CN1368783A - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

一种旋转电机,具有:设有由在固定于旋转轴104上的铁心(109)的外周面沿轴向延伸而成的多个槽(110)间叠绕导线而形成的多个绕组部构成的绕组(111)的电枢(105);设有固定在旋转轴(104)上、同时绕组部两端部电气连接的多个整流子片(112)的整流子(106);与整流子片(112)的表面连接的多个电刷(108);将应作为等电位的整流子片(112)间连接的等压线(200)。绕组并列连接在整流子片(112)间,该绕组部以机械角360度相互对称配置。采用本发明,能抑制起因于电磁力引起的失衡的振动,并控制由于各电气回路部之间的绕组部数目差而产生的磁性吸力失衡。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及具有由多个整流子片构成的整流子的旋转电机。
技术背景
图7为现有旋转电机-电动转向用电动机100的侧剖视图。这种电动转向用电动机100设有：圆筒状的轭铁101；固定在该轭铁101内、由永久磁铁构成的极数为4的磁极102；通过轴承103而可旋转自如地设在轭铁102内的旋转轴104；固定在该旋转轴104上的电枢105；固定在旋转轴104端部的整流子106；利用弹簧(未图示)的弹力而与该整流子106的表面抵接且由刷握107保持的电刷108。
电枢105具有：设有沿轴线方向延伸的22个槽110的铁心109；将导线以叠绕方式卷绕在槽110内而构成的绕组111。
中空圆柱状整流子106设有：等距配设的22个铜制的整流子片；配设于整流子片112间、且将相邻整流子片112间绝缘保持的树脂材料。
4极、叠绕方式的上述电动转向用电动机100，通过与整流子片112抵接的电刷108从外部对绕组111供电，由此，电枢105在电磁作用下与旋转轴104一起旋转。
图8及图9是表示绕组111、磁极102、整流子106及电刷108的安装位置关系、平面展开各个部件沿旋转方向圆筒状配置的绕组说明图。
图7的电动转向用电动机100有22个齿、22个整流子片112、4个磁极102，但为了易于明白绕组111的构成要素的各绕组部114及各整流子片112相互的连接关系，作相当360°以上(720°)的拉长表示。
有N、S标志的部分表示磁极102，最下部带+、-标志的部分表示电刷108。N、S标志的下侧带1～22编号的四角表示划分槽110的齿113，电刷108的正上带1～22编号的四角表示整流子片112。
绕组111如图10所示，采用所谓的双层叠绕构造，即：在相邻的两个整流子片112间并列连接2个绕组部114。其中，图8为铁心109的径向外侧(上段)电枢105的绕组说明图，图9为铁心109的径向内侧(下段)电枢105的绕组说明图。
该双层叠绕的绕组111与单层叠绕相比，由于可将导线作成很细，所以有利于提高绕线作业性。
并且，在图10中，虚线所示的绕组部114如图11所示，电刷108与两个整流子片112抵接，在整流子片间为等电位，该虚线的绕组部114未流过电流。
全部设有22个整流子片112的本例中，绕组111的上段侧及下段侧分别配置有22个绕组部114A、114B，在上段与下段中，并不是将绕组部114收容于同一槽110内，而是配置于磁性对称位置的各槽内。
也就是说，邻接的两个整流子片112间，2个绕组部114并列连接。图12(a)显示设于下段侧的一个绕组部114B，图12(b)显示设于上段侧的另一个绕组部114A。图12(c)表示下段侧设有绕组部114B及上段侧设有绕组部114A时的情况，并且，上段侧的绕组部114A与下段侧的绕组部114B位于按机械角相隔180°的位置处。
这里，如着重于导线部115A、115B连接在整流子片112的No.12与No.13间的绕组111的上段侧的绕组部114A及下段侧的绕组部114B，则上段侧的绕组部114A通过在齿113的No.10与No.11间的槽110、以及齿113的No.15与No.16间的槽110间多次卷绕导线而构成，且位于整流子片112的No.12与No.13的近正上位置。另外，下段侧的绕组部114B通过在齿113的No.21与No.22间的槽110、以及齿113的No.4与No.5间的槽110间多次卷绕导线而构成，且位于整流子片112的No.1与No.2的近正上位置。即：以同一整流子片112的No.12为起点、以同一整流子片112的No.13为终点的上段侧绕组部114A与下段侧的绕组部114B位于按机械角相隔180°的位置处。
通过上述配置，即使单侧的电刷108产生不良情况，或由于固体差而有微妙的特性差异，由于同步整流的绕组部114配置于机械平衡的位置，所以可抑制电磁力产生的振动。
在上述构造的电动转向装置用电动机100中，尽管绕组部114配置于机械平衡的位置，可抑制电磁力产生的振动，但无法防止由于电刷108间的各回路部之间产生的感应电压差而通过回路部流入电刷108的循环电流，且存在着由于各回路部之间绕组部114的差而产生的磁性吸力失衡的问题。
为解决上述问题，本发明的目的是，提供这样一种旋转电机：绕组部配置于机械平衡的位置，可抑制电磁力产生的振动，且可防止由于绕组的电刷间各电气回路部之间产生的感应电压差而通过电气回路流入电刷的循环电流，还可抑制由于各电气回路部之间绕组部数量差而产生的磁性吸力失衡。
发明的公开
本发明权利要求1中所述的旋转电机具有：轭铁；固定于该轭铁内的磁极；可旋转自如地设在上述轭铁内的旋转轴；电枢，其设有由在固定于该旋转轴上的铁心外周面沿轴向延伸而成的多个槽间叠绕导线形成的多个绕组部构成的绕组；设有固定在上述旋转轴上、同时上述绕组两端部电气连接的多个整流子片的整流子；与上述整流子片表面抵接的多个电刷；将应作为等电位的整流子片互相间连接的等压线。上述整流子片间，并列连接有n个(n为上述磁极的极数及上述槽数的公约数，但在2以上)的上述绕组部，并且，绕组部相对机械角360°相互对称配置。
本发明权利要求2中所述的旋转电机，绕组部由相互并列连接的多个小绕组部构成。
本发明权利要求3中所述的旋转电机，槽及整流子片数为22个，极数为4个，2个绕组部并列连接于整流子片间。
本发明权利要求4中所述的旋转电机，导线及等压线由同一构件构成，绕组及等压线连续性连接。
本发明权利要求5中所述的旋转电机，导线为漆包圆线。
本发明权利要求6中所述的旋转电机，旋转电机为电动转向用电动机。
附图的简单说明
图1为本发明第一实施形态电动转向装置用电动机的剖视图。
图2为图1电动转向装置用电动机的绕组的上段侧的绕线说明图。
图3为图1的电动转向装置用电动机的绕组的下段侧的绕线说明图。
图4为图1的电动转向装置用电动机的电气回路图。
图5为并列连接的绕组部的变形例。
图6为并列连接的绕组部的又一变形例。
图7为现有电动转向装置用电动机的剖视图。
图8为图7的电动转向装置用电动机的绕组上段侧的绕线说明图。
图9为图7的电动转向装置用电动机的绕组下段侧的绕线说明图。
图10为图7的电动转向装置用电动机的电气回路图。
图11为图7的电刷与整流子片关系的示图。
图12为表示图7的绕组部的位置关系的说明图。
实施形态
下面，说明一下本发明的各实施形态，与现有电动机相同或类似的部件及部位，标注同一符号加以说明。
实施形态1
图1是作为本发明第一实施形态旋转电机的电动转向装置用电动机1的剖视图。
电动转向用电动机1设有：圆筒状轭铁101；固定在该轭铁101内，由永久磁铁构成的极数为4的磁极102；可旋转自如的、通过轴承103设在轭铁102内的旋转轴104；固定在该旋转轴104上的电枢105；固定在旋转轴104端部的整流子106；利用弹簧(未图示)的弹性而与该整流子106的表面抵接、且由刷握107保持的电刷108；电气连接等电位的整流子片112间的等压线200。
电枢105具有：设有沿轴线方向延伸的22个槽的铁心109；导线以叠绕方式卷绕于槽110上的绕组111。
中空圆柱状整流子106设有：等间距配设的22个铜制的整流子片112；配设于整流子片112间、将相邻整流子片112间予以绝缘保持的树脂材料。
4极、叠绕方式的上述电动转向用电动机1中，通过与整流子片112抵接的电刷108，从外部对绕组111供给电流，电枢105通过电磁作用而与旋转轴104一起旋转。
图2及图3是表示绕组111、磁极102、整流子106及电刷108的安装位置关系、平面展开各个部件沿旋转方向圆筒状配置的绕组说明图。
图1电动转向装置用电动机1有22个齿113、22个整流子片112、4个磁极102，但为易于明白绕组111的构成要素的各绕组部114及各整流子片112相互的连接关系，作相当360°以上(720°)的拉长表示。
有N、S标志的部分表示磁极102，最下部带+、-标志的部分表示电刷108。N、S标志的下侧带1～22编号的四角表示划分槽110的齿113，电刷108的正上带1～22编号的四角表示整流子片112。
绕组111如图10所示，采用所谓的双层叠绕构造，即：在相邻的两个整流子片112间并列连接2个绕组部114。其中，图2为铁心109的径向外侧(上段)的电枢105的绕组说明图，图3为铁心109的径向内侧(下段)的电枢105的绕组说明图。
该双层叠绕的绕组111与单层叠绕相比，可使用很细的导线，所以有利于提高绕线作业性。
在全部设有22个整流子片112的本例中，绕组111的上段侧及下段侧分别配置有22个绕组部114A、114B，在上段与下段中，并不是将绕组部114收容于同一槽110内，而是配置于磁性对称位置的各槽内。
这里，如着重于导线部115A、115B连接在整流子片112的No.12与No.13间的绕组111的上段侧的绕组部114A及下段侧的绕组部114B，则上段侧的绕组部114A通过在齿113的No.10与No.11间的槽110、以及齿113的No.15与No.16间的槽110间多次卷绕导线而构成，且位于整流子片112的No.12与No.13的近正上位置。另外，下段侧的绕组部114B通过在雅座113的No.21与No.22间的槽110、以及齿113的No.4与No.5间的槽110间多次卷绕导线而构成，且位于整流子片112的No.1与No.2的近正上位置。即：以同一整流子片112的No.12为起点、以同一整流子片112的No.13为终点的上段侧绕组部114A与下段侧的绕组部114B位于按机械角分离180°的位置处。
通过上述配置，即使单侧的电刷108产生不良情况，或由于固体差而有微妙的特性差异，由于同步整流的绕组部114配置于机械平衡的位置，所以可控制电磁力产生的振动。
另外，利用等压线200，将等电位的整流子片112间电气连接。其结果，除可防止由于绕组114的电刷108间的各回路部之间产生的感应电压差而通过回路部流入电刷108的循环电流，还可控制由于各回路部之间绕组部114数差而产生的磁性吸力的失衡。
下面说明一下其内容。图4是电枢105的各绕组部114连接在各整流子片112上的电气回路图。在下述说明中，除数字外，还附加字母，对电刷、整流子片及绕组的各部件进行说明。
例如，当本来第1电刷108A及第3电刷108C上应抵接3个整流子片112、第2电刷108B及第4电刷108D上应抵接2个整流子片112时，会在极短时间内，第1电刷108A只与第1及第2的2个整流子片112a、112x抵接。其结果，本来在第1至第4电刷108A～108D间的第1至第4电路部119a～119d中，绕组部114的数量在此时应均为4个，但会产生不同。也就是说，在第1回路部119a中，设有5个绕组部114，即：第1绕组部114a至第5绕组部114e。因此，流到第1电气回路部119a的电流(イ)与流到第3电路部119c的电流(ロ)本来应为相同值，但成为不同值。其结果，作用于电枢105上的磁性吸力会失衡，电枢105产生附加振力，产生动作声。但是，由于整流子片112e与112p间由等压线200作电气连接，所以，第1电气回路部119a的整流子片112e与第3电气回路部119c的整流子片112p成为等电压，由于磁性吸力平衡，所以可降低附加振力。并且，在图4中，只表示2根等压线200，省略了其他10根等压线。
接着说明一下电枢105的各绕组部114与各整流子片112连接、并且整流子片112间由等压线200连接的顺序。导线及等压线200使用相同的漆包圆线，绕组及等压线200连续连接。
例如：在表示绕组111的下段侧(径向内侧)的图3中，与整流子片112的No.2连接的叠绕绕组部114B通过将导线卷绕在齿113的No.15与No.16间的槽110和齿113的No.10与No.11间的槽110间而构成，且连接在整流子片112的No.1上。然后，从整流子片112的No.1中导出的等压线200与整流子片112的No.12连接。接着，利用导线部115B与整流子片112的No.12连接的绕组部114B通过将导线卷绕在齿113的No.3与No.4间的槽110和齿113的No.20与No.21间的槽110间而构成，并连接在整流子片112的No.11上。之后，将从该整流子片112的No.11导出的等压线200与整流子片112连接。这样，一边改变槽110的位置一边形成各绕组部114B，制成绕组111的下段侧。
然后，制造绕组111的上段侧(径向外侧)。在上段侧，在图2中，通过导线部115A与整流子片112的No.8连接的叠绕的绕组部114A通过将导线多次卷绕在齿113的No.6与No.7间的槽和齿113的No.11与No.12间的槽110间而构成，并与整流子片112的No.9连接。接着，连接在整流子片112的No.上的绕组部114A通过将导线多次卷绕在齿113的No.7与No.8间的槽110和齿113的No.12与No.13间的槽110间而构成，并与整流子片112的No.10连接。这样，所连接的整流子片112及安装的槽110的位置相对一个一个邻接的整流子片112及槽110发生改变，而同时形成各绕组部114A，制成绕组111的上段侧。
并且，如图5所示，绕组部114也可由相互并列连接的多个小绕组部40构成。此时，由于小绕组部40的导线可更细，所以有利于提高导线的绕线作业性。
在本实施形态中，槽数为22、极数为4、整流子片112间的并列回路部数为2，即，并列连接2个绕组部114的电枢105，但当然不受此限定。例如：如图6所示，在6极、槽数为24的情况下，也可并列路线数为3，以机械角相隔120°配置3个绕组部。
从电磁力均一化的观点出发，整流子片112间的绕组部114的数n必须为磁极102的极数及槽110数的公约数。例如，在6极、槽数为24的情况下，6和24的公约数为1、2、3、6，绕组部数量可为1、2、3、6。但在绕组部数选1时，整流子片112间无法形成并列回路，所以n不能为1。
如上所述，采用本发明权利要求1所述旋转电机，由于绕组部相对机械角360度相互对称配置，所以可控制因电磁力产生的失衡所引起的振动。并且，由于以等压线电气连接应作为等电位的整流子片，所以可防止由于绕组电刷间的各电气回路部之间产生的感应电压差而通过电气回路部流到电刷的循环电流。控制由于各电气回路部间的绕组部的数量差而产生的磁性吸力失衡，实现静音化。特别是，即使负荷电流发生变动，因旋转电机声音变化很小，所以适用于象电动转向用电动机那样的负荷状态频繁变化的情况。
采用本发明权利要求2所述的旋转电机，由于绕组部由相互并列连接的多个小绕组部构成，所以卷绕在铁心上的小绕组部的导线可相应做得很细，可提高绕线作业性，实现旋转电机的小型化。
采用本发明权利要求3所述的旋转电机，由于槽及整流子片数为22个，极数为4，2个绕组部并列连接在整流子片间，所以整流子片间的2个绕组部可配置在相对的位置。
采用本发明权利要求4所述的旋转电机，由于导线及均压线由同一种构件构成，绕组及等压线连续连接，所以可极大地提高旋转电机的制造效率。
采用本发明权利要求5所述的旋转电机，由于导线为漆包圆线，所以可容易使铁心上卷绕导线来制造绕组工序机械化，可批量生产电枢，降低旋转电机的制造成本。
采用本发明权利要求6所述旋转电机，由于旋转电机为电动转向用电动机，所以可得到低噪音、低成本及可靠性高的电动转向用电动机。

Claims (6)

1.一种旋转电机，具有：轭铁；固定在轭铁内的磁极；可旋转自如地设于该轭铁内的旋转轴；电枢，其设有由在固定于该旋转轴上的铁心的外周面沿轴线方向延伸而成的多个槽间叠绕导线形成的多个绕组部所构成的绕组；设有固定在上述旋转轴上、且上述绕组部两端部电气连接的多个整流子片的整流子；与上述整流子片表面抵接的多个电刷；以及将应作为等电位的整流子片连接的等压线，其特征在于，
上述整流子片间并列连接有n个(n为上述磁极的极数与上述槽数的公约数，但在2以上)的上述绕组部，并且，该绕组部相对机械角360度对称配置。
2.如权利要求项1所述的旋转电机，其特征在于，绕组部由相互并列连接的多个小绕组构成。
3.如权利要求项1或权利要求项2所述的旋转电机，其特征在于，槽及整流子片数为22个，极数为4，整流子片间并列连接2个绕组部。
4.如权利要求项1或权利要求项2所述的旋转电机，其特征在于，导线及等压线由相同构件构成，绕组及等压线连续连接。
5.如权利要求项1或权利要求项2所述的旋转电机，其特征在于，导线为漆包圆线。
6.如权利要求项1或权利要求项2所述的旋转电机，其特征在于，旋转电机是一种电动转向用电动机。
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