕组14的电感基本一致，内侧绕组13具有比外侧绕组14的匝数少的匝数。因此，在与内侧绕组13连接的换向器片8与电刷9之间产生的火花的大小与在和外侧绕组14连接的换向器片8与电刷9之间产生的火花的大小基本一致。
此外，不是为了内侧绕组13具有比外侧绕组14的匝数少的匝数而单纯地减少匝数。在本实施方式中，为了补充内侧绕组13的匝数的减少数量而增多外侧绕组14的匝数。利用这样的构成，内侧绕组13的匝数和外侧绕组14的匝数设有相对差，并且电感一致。由此，能不减少总匝数地维持电机的输出特性。
(2)通过使火花的大小一致，可防止由于火花磨损导致在换向器片8的表面上产生台阶。由此，能延长电刷9和换向器7的寿命。
(3)能抑制在电刷9与换向器片8之间产生的火花。因此，能抑制因为由于火花导致的电磁噪声的原因产生的无线电噪声。
上述实施方式也可以按以下方式实施。
·为了使内侧绕组和外侧绕组的电感一致，也可以仅仅减少内侧绕组的匝数，或者也可以仅增加外侧绕组的匝数。

Claims (4)

1.一种直流电机，具备：
铁芯，其具备多个齿，各个所述齿具有前端部和基端部；
双叉状的一对分叉部，其设于所述前端部；
内侧绕组，其卷绕在所述基端部；以及
外侧绕组，其卷绕在各个所述齿的分叉部与相邻的齿的分叉部之间，
所述内侧绕组的匝数和所述外侧绕组的匝数被调整为使得所述内侧绕组的电感和外侧绕组的电感一致，
由所述内侧绕组所生成的第一磁路包含设于相邻的齿间的第一间隙，
由所述外侧绕组所生成的第二磁路包含设于所述一对分叉部之间的第二间隙和设于所述分叉部与定子之间的第三间隙，
所述第三间隙具有比所述第一间隙和所述第二间隙大的距离，
所述内侧绕组具有比所述外侧绕组的匝数少的匝数。
2.根据权利要求1所述的直流电机，其中，
所述内侧绕组具有减少的匝数，所述外侧绕组具有增多的匝数。
3.根据权利要求2所述的直流电机，其中，
所述内侧绕组的匝数的减少数量和所述外侧绕组的匝数的增多数量相等。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的直流电机，其中，
进一步具备电枢，
该电枢包含所述铁芯和换向器，所述换向器具有与所述内侧绕组连接的换向器片和与所述外侧绕组连接的换向器片，
所述定子具有电刷，所述电刷与所述换向器滑动接触并对所述内侧绕组和外侧绕组提供直流电流。
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