一种有刷直流电机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种有刷直流电机，包括定子和转子，定子的多对定子磁极沿壳体的圆柱形腔体的内壁均匀分布，转子的铁芯设置在圆柱形腔体内，其具有沿圆周方向均匀分布的多个铁芯齿，相邻的铁芯齿限定铁芯槽，绕组布置在所述铁芯槽中，绕组经由换向器和电刷接收直流电流。当任一铁芯齿的中心线位于一对相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置时，其它铁芯齿的中心线均不处于其余相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置。相对于一对定子磁极的情况，本实用新型专利技术的电机的绕组节距显著减小，导线的无效部分减少，提高了材料的利用率；而且，转子的齿槽转矩减小，电机振动和噪音问题得以改善。

A Brush DC Motor

【技术实现步骤摘要】
一种有刷直流电机
本技术属于电机
，具体涉及一种有刷直流电机。
技术介绍
有刷直流电机是一种典型的直流电机，其具有结构简单、运行平稳、易于控制、成本低廉等优点，可用于运动器材、车辆、家电等领域。有刷直流电机包括定子和转子。定子安装有固定的永磁铁磁极和电刷，磁极产生磁场。转子包括铁芯、绕组和换向器，绕组绕制在铁芯槽内。直流电源经由电刷和换向器向绕组输入直流电流，在磁场的作用下产生转动力矩，驱动转子相对于定子转动。在现有技术的有刷直流电机中，转子铁芯槽数多为偶数，磁极对数多为一对，这种电机具有诸多问题。图1示出了现有技术的有刷直流电机的端视图，其中，定子磁极对数P＝1，转子铁芯槽数Z＝16，电机极距Z/(2P)＝8，电机节距y＝8。电机极距指相邻的两个磁极之间的距离，可用每个磁极下所占的铁芯的槽数来表示；电机节距指一个线圈的两个有效边所跨占的槽数，为使电机性能最佳，电机节距应接近电机极距。如图2所示，现有技术的有刷直流电机中，单个线圈跨过8个铁芯槽布置，使得位于转子一端的无效部分较长，绕线利用率低，绕线用量大，制造成本高。另外，这种电机的齿槽转矩较大。齿槽转矩是永磁体与转子齿间相互作用力的切向分量的波动引起的。在电机内外径、转子尺寸及磁钢性能等参数相同情况下，电机的齿槽转矩幅值随着每个机械周期内齿槽转矩的周期数N增大而减小。图3示出了现有技术的有刷直流电机的齿槽转矩曲线，在一个机械周期内，该电机的齿槽转矩的周期数N为16，齿槽转矩的幅值高达～230mN·m。这一齿槽转矩导致电机在运行中出现显著的转矩和转速波动，使电机产生不利的振动和噪声。针对现有技术的不足，本技术期望提供一种能够减少绕线用量、降低振动和噪声的新型有刷直流电机。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术所造成的至少一个问题。为此，本技术提供了一种有刷直流电机，包括：定子，包括壳体和多对定子磁极，所述多对定子磁极沿壳体的圆柱形腔体的内壁均匀分布；转子，包括铁芯和绕组，铁芯设置在所述圆柱形腔体内，其具有多个铁芯齿，所述多个铁芯齿沿圆周方向均匀分布，相邻的铁芯齿限定铁芯槽，绕组布置在所述铁芯槽中。绕组电连接至换向器，换向器可滑动地接触电刷，电刷电连接直流电源，绕组中的电流和定子磁极的磁场相互作用，驱动转子转动。当任一铁芯齿的中心线位于一对相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置时，其它铁芯齿的中心线均不处于其余相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置。根据本技术的有刷直流电机，相对于现有技术中一对定子磁极的情况，具有多对定子磁极的电机的绕组节距显著减小，导线的无效部分减少，提高的材料的利用率。而且，在该电机中，不存在多个铁芯齿的中心线同时位于多个相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置处，由于在铁芯齿波动偏离非稳定平衡位置回产生齿槽转矩，本技术的电机中不存在来自多个铁芯齿的齿槽转矩的叠加增强，导致齿槽减小，电机振动和噪音问题得以改善。可选地，所述铁芯槽的槽数Z为奇数，并且，所述槽数Z不是所述多对定子磁极的对数P的整数倍。由此，两个非稳定平衡位置之间的夹角为n×360/2P(n为正整数)，相邻两个铁芯齿的中心线之间的夹角为360/Z，二者的商不是整数，由此，在任一位置，所述多个铁芯齿中，仅存在一个铁芯齿的中心线恰好位于非稳定平衡位置处。可选地，所述多对定子磁极的对数P可以为2或3；所述铁芯槽的槽数Z为11、13、17、19、23中的任一个。由此，电机极距Z/2P小于铁芯槽数Z的一半，由于绕组的节距y近似电机极距Z/2P，绕制在铁芯上的导线的无效部分的长度显著减小，从而节约材料，降低成本。在电机的一个机械周期内，齿槽转矩的周期数为N＝Z×2P，相比于现有技术的电机的齿槽转矩周期数显著增大，齿槽转矩显著减小。可选地，绕组包括Z个线圈，线圈的节距y为Z除以2P的值取整，其中，每个线圈的第一边位于第n槽中，第二边位于第n+y槽中，n为1至Z中的一个整数，n+y超过Z则取除以Z的余数。可选地，换向器包括Z个换向片，换向片的跨距yk，其中，每个线圈的第一边连接至第m换向片，第二边连接至第m+yk换向片，m为1至Z中的一个整数，m+yk超过Z则取除以Z的余数。yk的数值依以下方式确定：当定子磁极的对数P和铁芯槽的槽数Z的组合为11槽2对极，13槽2对极，13槽3对极，17槽2对极，19槽2对极，19槽3对极，23槽2对极中的一个时，换向片跨距yk＝(Z-1)/P；当定子磁极的对数P和铁芯槽的槽数Z的组合为11槽3对极，17槽3对极，23槽3对极中的一个时，换向片跨距yk＝(Z+1)/P。可选地，在所述Z个线圈中，第i个线圈的起始槽为第1+(i-1)yk槽，结束槽为1+(i-1)yk+y槽，i为1至Z中的一个整数，1+(i-1)yk、1+(i-1)yk+y超过Z则取除以Z的余数。由此，线圈绕制成双层绕组，即，每个槽中具有内外两侧线圈边。可选地，在所述Z个线圈中，第i个线圈的位于起始槽中的第一边连接至第1+(i-1)×yk换向片，第i个线圈的位于结束槽中的第二边连接至第1+i×yk换向片，i为1至Z中的一个整数，1+(i-1)×yk、1+i×yk超过Z则取除以Z的余数。由此，所述多个线圈收尾相接形成连续的电流通路，使得任一时刻存在多个线圈同时导通电流，增大转子的转矩。可选地，有刷直流电机包括多个电刷，电刷的数量和定子磁极的数量相等，多个电刷在圆周方向上均匀分布，每相邻的两个电刷电连接至直流电源的不同电极，使得各铁芯槽中的绕组部分中的电流方向和邻近的磁场方向匹配，产生相同方向的转动力矩。附图说明以下附图用于结合本文的说明更好地呈现本技术的一些实施例，用于解释权利要求书中限定的各种特征及其优势。在各附图中，相同的附图标记表示相同或相应的部分。图1示出现有技术的有刷直流电机的端视图；图2示出现有技术的有刷直流电机铁芯上的绕线示意图；图3示出现有技术的有刷直流电机的齿槽转矩曲线；图4示出根据本技术的有刷直流电机的端视图；图5示出根据本技术的有刷直流电机的定子的透视图；图6示出根据本技术的有刷直流电机的转子的透视图；图7示出根据本技术的有刷直流电机的绕线示意图；图8示出图7的有刷直流电机的绕线的另一示意图；图9示出图7的有刷直流电机的绕线展开图；图10示出图7的有刷直流电机的整体示意图；图11示出根据本技术的有刷直流电机的端部示意图；图12示出根据本技术的有刷直流电机的齿槽转矩曲线；图13示出根据另一实施例的有刷直流电机的端视图和绕线示意图；图14示出根据又一实施例的有刷直流电机的端视图和绕线示意图。具体实施方式本文提供一种新型有刷直流电机，以解决现有技术中的诸多问题，如，转子铁芯槽数与定子磁极极数比值大，导致绕线利用率低；转子铁芯槽数和定子磁极极数均为偶数所产生的齿槽转矩大，引起振动和噪声问题。图4示出根据本技术的有刷直流电机的端视图。有刷直流电机包括定子1及转子2，转子2设置在定子1的圆柱形腔体中。图5示出了定子1的透视图。定子1包括圆筒形的壳体11，多个瓦片状的永磁体磁极12均匀地分布在壳体11的内壁上。磁极12的极性交错设置。相邻两个磁极12之间具有空隙。如图7所示，转子2包括转子铁芯21及绕制在转子铁芯21上的绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有刷直流电机，其特征在于，包括：定子，包括壳体和多对定子磁极，所述多对定子磁极沿壳体的圆柱形腔体的内壁均匀分布；转子，包括铁芯和绕组，铁芯设置在所述圆柱形腔体内，其具有多个铁芯齿，所述多个铁芯齿沿圆周方向均匀分布，相邻的铁芯齿限定铁芯槽，绕组布置在所述铁芯槽中；其中，绕组电连接至换向器，换向器可滑动地接触电刷，电刷电连接直流电源，绕组中的电流和定子磁极的磁场相互作用，驱动转子转动；其中，当任一铁芯齿的中心线位于一对相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置时，其它铁芯齿的中心线均不处于其余相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置。

【技术特征摘要】
1.一种有刷直流电机，其特征在于，包括：定子，包括壳体和多对定子磁极，所述多对定子磁极沿壳体的圆柱形腔体的内壁均匀分布；转子，包括铁芯和绕组，铁芯设置在所述圆柱形腔体内，其具有多个铁芯齿，所述多个铁芯齿沿圆周方向均匀分布，相邻的铁芯齿限定铁芯槽，绕组布置在所述铁芯槽中；其中，绕组电连接至换向器，换向器可滑动地接触电刷，电刷电连接直流电源，绕组中的电流和定子磁极的磁场相互作用，驱动转子转动；其中，当任一铁芯齿的中心线位于一对相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置时，其它铁芯齿的中心线均不处于其余相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置。2.根据权利要求1所述的有刷直流电机，其特征在于，所述铁芯槽的槽数Z为奇数，并且，所述槽数Z不是所述多对定子磁极的对数P的整数倍。3.根据权利要求2所述的有刷直流电机，其特征在于，所述多对定子磁极的对数P为2或3。4.根据权利要求3所述的有刷直流电机，其特征在于，所述铁芯槽的槽数Z为11、13、17、19、23中的任一个。5.根据权利要求2所述的有刷直流电机，其特征在于，在电机的一个机械周期内，齿槽转矩的周期数为N＝Z×2P。6.根据权利要求4所述的有刷直流电机，其特征在于，绕组包括Z个线圈，线圈的节距y为Z除以2P的值取整；其中，每个线圈的第一边位于第n槽中，第二边位于第n+y槽中，n为1至Z中的任一整数，n+y超过Z则取除以Z的余数。7.根据权利要求6所述的有刷直流电机，其特征在于，换向器包括Z个换向片，换向片...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓全伟，方成，涂彭涛，
申请(专利权)人：江苏雷利电机股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32