CN1738151A - 电动机的电枢 - Google Patents

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Abstract

一种用于电动机的电枢有多个齿、多个槽和三种类型的相的线圈。该多个槽形成于相邻的齿之间。该三种相的线圈缠绕在这些齿的周围。按照该电枢具有的一种线圈结构，作用在一特定齿上的径向力大于作用在另一齿上的径向力。作用在该特定的齿上的径向力的峰值以这样的方式近似于作用在另一齿上的径向力的峰值，就是该特定齿中的一个磁通量通路和/或一个邻近该特定齿的磁通量通路做成比另一齿中的一个磁通量通路和/或一个邻近该特定齿的磁通量通路更窄。

Description

电动机的电枢
发明领域
本发明涉及一种电动机的电枢，该电枢有多个齿、多个槽和被缠绕在这些齿的周围的三相线圈。
技术领域
这样一种电枢例如公开在日本的未审查的专利出版物No.9-12149中，该电枢具有其中安置了单独一相的线圈的槽和其中安置了一种不同类型的相的线圈的另一些槽。该电枢允许一种线圈配置，其中，例如，与一种其中在每个槽中安置了单独一相的线圈的电枢相比，该配置中的线圈端部(或电枢端部处的线圈凸出部)做成更小。
图4例示一种三相六极的电枢101的端视图，当从电枢101的一个线圈端部观看时，该电枢有27个槽。一个转子(未示出)沿箭头方向R转动。在图4中，实线表示一种其中各相的线圈LU、LV、LW在电枢101的一个线圈端部(该端部是该图纸的前侧)上的槽#1～#27之间伸出的状态，而虚线表示一种其中各相的线圈LU、LV、LW在电枢101的另一线圈端部(该端部是该图纸的后侧)上的槽#1～#27之间伸出的状态。
在图4中，圆圈“○”中叉号“×”的标记表示箭头的端视图，指示这样一种状态，其中，当沿各相的线圈LU、LV、LW的缠绕顺序(实线和虚线两者)也即图4中逆时针的方向观察时，线圈LU、LV、LW通过槽#1～#27而从图的前侧向其后侧伸出。双圆圈“◎”的标记表示箭头，指示这样一种状态，其中，当沿相应各相的线圈LU、LV、LW的缠绕顺序(实线和虚线两者)也即图1中逆时针方向观察时，线圈LU、LV、LW通过槽#1～#27从图的后侧向其前侧伸出。
在电枢101中，只有U相线圈LU安置在槽#1、#5、#10、#14、#19和#23中，只有V相线圈LV安置在槽#4、#8、#13、#17、#22和#26中，且只有W相线圈LW安置在槽#2、#7、#11、#16、#20和#25中。在槽#3、#12和#21中安置了V相线圈LV和W相线圈LW两种。在槽#6、#15、#24中安置了U相线圈LU和W相线圈LW两种。在槽#9、#18和#27中安置了U相线圈LU和V相线圈LV两种。
注意：在这样一种线圈结构中，安置在槽#3、#6、#9、#12、#15、#18、#21、#24、和#27中的线圈LU、LV、LW与一种不同类型的相的线圈一起的圈数(例如八圈)通常为安置在槽#1、#2、#4、#5、#7、#8、#10、#11、#13、#14、#16、#17、#19、#20、#22、#23、#25、#26中的线圈LU、LV、LW的线圈圈数(例如16圈)的一半。也就是，在槽#1～#27中的线圈LU、LV、LW的总圈数是相同的。
但是，在电枢101中，在电动机操作期间，作用在各个齿*1～*27上的径向力(或沿径向作用而使电枢101变形的力)的峰值是不均匀的，而作用在某些特定齿(具体地说，是齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22和*25)上的径向力的峰值往往大于作用在其它齿上的径向力。
参照以放大平面图表示电枢101的一部分的图6，安置在槽#1中的U相线圈LU(16圈)和安置在槽#2中的W相线圈LW(16圈)在作用于齿*1上的径向力处于峰值时产生沿同一方向的磁通量。在该图中，电流在各线圈LU、LV、LW中流动的方向用箭头表示。因此，作用在齿*1上的径向力的峰值由于因为U相线圈LU和W相线圈LW产生沿同一方向的磁通量而更大。
另一方面，安置在槽#2中的W相线圈LW(16圈)和安置在槽#3中的V相线圈LV(8圈)在作用于齿*2上的径向力处于峰值时产生沿同一方向的磁通量，而安置在槽#3中的W相线圈LW(8圈)在上述时间产生沿相反方向的磁通量。因为齿*1和*2具有相同尺寸和相同形状以及因而具有相同的允许磁通量容易地通过其间的特性，所以如图5中所示，由于线圈LU、LV、LW的磁动势的差异，作用在相邻的槽#2和#3之间的齿*2上的径向力的峰值变成小于作用在齿*1上的径向力的峰值。
因此，按照电枢101所用的线圈结构，线圈LU、LV、LW的磁动势在特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25和其它齿之间是不同的，因而，作用在各齿*1～*27上的径向力的峰值从一个齿到另一个齿而广泛地变化，从而产生一个问题，就是由电动机产生的噪声和/或振动变大了。
注意：上述问题只有在这样一种电枢中才不会必然发生，这种电枢具有其中安置了单独一相的线圈的槽和其中安置了一种不同类型的相的线圈的另一些槽。相似的问题例如可能在具有其中安置了单独一相的线圈的槽的电枢中发生，因为电动势的大小可能随线圈结构而变化。
本发明旨在提供一种电动机的电枢，这种电枢能够调节作用在各齿上的径向力的峰值。
发明概要
按照本发明，一种用于电动机的电枢有多个齿、多个槽和三种类型的相的线圈。该多个槽形成于相邻的齿之间。这些线圈缠绕在这些齿的周围。该电枢有这样一种线圈结构，按照这种线圈结构，作用在一特定的齿上的径向力大于作用在另一齿上的径向力。作用在该特定的齿上的径向力的峰值以这样的方式近似于作用在另一齿上的径向力的峰值，就是该特定的齿中的磁通量通路和/或邻近该特定的齿的磁通量通路做成比另一齿中的磁通量通路和/或邻近于该另一齿的磁通量通路更窄。
从结合附图作为本发明原理的例子而例示的下列描述，可以清楚本发明的其它方面和优点。
附图简述
在附属的权利要求书中特别提出了本发明的新颖的特点。与附图一起参考当前优选实施例的下列描述，可以最好地理解本发明及其目的和优点。附图中：
图1是按照本发明的一个优选实施例所述的一种电枢的从一个线圈端部看到的前视图；
图2是表示该径向力的峰值中的变化受到调节的曲线图；
图3是按照一个替代的实施例的一种电枢的线圈端部的部分放大图；
图4是一种传统的电枢的从一个线圈端部看到的前视图；
图5是表示该径向力的峰值不均匀的曲线图；以及
图6是表示一种围绕一特定的齿的线圈配置和一种围绕另一齿的线圈配置的示意图。
优选实施例详述
下面参照图1和图2描述本发明的一种电枢的优选实施例。
图1例示一种如从一个线圈端部(在电枢11的端部处线圈的凸出部)看到的用于按照本发明的一个优选实施例的电动机的电枢(定子)11。为了易于理解该实施例，电枢11的线圈结构是示意地例示的。应当注意，一个转子(未示出)沿箭头R指示的方向旋转。
电枢11有三相、六个电极、27个槽(#1～#27)和27个齿(*1～*27)。在齿*1～*27上设置相应的不同相的线圈LU、LV、LW。相应的齿*1～*27的外侧通过轭12而连接。每个齿*1～*27包括一个从轭12的内周边沿径向向内伸出的主体部分14和一个设置在主体部分14的径向内远端处的宽阔部分15。应当注意，标号14、15仅对于图1中的齿*1附着在主体部分和宽阔部分上。电枢11(或轭12和齿*1～*27)用薄片制成，其中多个薄片或薄钢板沿轴向叠合(该轴向垂直于图1的纸面并沿转子的转动轴伸出)。
在图1中，实线表示这样一种方式，其中相应各相的线圈LU、LV、LW如从电枢11的一个线圈端部(也就是图1的纸面的前侧)所见地在槽#1～#27中延伸，而虚线表示那样一种方式，其中相应各相的线圈LU、LV、LW如从电枢11的另一线圈端部(也就是图1的纸面的后侧)所见地在槽#1～#27中伸出。
在图1中，圆圈“○”中叉号“×”的标记表示箭头的端视图，指示这样一种状态，其中，当沿相应各相的线圈LU、LV、LW的缠绕顺序(实线和虚线两者)也即图1中逆时针方向观察时，线圈LU、LV、LW通过槽#1～#27而从图的前侧向其后侧伸出。双圆圈“◎”的标记表示箭头，指示这样一种状态，其中，当沿相应各相的线圈LU、LV、LW的缠绕顺序(实线和虚线两者)也即图1中逆时针方向观察时，线圈LU、LV、LW通过槽#1～#27从图的后侧向其前侧伸出。
U相线圈LU有一第一绕组部分LU-1和一第二绕组部分LU-2。第一绕组部分LU-1安置在槽#1、#5、#10、#14、#19、#23中并以该顺序回到#1、#5等等中，而相应的槽#1、#5、#10、#14、#19、#23中的圈数例如为十六。
第二绕组部分LU-2连接在第一绕组部分LU-1上并安置在#27、#6、#9、#15、#18、#24中且以该顺序与不同相的线圈LV或LW一起回到#27、#6等等中，而相应的槽#6、#9、#15、#18、#24、#27中的圈数为八，是第一绕组部分LU-1的圈数的一半。
V相线圈LV有一第一绕组部分LV-1和一第二绕组部分LV-2。第一绕组部分LV-1安置在槽#4、#8、#13、#17、#22、#26中并以该顺序回到#4、#8等等中，而相应的槽#4、#8、#13、#17、#22、#26中的圈数例如为十六。
第二绕组部分LV-2连接在第一绕组部分LV-1上并安置在#3、#9、#12、#18、#21、#27中且以该顺序与不同相的线圈LU或LW一起回到#3、#9等等中，而相应的槽#3、#9、#12、#18、#21、#27中的圈数为八，是第一绕组部分LV-1的圈数的一半。
W相线圈LW有一第一绕组部分LW-1和一第二绕组部分LW-2。第一绕组部分LW-1安置在槽#25、#2、#7、#11、#16、#20中并以该顺序回到#25、#2等等中，而相应的槽#25、#2、#7、#11、#16、#20中的圈数例如为十六。
第二绕组部分LW-2连接在第一绕组部分LW-1上并安置在相应的槽#24、#3、#6、#12、#15、#21中且以该顺序与不同相的线圈LU或LV一起回到#24、#3等等中，而相应的槽#3、#6、#12、#15、#21、#24中的圈数为八，是第一绕组部分LW-1的圈数的一半。
因此，电枢11有这样一种线圈结构，即相应各相的线圈每个有一第一绕组部分LU-1、LV-1、LW-1和一第二绕组部分LU-2、LV-2、LW-2。
如本文开头的“技术领域”中所述，如果电枢11的齿*1～*27有相同的尺寸和相同的形状，那么径向力(沿径向作用从而使电枢11变形的力)的峰值在该优选实施例的线圈结构中的齿*1～*27之间是不均匀的。换句话说，作用在其中线圈LU、LV、LW的磁动势大的特定齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25上的径向力的峰值变得大于作用在其中线圈LU、LV、LW的磁动势小的其它齿上的径向力的峰值。
如从图1中明显看出，特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25位于那样的两个相邻的槽之间，这两个槽中分别安置单独一种相的线圈LU、LV或LW。其它齿位于那样的两个相邻的槽之间，在这两个槽之一中安置单独一种相的线圈LU、LV或LW，而在这两个槽之另一中安置除了安置在上述两个相邻的槽中的上述线圈LU、LV或LW之外的两种不同类型的相的线圈。
在该优选实施例中，通过调节通量的通过而使邻近于特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的磁通量通路比邻近于其它齿的磁通量通路更窄，由此减小邻近于齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的磁通量。具体地说，通过邻近于特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的近端部分的轭12分别形成圆孔17，从而使磁通量通路与没有此种孔17的结构(见图4)相比时更窄。孔17可以通过在压紧相应的薄片而形成叠片的铁芯(轭12和齿*1～*27)后进行钻孔而形成。
在钻孔过程中，每个孔17做成有一合适的直径(使磁通量通路变窄的程度被合适地确定)，使得作用在特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25上的径向力的峰值被调整到与作用在其它齿上的径向力的峰值基本相同。比较例示图1的电枢11的径向力的图2和例示图4的传统电枢101的径向力的图5，表明作用在特定的齿*1、*4上的径向力的峰值近似于作用在其它齿*2、*3上的径向力的峰值。
按照该优选实施例，获得下列优点：
(1)通过使轭12中的特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的磁通量通路比其它齿的磁通量通路更窄而使作用在各齿*1～*27上的径向力的峰值的变化成为均匀。因此，可以减小由电动机产生的噪声和振动。
(2)在邻近于特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的轭12中形成孔17，由此使邻近于这些特定的齿的磁通量通路比邻近于其它齿的磁通量通路更窄。因此，与图3中示出的另一实施例不同，各齿*1～*27的主体部分做成有一基本上均匀的宽度。因而，防止了对应于线圈LU、LV、LW中的特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的部分在电枢11的操作中产生卡嗒声。
此外，与直接在铁芯的狭窄部分如特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22主体部分14或宽阔部分15中形成的此种孔相比，轭12中的孔17可以容易地机加工或钻孔。此外，在铁芯的除了特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25之外的部分中形成孔17防止了此种特定的齿的强度的减小。
其次，在铁芯中形成孔17(按照上述优选实施例)和使齿的主体部分14变窄(按照将在后面参照图3描述的另一实施例)两者导致一种更轻的铁芯，因而导致一种更轻的电动机。
(3)为了使特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25中磁通量通路变窄，可以想象，特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25中的主体部分14的宽度做得比其它齿的主体部分14的宽度更窄，如例示另一实施例的图3中所示。
但是，在传统的电枢101中，作用在特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25上的径向力的峰值仅仅比作用在其它齿上的径向力的峰值大了约2％(见图5)。在制造具有齿*1～*27的狭窄的主体部分14的电枢11的过程中，压紧各薄片以形成叠合的铁芯(或轭12和齿*1～*27)应当完成得非常精确，否则压紧误差或压模随时间的尺寸变化可能影响特定齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25中磁通量通路的所需变窄。
在该优选实施例中，孔17是在将轭12中的薄片压紧在邻近于特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的位置上以后才钻孔的。通过这样做，邻近于特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的磁通量通路可以按需要变窄而不受压紧误差或其它因素的影响。
(4)电枢11的线圈结构混合地包括两种槽，一种槽中安置单独一种相LU、LV或LW的线圈，而另一种槽中安置选自线圈LU、LV、LW的两种不同种类的相的线圈。电枢11有这样一种线圈结构，按照这种结构，作用在各齿*1～*27上的径向力的峰值往往彼此变化，该电枢11特别适合于实施本发明。
应当注意到，参考图1和图2描述的电动机的电枢11仅仅是按照本发明所述的实施例的一个例子。本发明不限于上述实施例，而可以在本发明的范围内变化。例如，这些优选实施例可以变化为下述替代实施例中的任何一种，或者这些替代实施例可以按照需要而互相组合。
在一个替代实施例中，该优选实施例的电枢11分配有孔17，而相反，特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的部分或全部主体部分14的宽度做成比其它齿的主体部分14的宽度更窄。因此，特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25中的磁通量通路做成比其它的齿中的磁通量通路更窄。在图3所示的另一实施例中，例如，特定的齿*4以及其它特定的齿*1、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25(仅示出*4)的主体部分14的宽度做成比其它齿的主体部分14的宽度更窄。
按照该替代实施例，仅仅通过压紧相应的薄片而形成叠合的铁芯，就可使特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的磁通量通路做成比其它齿的磁通量通路更窄，结果可以使电枢11的制造过程变简单。这种使磁通量通路变窄的方法比使用一个形成小直径孔(或孔17)的压机来得有利，因为保持该压机机加工的所需精度很困难，而压模(特别是一种用于形成孔17的针状凸出部)的使用寿命显著地缩短。
在图3的实施例中，当特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的主体部分14的宽度做成比其它齿的小1.5～2.5％时，可以获得良好的结果，或者作用在各齿*1～*27上的径向力的峰值可以按需调节。
在又一替代实施例中，组合了图1的优选实施例(形成孔17)和图3中所示的其它实施例(使主体部分14的宽部变窄)。
在一个替代实施例中，在特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25(主体部分14和/或宽阔部分15)中直接形成孔而不是在轭12中。
在一个替代实施例中，在特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25或邻近于各特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的轭12中形成多个孔。在这种情况下，可以通过变化孔的数目而调整作用在特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25上的径向力的峰值。
在一个替代实施例中，在特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25或在邻近特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25的轭12中形成叠合的铁芯的多个薄片的一部分中形成孔17。因此，通过变化穿过它们而形成这些孔的薄片的数目就可以合适地调整作用在特定的齿*1、*4、*7、*10、*13、*16、*19、*22、*25上的径向力的峰值。
在一个替代实施例中，本发明作用在一个其中在每个槽中安置单独一种相的线圈的电枢上。换句话说，本发明可应用于一种具有多个其尺寸基本相同的齿的任何线圈结构的电枢上，其中作用在一个特定的齿上的径向力大于作用在其它齿上的径向力。
在一个替代实施例中，本发明可以作用在一个包括某些相的线圈的电枢上，每个相的线圈有多个第一绕组部分和一个第二绕组部分。
在一个替代实施例中，按照本发明的电枢用于一个电动机的转子。
因此，现有的例子和实施例被认为是例示的而不起限制作用，而且本发明不限于本文给出的细节而可以在所附权利要求书的范围内加以修改。

Claims (8)

1.一种用于电动机中的电枢，包括：
多个齿；
多个形成于相邻的齿之间的槽；以及
围绕这些齿缠绕的三种相的线圈，其中，按照该电枢具有的一种线圈结构，作用在一特定齿上的径向力大于作用在另一齿上的径向力，而且其中，作用在该特定齿上的径向力的峰值以这样的方式按近于作用在另一齿上的径向力的峰值，使得该特定齿中的磁通量通路和/或邻近于该特定齿的磁通量通路做成比另一齿中的磁通量通路和/或邻近于另一齿的磁通量通路更窄。
2.按照权利要求1的电枢，其特征在于还包括：
一个连接多个齿的外侧的轭，其中，该特定齿的磁通量通路以这样方式做成比另一个齿的更窄，就是在该特定齿中和/或在邻近该特定齿的轭中形成一个孔。
3.按照权利要求2的电枢，其特征在于，所有的齿都具有相同的尺寸和相同的形状。
4.按照权利要求1的电枢，其特征在于还包括：
一个连接多个齿的外侧的轭，其中，每个齿有一从该轭沿径向向内伸出的主体部分和一设置在该主体部分的远端上的宽阔部分，其中，该特定齿的磁通量通路以这样方式做成比另一个齿的更窄，就是该特定齿的主体部分的宽度局部地或全部做成比另一齿的主体部分的宽度更小。
5.按照权利要求1的电枢，其特征在于，该线圈结构混合地包括在其内安置单种相的线圈的一些槽在其内安置不同种相的线圈的一些槽。
6.按照权利要求5的电枢，其特征在于，该特定齿邻近于两个其中安置单种相的线圈的槽。
7.一种用于电动机的电枢中的铁芯，包括：
多个齿；以及
一个连接该多个齿的外侧的轭，其中，在该多个齿中的一个特定齿的磁通量通路以这样方式做成比另一个齿的更窄，就是在该特定的齿中和/或在邻近于该特定齿的轭中形成一个孔。
8.一种用于电动机的电枢中的铁芯，包括：
多个齿；以及
一个连接该多个齿的外侧的轭，其中，每个齿有一从该轭沿径向向内伸出的主体部分和一设置在该主体部分的远端上的宽阔部分，其中，在该多个齿中的一个特定齿的磁通量通路以这样方式做成比另一个齿的更窄，就是该特定齿的主体部分的宽度局部地或全部做成比另一齿的主体部分的宽度更小。
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