CN108370201B - 电机及包括该电机的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供：具有六个磁极的磁体的定子；设置在定子内并包括十三个槽的转子；缠绕在槽上的线圈；耦接到转子的旋转轴；换向器，耦接到旋转轴并连接到线圈；以及多个电刷，设置成压靠换向器并定位成在旋转轴的圆周方向上具有63°至66°的角间隔，由此提供电流纹波最小化并且转矩最大化的有益效果。

Description

电机及包括该电机的车辆
技术领域
本发明的实施例涉及一种电机及包括该电机的车辆。
背景技术
电机包括形成为可旋转的旋转轴、耦接到旋转轴的转子以及固定在壳体内的定子。定子沿着转子的圆周安装并相互间隔一段距离。由于电机中的电相互作用引起转子的旋转。在线圈围绕转子缠绕的情况下，设置换向器和电刷，以向围绕旋转转子缠绕的线圈供给电流。
通常，换向器耦接到线圈的同时耦接到旋转轴进行旋转，电刷耦接到壳体并设置成与换向器接触。在此，电刷与换向器接触以向换向器供给电流。
另一方面，定子可以包括磁体，磁体可以具有六个磁极。另外，可以设置周围缠绕有线圈的转子的十三个槽。在具有六个磁极和十三个槽的直流(DC)电机的情况下，电力可以经由两个电刷供给到转子，并且可以在转子中形成两个并联电路。通常，在电机包括具有六个磁极的磁体的情况下，两个电刷可以设置成围绕旋转轴具有60°的角间隔。
然而，由于具有六个磁极和十三个槽的这种电机的短路线圈的数量增加，所以电流的纹波分量的量增加。当电流的纹波分量的量增加时，存在转矩的纹波分量的量也增加的问题。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种具有六个磁极和十三个槽的电机以及包括该电机的车辆，在该电机中，电刷设置成使电流纹波最小化并使转矩最大化。
本发明的目的不限于上述目的，通过以下说明书，本领域技术人员将清楚地理解上文中未描述的其他目的。
技术方案
本发明的一个方面提供一种电机，该电机包括：旋转轴；转子，包括放置所述旋转轴的孔；定子，设置在所述转子的外侧；换向器，包括放置所述旋转轴的孔；以及电刷，被配置成与所述换向器接触，其中，所述定子包括具有六个磁极的磁体，所述转子包括十三个槽，多个电刷定位成在所述旋转轴的圆周方向上具有63°至66°的角间隔。
所述定子可以包括三个分开的芯，每个芯包括具有两个磁极的磁体。
连接所述电刷和所述换向器之间的接触区域的中心与所述旋转轴的中心的基准线之间的角间隔可以在圆周方向上在63°至66°的范围内。
所述电刷在圆周方向上的宽度可以是所述电刷的围绕所述旋转轴的中心与22°至26°相对应的圆弧的长度。
换向器片在圆周方向上的宽度可以是所述换向器片的围绕所述旋转轴的中心与27.7°相对应的圆弧的长度。
所述电机可以进一步包括被配置成容纳所述转子和所述定子的壳体，其中，所述壳体包括盖板，所述电刷设置在所述盖板上。
本发明的另一方面提供一种包括电机的车辆，其中，该电机包括：旋转轴；转子，包括放置所述旋转轴的孔；定子，设置在所述转子的外侧；换向器，包括放置所述旋转轴的孔；以及电刷，被配置成与所述换向器接触，其中，所述定子包括具有六个磁极的磁体，所述转子包括十三个槽，多个电刷定位成在所述旋转轴的圆周方向上具有63°至66°的角间隔。
有益效果
根据实施例，在包括有包括具有六个磁极的磁体的定子和具有十三个槽的转子的电机中，由于电刷设置成具有63°至66°的角间隔，因此具有使电流纹波最小化并使转矩最大化的有益效果。
附图说明
图1是示出根据实施例的电机的图；
图2是示出图1中所示的电机的定子和转子的图；
图3是示出设置成具有63°至66°的角间隔的电刷的图；
图4是示出电刷的宽度和换向器片的宽度的图；
图5是表示电刷之间的角度在63°至66°的范围内时电流纹波的变化的图；
图6是表示电刷之间的角度在63°至66°的范围内时最大转矩的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。通过示例性实施例和下面结合附图的详细描述，本发明的目的、具体优点和新的特征将变得清楚。本说明书和权利要求书中所使用的术语和词语不应被解释为限于通常使用的含义或词典中的含义，应该解释为基于发明人适当定义了术语概念以便以最佳方式描述本发明的原则与本发明的技术范围相一致的含义和概念。另外，在本发明的描述中，当确定相关的公知功能的详细描述将不必要地模糊本发明的要点时，将省略详细描述。
图1是示出根据本发明的一个示例性实施例的电机的图，图2是示出图1中所示的电机的定子和转子的图。在此，图1和2是为了清楚地和概念性地理解本发明而清楚地示出电机的主要特征的图，因此，可以预期图的各种变化，并且本发明的范围不需要受图中所示的具体形状限制。
参照图1和2，根据本发明的电机10可以包括定子100、转子200、线圈300和旋转轴400。
定子100可以耦接到壳体1的内侧并包括多个磁体110。磁体110和围绕转子200缠绕的线圈产生旋转磁场。磁体110可以包括六个磁体，这些磁体的N极和S极可以在旋转轴400的圆周方向上围绕旋转轴400交替地设置。另一方面，定子100可以通过耦接多个分开的芯形成，或者定子100可以形成为一个芯。在一个实施例中，电机的定子100可以通过耦接三个分开的芯形成，每个芯包括具有N极和S极的磁体110。
转子200设置在定子100内。转子200可以包括：具有中心耦接到旋转轴400的芯210；以及形成在芯210的圆周表面中并且周围缠绕有线圈300的槽220。槽220设置为面向定子100，并且可以设置十三个槽220。
线圈300围绕槽220的每一个缠绕。绝缘体2安装在槽220中以使槽220与线圈300绝缘。
当电流供给到线圈300时，在定子100与磁体110之间引起电相互作用，从而转子200旋转。在转子200旋转的情况下，旋转轴400也旋转。在此，旋转轴400可以通过轴承3支承。
另一方面，为了向旋转转子200供给电流，需要换向器500和电刷600。
换向器500耦接到旋转轴400。另外，换向器500可以设置在转子200的上方。换向器500可以在其圆周表面上包括换向器片510。另外，换向器片510电连接到线圈300。另一方面，电刷600与换向器片510接触从而将外部驱动信号施加于线圈300。十三个换向器片510可以沿着换向器500的圆周设置为与转子200的十三个槽220相对应。
电刷600设置成压靠换向器500。电刷600可以安装在壳体1中。可以设置两个电刷600，但是本发明不限于此。两个电刷600可以设置成具有63°至66°的角间隔。
壳体1包括盖板1a。盖板1a覆盖壳体1的开放的上部。电刷600安装在盖板1a的下表面。
图3是示出设置成具有63°至66°的角间隔的电刷的图。
具体而言，参照图2和图3，两个电刷600可以设置成在旋转轴400的圆周方向上具有63°至66°的角间隔。当穿过旋转轴400(参照图2)的中心C和电刷600的中心的基准线表示为图2的L1和L2时，两个电刷600可以设置成使得L1和L2之间的角度R1在圆周方向上在63°至66°的范围内。
在此，当旋转轴400为图3所示的中心时，电刷600的中心可以表示为电刷600的在圆周方向上与换向器500接触的接触区域610(在下文中，电刷宽度)的中心。
作为示例，电刷600可以具有横截面为四边形的矩形形状，并且可以使用单独的保持件安装在壳体1中，或者可以熔接并被固定地安装。
图4是示出电刷的宽度和换向器片的宽度的图。
参考图4，在包括十三个槽220以及具有六个磁极的磁体110的电机中，当电刷600设置成具有63°至66°的角间隔时，换向器片510的宽度可以对应于围绕旋转轴400的中心C与27.7°的中心角R2相对应的圆弧的长度(参见图4)，并且电刷的宽度可以对应于围绕旋转轴400的中心C与22°至26°的中心角R3相对应的圆弧的长度(参见图4)。
例如，在包括十三个槽220以及具有六个磁极的磁体110的电机中，当电机的宽度对应于与22°至26°相对应的圆弧的长度时，电刷的宽度可对应于3.7mm至4.4mm。
图5是表示电刷之间的角度在63°至66°的范围内时电流纹波的变化的图。
参照图5，在包括十三个槽220以及具有六个磁极的磁体110的电机中，当在电刷的宽度为3.75mm、3.90mm、4.06mm、4.21mm、4.36mm的情况下测量电流纹波时，如图5的A所示，当电刷600的角度R1在63°至66°的范围内时，电流纹波的变化最小化。
图6是表示电刷之间的角度在63°至66°的范围内时的最大转矩的图。
参照图6，在包括十三个槽220以及具有六个磁极的磁体110的电机中，当在电刷的宽度为3.75mm、3.90mm、4.06mm、4.21mm和4.36mm的情况下测量最大转矩时，如图6的B所示，当电刷600的角度R1在63°至66°的范围内时，最大转矩最大化。
如上所述，参照附图具体地描述了电机和包括该电机的车辆。
虽然已经参照示例性实施例具体描述了本发明的技术精神，但是本领域技术人员可以在不背离本发明的基本方面的情况下做出各种变更、修改和替换。因此，特定的示例性实施例和附图应当被认为仅是描述性的而不是限制性的，并且本发明的技术范围不由实施例和附图限定。本发明的范围由所附权利要求限定，并且包括落入所附权利要求的等同范围内的所有的技术精神。
附图标记
10：电机
100：定子
110：磁体
200：转子
210：芯
300：线圈
400：旋转轴

Claims (7)

1.一种电机，包括：
旋转轴；
转子，包括放置所述旋转轴的孔；
定子，设置在所述转子的外侧；
换向器，包括放置所述旋转轴的孔；以及
电刷，被配置成与所述换向器接触，
其中，所述定子包括具有六个磁极的磁体，
所述转子包括十三个槽，多个电刷定位成在所述旋转轴的圆周方向上具有63°至66°的角间隔，并且
所述电刷在圆周方向上的宽度为所述电刷的围绕所述旋转轴的中心与22°至26°相对应的圆弧的长度，并且
所述电刷的数量为两个。
2.据权利要求1所述的电机，其中，所述定子包括三个分开的芯，每个芯包括具有两个磁极的磁体。
3.根据权利要求2所述的电机，其中，连接所述电刷和所述换向器之间的接触区域的中心与所述旋转轴的中心的基准线之间的角间隔在圆周方向上在63°至66°的范围内。
4.根据权利要求2所述的电机，其中，换向器片在圆周方向上的宽度为所述换向器片的围绕所述旋转轴的中心与27.7°相对应的圆弧的长度。
5.根据权利要求1所述的电机，还包括被配置成容纳所述转子和所述定子的壳体，
其中，所述壳体包括盖板，并且
所述电刷设置在所述盖板上。
6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述电刷的宽度在3.7mm至4.4mm的范围内。
7.一种车辆，包括电机，
其中，所述电机包括：
旋转轴；
转子，包括放置所述旋转轴的孔；
定子，设置在所述转子的外侧；
换向器，包括放置所述旋转轴的孔；以及
电刷，被配置成与所述换向器接触，
其中，所述定子包括具有六个磁极的磁体，
所述转子包括十三个槽，多个电刷定位成在所述旋转轴的圆周方向上具有63°至66°的角间隔，并且
所述电刷在圆周方向上的宽度为所述电刷的围绕所述旋转轴的中心与22°至26°相对应的圆弧的长度，并且
所述电刷的数量为两个。
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