电机制造技术

本发明专利技术涉及一种电机，包括：轴；转子组件，转子组件包括转子盘和衬套，衬套布置在轴与转子盘之间，转子组件通过衬套固定至轴；以及换向器，换向器适于为线圈输送电力，换向器的多个换向器片的总数目N满足公式：U/[(N

【技术实现步骤摘要】
电机


[0001]本专利技术涉及电机，特别地涉及改进的无铁芯盘式电机。

技术介绍

[0002]在电机领域中，直流盘式电机是一种采用轴向磁场、转子采用无铁芯结构的驱动电机。该无铁芯盘式直流电机具有无齿槽转矩、噪声小、转动惯量小、工作反应灵敏、轴向尺寸小、效率高和结构简单等优点，在家用电器、汽车、电动自行车等行业广泛应用。
[0003]无铁芯盘式电机的电枢有两种结构：印刷电路板式和线圈盘式。印刷电路板式电枢用腐蚀法、电化学沉积法等在覆铜箔板上印制而成，其结构简单，体积小，重量轻，但制造成本高。线圈盘式一般通过成型线圈用热固性材料(如环氧树脂)模压而成，制造成本相对印刷电路板式低，应用较多。
[0004]然而，盘式无铁芯直流电机一般采用蓄电池供电，额定电压较低，一般为12V至48V，使得该电机无法直接应用于电压较高(例如120V或220V)的场合。
[0005]专利CN 201805335 U公开了一种无铁芯盘式电机，该电机包括套在同一根电机轴上、扁平盘状且依次同轴排列的转子端盖、转子、线圈绕组、电磁盘，其中，转子端盖、转子、电磁盘通过中心嵌入的轴承与电机轴嵌套安装，作为定子的线圈绕组的中心孔直接紧固嵌套在电机轴外，所述转子端盖与转子固定为一体，转子、线圈绕组、电磁盘之间留有间隙；转子面对线圈绕组的一面固定装有均匀分布的多块磁钢。该电机以开放式的结构减轻了电机的重量和体积。该电机为无刷电机，无换向器结构，在使用中需要配备相应的驱动。
[0006]专利CN 203617869 U公开了一种全封闭铝合金盘式电机，该电机由铝合金机座与壳盖组合成中空的壳体，转轴支撑在壳体内的轴承上且转轴的一端伸出壳体外，壳体内的转轴上固定有无铁芯塑封盘型转子盘形成的转子，转子盘对侧壳盖上固定有磁铁形成的电动机的定子，壳盖上还固定有电刷组合，电刷组合与转子盘上的换向器配合为转子线圈输送电力，机座与转轴之间安装有骨架油封。磁轭铁件采用镶嵌或者压铸的方式安装在铝合金机座上。该电机采用全封闭结构，能够有效达到防水、防油和防尘的要求，免维护，使用寿命长。
[0007]专利CN 204465265 U公开了一种恒温盘式直流电动机，依次固定连接的机座、壳体、罩壳的轴线上通过轴承支撑有一端伸出机座外的转轴，机座与壳体之间形成的转子腔内设置有固定在转轴上的与换向器电连接的带有转子绕组的转子盘，转子腔内的转子盘的外圆柱面上均布有散热叶片，散热叶片外侧相对壳体上均布有一圈径向导通的散热孔，换向器固定在转轴上，固定在罩壳上的电刷与换向器接触导电，机座和壳体内壁表面上均匀粘贴有一周具有偶数个磁极的磁铁，由机座和壳体组合成的转子腔形成一个闭合的磁路空间。机座和壳体分别是冲压成型的一体式铁件或以铁片作为磁轭嵌件的压铸成的铝合金零件。电机工作时，散热片叶片随转子盘一起转动，把转子盘产生的热量通过空气对流排出，电机转速越快，散热风叶转动也快，排除的热量也多，反之亦然。从而使电机产生热平衡，使温升在合理的范围内，电机得以长期稳定工作。
[0008]在现有技术的电机换向器设计中，换向器片的数目需要保证换向器片之间的电压不能过大，一般不超过30V，过大易引起较大的换向火花。对于常见的盘式电机，由于内部空间有限，换向器片数和线圈数通常较少，但由于额定电压较低，通常不会引起较大的火花。但是当额定电压较高时，需要增加换向器片的数目以防止换向器出现较大的火花。
[0009]关于现有技术中的电机换向器设计，本申请的专利技术人注意到，对于盘式电机的绕组，通常采用单波绕组方式，该绕组方式的支路数恒为2，而与电刷数量和极极数无关。本申请的专利技术人还注意到：与两电刷方案相比，更多数量的电刷会导致电枢绕组的短路线圈数量增多，实际有用的线圈数量减少，从而使换向器片之间的电压增大，换向器火花增大。同时，电刷宽度也不能过宽，过宽会导致与电刷接触的换向器片数增多，也会导致短路线圈数量增多，也会导致换向器片之间的电压增大。
[0010]其次，对于无铁芯盘式电机的转子，传统的制造方法是使用热固性材料模压而成，再将其过盈配合到电机的轴上。电机在负载状态下运行时，转矩直接通过转子线圈盘传递到轴上。由于高分子材料在高温下不稳定，使得转子线圈盘和轴之间的连接是薄弱的，无法承受较大转矩，特别地在频繁启停和高温的情况下更易导致连接失效。
[0011]再者，对于盘式电机的机壳，需要具有一定的导磁性，以形成磁路。采用铝合金和镶嵌磁轭铁件可以节约材料成本，但工艺复杂，可靠性不高；更简便的方式是直接采用铁制机壳。铁制机壳可采用冲压或者机加工的方法制造，但是如果采用冲压的方式，受冲压工艺的限制，机壳厚度不能太厚，否则无法制造，但机壳厚度越薄，磁阻越大，电机效率越低。因此，为了提高电机效率，需要保证机壳具有一定的厚度。
[0012]综上，现有技术的无铁芯盘式电机的电枢结构中存在下述缺陷：印刷电路板式电枢成本高；线圈盘式电压低，无法直接用于高电压，容易产生电火花；转子附接不稳固；磁通路径上的部件磁阻高并且成本高等。
[0013]这里，应当指出的是，本部分中所提供的
技术实现思路
旨在有助于本领域技术人员对本专利技术的理解，而不一定构成现有技术。

技术实现思路

[0014]本专利技术的一个目的是通过改进的电刷和换向器构造降低换向器电火花能够应用于高电压的电机。
[0015]本专利技术的一个目的提供成本低、部件附接强度高、性能高、结构紧凑的电机。
[0016]本专利技术提供了一种电机，包括：轴；转子组件，所述转子组件包括转子盘和衬套，所述衬套布置在所述轴与所述转子盘之间，所述转子组件通过所述衬套固定至所述轴，所述转子盘中设置有线圈；以及换向器，所述换向器适于为所述线圈输送电力，所述换向器包括多个换向器片，所述换向器片的总数目N满足下述公式：U/[(N
‑
p)/2]*p<30，以及(N+1)/p为整数或者(N
‑
1)/p为整数；其中，U为所述电机的额定电压，p为所述电机的极对数。
[0017]并且，所述多个换向器片沿以所述电机的轴线为中心的圆周均匀地间隔布置，所述电机还包括适于与所述换向器片接触以输送电力的多个电刷，所述多个电刷成对布置，各对电刷中的所述两个电刷关于所述轴线对称地布置，各对电刷中的所述两个电刷构造成使得每个电刷的周向宽度满足下述公式：Wb<Ws/2+Wi*3/2，其中，Wb为每个电刷的周向宽度，Ws为每个换向器片的周向宽度，Wi为相邻的每两个换向器片之间的间隙的周向宽度。
[0018]有利地，所述衬套的径向外侧设置有嵌置在所述转子盘中的突齿。
[0019]有利地，所述衬套为与所述轴过盈配合的铜套，并且/或者，所述衬套与所述转子盘利用热固性材料模制成一体。
[0020]有利地，所述转子盘具有径向外部区域和径向中央区域，所述电机还包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖布置在所述转子盘的第一侧并且面对所述径向外部区域，所述第二端盖布置在所述转子盘的与所述第一侧相反的第二侧并且面对所述径向外部区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机，包括：轴(5)；转子组件(7)，所述转子组件包括转子盘(71)和衬套(72)，所述衬套(72)布置在所述轴(5)与所述转子盘(71)之间，所述转子组件(7)通过所述衬套(72)固定至所述轴，所述转子盘中设置有线圈；以及换向器(73)，所述换向器适于为所述线圈输送电力，所述换向器包括多个换向器片(73A)，所述换向器片(73A)的总数目N满足下述公式：U/[(N
‑
p)/2]*p<30，以及(N+1)/p为整数或者(N
‑
1)/p为整数，其中，U为所述电机的额定电压，p为所述电机的极对数；并且，所述多个换向器片(73A)沿以所述电机的轴线为中心的圆周均匀地间隔布置，所述电机还包括适于与所述换向器片(73A)接触以输送电力的多个电刷(10A)，所述多个电刷成对布置，各对电刷中的两个电刷关于所述轴线对称地布置，各对电刷中的所述两个电刷构造成使得每个电刷(10A)的周向宽度满足下述公式：Wb<Ws/2+Wi*3/2，其中，Wb为每个电刷的周向宽度，Ws为每个换向器片的周向宽度，Wi为相邻的每两个换向器片之间的间隙的周向宽度。2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述衬套的径向外侧设置有嵌置在所述转子盘(71)中的突齿(72A)。3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述衬套(72)为与所述轴(5)过盈配合的铜套，并且/或者，所述衬套(72)与所述转子盘(71)利用热固性材料模制成一体。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其中：所述转子盘(71)具有径向外部区域和径向中央区域，所述电机还包括第一端盖(2)和第二端盖(11)，所述第一端盖(2)布置在所述转子盘(71)的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇盟，吴建刚，
申请(专利权)人：艾默生环境优化技术苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：