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电机及其转子.pdf

摘要
申请专利号:

CN201010119836.5

申请日:

2010.03.08

公开号:

太阳城集团CN102195432B

公开日:

2015.01.07

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H02K 23/00申请日:20100308|||公开
IPC分类号: H02K23/00; H02K13/04; H02K3/12 主分类号: H02K23/00
申请人: 德昌电机(深圳)有限公司
发明人: 柴继东; 刘宝廷; 邵志端; 李文亮
地址: 518125 广东省深圳市宝安区沙井镇新二工业村
优先权:
专利代理机构: 深圳市德力知识产权代理事务所 44265 代理人: 林才桂
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201010119836.5

授权太阳城集团号:

102195432B||||||

法律状态太阳城集团日:

2015.01.07|||2013.04.03|||2011.09.21

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及电机及电机转子,该电机转子包括转轴、转子铁芯和换向器。换向器的换向片数量是转子铁芯的槽数量的1.5倍。转子的电枢绕组包括至少两个绕组单元,每个绕组单元包括四个连续的线圈元件(C1~C4),所述四个线圈元件被设置在两对槽内,每个绕组单元与对应的四个连续的换向片(H1~H4)连接。在一个实施例中,每个绕组单元的第一线圈元件(C1)连接到对应的第一换向片(H1)和第二换向片(H2),第四线圈元件(C4)连接到对应的第三换向片(H3)和第四换向片(H4),第二线圈元件(C2)和第三线圈元件(C3)由同一根绕线连续绕制而成,所述第二线圈元件(C2)只连接到所述第二换向片(H2),所述第三线圈元件(C3)只连接到所述第三换向片(H3)。

权利要求书

1.一种电机转子,包括转轴以及固定到所述转轴的转子铁芯和换向器,所述转子铁芯具有若干齿,相邻的齿之间形成绕线槽用于收容电枢绕组,所述换向器具有若干换向片用于与所述电枢绕组电连接,其特征在于,所述换向片的数量是所述绕线槽数量的1.5倍。2.根据权利要求1所述的电机转子,其特征在于,所述电枢绕组包括至少两个绕组单元,每个绕组单元包括四个连续的线圈元件(C1~C4),所述四个线圈元件被设置在两对绕线槽内;每个绕组单元与所述若干换向片中的对应四个连续的换向片(H1~H4)连接。3.根据权利要求2所述的电机转子,其特征在于,对于每个绕组单元,所述四个线圈元件都具有相同的跨距,所述四个线圈元件的第一线圈元件(C1)和第二线圈元件(C2)被设置在同一对绕线槽内,第三线圈元件(C3)和第四线圈元件(C4)被设置在另一对绕线槽内。4.根据权利要求3所述的电机转子,其特征在于,对于每个绕组单元,其中一对绕线槽相对于另一对绕线槽偏移一个齿,偏移方向与所述四个换向片的排列方向相同。5.根据权利要求3或4所述的电机转子,其特征在于,对于每个绕组单元,所述第一线圈元件(C1)连接到所述四个换向片的第一换向片(H1)和第二换向片(H2),所述第四线圈元件(C4)连接到所述四个换向片的第三换向片(H3)和第四换向片(H4),所述第二线圈元件(C2)和第三线圈元件(C3)由同一根绕线连续绕制而成,所述第二线圈元件(C2)只连接到所述第二换向片(H2),所述第三线圈元件(C3)只连接到所述第三换向片(H3)。6.根据权利要求4所述的电机转子,其特征在于,对于每个绕组单元,所述第一线圈元件(C1)的匝数基本等于所述第四线圈元件(C4)的匝数,所述第二线圈元件(C2)与所述第三线圈元件(C3)的总匝数基本等于所述第一线圈元件(C1)的匝数。7.根据权利要求6所述的电机转子,其特征在于,对于每个绕组单元,所述第一线圈元件(C1)与所述第二线圈元件(C2)的总匝数基本等于所述第三线圈元件(C3)于所述第四线圈元件(C4)的总匝数。8.根据权利要求4至7中任意一项所述的电机转子,其特征在于,对于连续的两个绕组单元,后一个绕组单元的第一线圈元件与前一个绕组单元的第四线圈元件连接到同一个换向片(H4),所述连续的两个绕组单元共连接到七个换向片(H1~H7),所述七个换向片沿所述换向器的周向顺序排列。9.根据权利要求8所述的电机转子,其特征在于,对于连续的两个绕组单元,后一个绕组单元的第一线圈元件所在的绕线槽相对于前一个绕组单元的第四线圈元件所在的绕线槽偏移一个齿,偏移方向与所述七个换向片的排列方向相同。10.一种电机,包括定子和转子,所述定子包括外壳、固定设置到所述外壳的磁极、设置到外壳两端的端盖;其特征在于,所述转子为权利要求1至8中电机转子,所述电机转子的转轴可转动地安装到所述端盖,所述转子铁芯位于所述外壳内。11.根据权利要求10所述的电机,其特征在于,所述磁极由永磁或者定子绕组形成。

说明书

电机及其转子

技术领域

本发明涉及带有换向器的电机,尤其涉及带有换向器的电机转子。

背景技术

电机通常包括定子和转子,转子可转动地安装到定子。转子包括转轴、固定到转轴的转子铁芯和换向器。转子铁芯具有若干沿着径向伸出的齿,相邻的齿之间形成绕线槽用于收容线圈绕组,转子的齿数等于绕线槽数。换向器包括若干换向片,每片换向器的一端具有钩部用于与线圈绕组的线端电连接。受现有的绕线方案的限制,电机的换向片的数量等于绕线槽数的整数倍。例如,传统的电机中,换向片的数量通常等于绕线槽的数量的一倍、两倍或者三倍。这种整数倍的比例关系增加了电机的设计难度。例如,转子的绕线槽越多,电机的换向火化就越小,电机就具有更长的寿命。但是,转子的绕线槽越多,槽满率就会降低,进而降低了电机的性能。在现有的整数倍的比例关系约束下,很难对电机的各种性能参数做出合适的平衡。

发明内容

一方面,本发明提供一种电机转子,该电机转子包括转轴以及固定到所述转轴的转子铁芯和换向器,所述转子铁芯具有若干齿,相邻的齿之间形成绕线槽用于收容电枢绕组,所述换向器具有若干换向片用于与所述电枢绕组电连接,所述换向片的数量是所述绕线槽数量的1.5倍。

优选地,所述电枢绕组包括至少两个绕组单元,每个绕组单元包括四个连续的线圈元件,所述四个线圈元件被设置在两对绕线槽内;每个绕组单元与所述若干换向片中的对应四个连续的换向片连接。

太阳城集团优选地,对于每个绕组单元,所述四个线圈元件都具有相同的跨距,所述四个线圈元件的第一线圈元件和第二线圈元件被设置在同一对绕线槽内,第三线圈元件和第四线圈元件被设置在另一对绕线槽内,其中一对绕线槽相对于另一对绕线槽偏移一个齿,偏移方向与所述四个换向片的排列方向相同。

优选地,对于每个绕组单元,所述第一线圈元件连接到所述四个换向片的第一换向片和第二换向片,所述第四线圈元件连接到所述四个换向片的第三换向片和第四换向片,所述第二线圈元件和第三线圈元件由同一根绕线连续绕制而成,所述第二线圈元件只连接到所述第二换向片,所述第三线圈元件只连接到所述第三换向片。

另一方面,本发明还提供一种应用了上述电机转子的电机,这种电机的定子包括外壳、固定设置到所述外壳的磁极、设置到外壳两端的端盖。所述电机转子的转轴可转动地安装到所述端盖,所述转子铁芯位于所述外壳内。

太阳城集团优选地,所述电机为永磁有刷电机,定子的磁极由固定到外壳的永磁形成。

优选地,所述电机为通用电机,定子的磁极由定子绕组形成。

实施本发明,电机转子的换向片数量等于绕线槽数量的1.5倍,便于平衡电机的有关性能参数。

太阳城集团为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容,请参阅以下有关本发明的详细说明与附图,然而所附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制。

附图说明

附图中:

太阳城集团图1是本发明一个实施例提供的电机的示意图;

太阳城集团图2是图1所示电机的转子的示意图;

太阳城集团图3是图2所示转子的端视图;

太阳城集团图4是图2所示转子的电枢绕组的示意图。

具体实施方式

太阳城集团下面结合附图,通过对本发明的具体实施方式详细描述,将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

图1是本发明第一实施例提供的电机的示意图,图2是该电机的转子的示意图,图3是图2所示转子的端视图。该电机包括定子和转子,定子包括壳体51、分别设置到壳体两端的端盖52和53、以及安装到壳体内的磁极(图中未示出)。本实施例中,磁极由永磁形成,永磁固定安装到壳体的内侧表面。转子包括转轴56、固定到转轴56的换向器57和转子铁芯58、以及缠绕在转子铁芯58的齿上并与换向器57的换向片电连接的电枢绕组(图中未示出)。转子可转动地安装到定子,转轴56由设置在端盖52和53中的轴承支撑,转子铁芯与定子的磁极相对。端盖51中还安装有碳刷54,碳刷54与转子的换向器57的换向片接触从而给电枢绕组供电。

本实施例中,换向器57为桶状换向器,换向器主体的外周表面具有36个换向片,这36个换向片互相间彼此隔开。换向片的靠近转子铁芯的一端具有钩部用于挂接电枢绕组的线圈元件的线端。转子铁芯58由硅钢片沿转轴56轴向叠加而成,转子铁芯具有24个径向伸出的齿,相邻的两个齿之间形成绕线槽用于收容线圈元件的有效边,该转子铁芯共具有24个绕线槽。

图4是本电机的转子的电枢绕组的连接关系示意图。图4中,第一排表示换向器57的36个换向片例如换向片H1、H2等,与换向片连接的线表示绕线;第二排表示转子铁芯的24个齿,齿之间为绕线槽例如绕线槽S1、S2等,位于绕线槽内的线表示线圈元件。本发明中,线圈元件是由绕线缠绕特定的齿若干匝之后形成。例如,线圈元件C1或者线圈元件C3都是绕线跨绕绕线槽S1和S11之间的齿而形成的。

在绕制电枢绕组时,绕线从换向片H1出发,经过绕线槽S11伸到转子铁芯的远离换向器端,然后在该远离换向器端跨过绕线槽S10至S2,并经过绕线槽S1返回到转子铁芯的近换向器端,接着在该近换向器端沿着相反的方向跨过绕线槽S2至与S10,并再次穿入绕线槽S11,此过程重复若干次以绕制成线圈元件C1,线圈元件C1的另一个线端挂接到换向片H2。

接着,绕线从换向片H2出发并绕制线圈元件C2,绕制线圈元件C2的过程与绕制线圈元件C1的过程相同,线圈元件C2所在的绕线槽与线圈元件C1所在的绕线槽也相同,因此不再详细描述绕制过程。需要注意的是,线圈元件C2的另一个线端没有挂接换向片,而是直接绕制线圈元件C3。

具体地,线圈元件C2的最后一匝从绕线槽S1出来之后,在转子铁芯的近换向器端跨过绕线槽S1至S11,然后进入绕线槽S12,经过绕线槽S12伸到转子铁芯的远离换向器端,然后在该远离换向器端跨过绕线槽S11至S3,并经过绕线槽S2返回到转子铁芯的近换向器端,接着在该近换向器端沿着相反的方向跨过绕线槽S3至与S11,并再次穿入绕线槽S12,此过程重复若干次以绕制成线圈元件C3,线圈元件C3的另一个线端挂接到换向片H3。

接着,绕线从换向片H3出发并绕制线圈元件C4,绕制线圈元件C4的过程与绕制线圈元件C3的过程相同,线圈元件C4所在的绕线槽与线圈元件C3所在的绕线槽也相同,因此不再详细描述绕制过程。需要注意的是,线圈元件C4的另一个线端挂接到换向片H4。也就是说,线圈元件C1至C4分布在两对绕线槽内,这四个线圈元件与四个换向片H1至H4连接,这四个换向片为连续的四个换向片,所谓的连续,是指这四个换向片之间没有被其他换向片隔开。

如上所述,线圈元件C1、C2、C3和C4的跨距都相同,在本实施例中都是跨了10个齿。线圈元件C1与线圈元件C2被设置在同一对绕线槽内,线圈元件C3与线圈元件C4被设置在另一对绕线槽内,后一对绕线槽相对于前一对绕线槽偏移一个齿,偏移方向与换向片H1至H4的排列方向相同。线圈元件C2与线圈元件C3由同一根绕线连续绕制而成,线圈元件C2仅仅连接到换向片H2,线圈元件C3仅仅连接到换向片H3。

太阳城集团上述的线圈元件C1、C2、C3和C4一起组成一个绕组单元。转子的电枢绕组由若干个这样的绕组单元构成。换言之,每个绕组单元都包括连续的第一线圈元件、第二线圈元件、第三线圈元件和第四线圈元件,这四个线圈元件的跨距都相同,第一线圈元件与第二线圈元件被设置在同一对绕线槽内,第三线圈元件与第四线圈元件被设置在另一对绕线槽内,后一对绕线槽相对于前一对绕线槽偏移一个齿,此外,第二线圈元件和第三线圈元件由同一根绕线连续绕制而成。

太阳城集团此外,对于连续的两个绕组单元,后一个绕组单元的第一线圈元件与前一个绕组单元的第四线圈元件连接到同一个换向片,所述连续的两个绕组单元共连接到七个换向片,所述七个换向片沿所述换向器的周向顺序排列。例如,对于由线圈元件C1至C4构成的绕组单元,其连接到换向片H1至H4;下一个绕组单元将连接换向片H4至H7,其中,下一个绕组单元的第一线圈元件从换向片H4开始,而H1至H7为连续的七个换向片。

再有,对于连续的两个绕组单元,后一个绕组单元的第一线圈元件所在的绕线槽相对于前一个绕组单元的第四线圈元件所在的绕线槽偏移一个齿,偏移方向与所述七个换向片的排列方向相同。例如,对于由线圈元件C1至C4构成的绕组单元,其第四线圈元件C4从换向片H3开始,然后先后穿过绕线槽S12和S2,最后挂接到换向片H4;而下一个绕组单元的第一线圈元件将从换向片H4开始,先后穿过绕线槽S13和S3,最后挂接到换向片H5。

本实施例中,对于每个绕组单元,第一线圈元件与第四线圈元件的匝数相同,而第二线圈元件与第三线圈元件的总匝数基本等于第一线圈元件或者第四线圈元件的匝数,这主要是为了使每两个相邻的换向片之间具有基本相同的匝数。例如,如果线圈元件C1具有29匝,线圈元件C2和C3都是15匝,线圈元件C4是29匝,那么,连接换向片H1与H2的匝数是29,连接换向片H2与H3的匝数是30(也就是15+15),连接换向片H3与H4的匝数是29。此外,线圈元件C1与C2的总匝数是44匝,线圈元件C3与C4的总匝数也相同。因此,跨绕绕线槽S1与S11之间的齿的总匝数于跨绕绕线槽S2与S12之间的齿的总匝数相同,改善了电机转子的平衡性。

如上所述,实施上述的绕线方案,电机转子的换向片数量可以是绕线槽数量的1.5倍,而不是传统的整数倍。

应当意识到,本发明的绕线方案主要涉及电机的转子部分,本发明可以实施在具有换向器和电枢绕组的转子,包括永磁有刷电机的转子以及通用电机的转子。在通用电机中,定子的磁极不是由永磁形成,而是由定子绕组来形成。

以上所述,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形,而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

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