低成本电流励磁电机制造技术

一种家用电器用低成本电流励磁电机，包括转子、定子、换向结构、机座、前、后支架式端盖，所述定子上有２×ｐ（ｐ≥２）个以上的定子齿，定子齿上有线圈形成励磁磁极，定子芯片总长与定子内径之比为小于等于１／Ｐ；转子齿数大于定子极数（２×ｐ）小于等于２５。本实用新型专利技术可以减少铜（铝）导线用量，降低电机成本，缩小电机体积。在金属材料价格上涨和对电机功率要求越来越高的情况下，有着明显的经济效益。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电机，具体涉及一种低成本电流励磁电机。
技术介绍
电流励磁电机，尤其是串激电机，广泛应用于家用电器，如吸尘 器，搅拌机，吹风简等。电机功率大多在几十至几千瓦之间，单次工 作时间一般为几分钟至十几分钟。由于功率密度较大，家用电器的串 激电机釆用了支架式端盖，即绕组或部分绕组露在空气中，以便于散 热，甚至有些电机还带有冷却风叶，对电机进行强制冷却。由于家用交流电源的限制，该类串激电机的工作电流一般小于20A。传统的家 用电器串激电机元一例外地釆用2极(单极对数)定子结构。其主要的原 因在于大家认为 一是多极对数电机的换向比2极电机要差。由于串 激电机工作在110V/60Hz或者230V/50Hz下，通常家用串激电机出于 成本的考虑，改善换向的措施较少，其本身换向较差。多极对数电机 需要承受更高的换向器片间电压，换向更差。二是低成本电流励磁电 机绕线困难。串激电机需要在定子的齿上绕线。对一对极串激电机， 在定子上只有2个齿，对p对极电机而言，则需要在px2个齿上绕线，且每个齿相对较小，增加了绕线的困难。近来，由于原材料尤其是有色金属的价格大幅上涨，串激电机 的成本不断上升，迫使电机重新设计，以降低成本。由于近些年对家用串激电机的要求越来越高，希望电机体积变 小并且功率增加。电机的功率密度趋于极限，其励磁磁场在工作状 态甚至空载状态都是饱和的。过度饱和的励磁磁场使得家用串激电机 釆用多极对数定子成为可能。由于家用串激电机的励磁磁场的饱和 性，多极对数结构可以釆用降低导线用量的结构。
技术实现思路
本技术的目的是向社会提供一种体积小，成本低的低成本 电流励磁电机。本技术的技术方案是设计一种低成本电流励磁电机，包括 转子、定子、碳刷、换向器、前端盖、后端盖，定子绕组和转子绕 组通过碳刷和换向器串联，其特征在于所选定子上有2xp(p^2)定 子齿，定子齿上有绕组形成励磁磁极，定子芯片总长与定子内径之 比为小于等于1/V ;转子齿数大于2xp小于等于25。其中p为电机极对数。设电机定子冲芯的长度为a，定子芯片内圆 直径为d，当电机端部相对越长，其改为多极对数结构就越有利。对 原2极电机，其端部长度ml大致相当于转子外径，也就是定子内径d， 当为p对极时，端部长度m2为原来的l/p，即m2约为ml/p。2极线圈总长为nlx (2 x ml+2 x a); p极线圈总长为n2 x (2 x m2+2x a)。其中，m2=ml/p, nl为单对极时线圈总圈数，n2为p对极时线圈 总圈数，通常改为p对极后，为保证电机换向不会变差，定转子线圈 数比例不变，同样为保证电机功率不变，定子圈数和转子圈数的乘积 是单对极电机的p倍。 可得n2=nl ，欲省、钢，需要满足n2 x (2 x m2+2a) < nl x (2 x ml +2a)可得a/d〈1/^ 其中p^2,当p-2时，a/d<0.71。 当p二3时，a/d<0.577。 当p^4时，a/d<0.5。所述定子绕组和转子绕组通过碳刷和换向器串联。所述定子绕组和转子绕组的端部部分或者全部暴露于空气中。 所述定子为方形、圆形、近似方形或近似圆形。所述每个定子齿的形状和大小相同，分布在定子的内圈，所有定 子齿下极弧角度之和大于180度机械角度。在每两个相邻的定子齿之间可以有换向极，在所述换向极上绕有 线圈。所述前端盖和后端盖，或者所述前端盖或后端盖有通风孔，所述 通风孔的面积占整个前端盖或后端盖的总面积的50%以上。本技术由于釆用4极或更多极结构后，相对于现有的2极串激电机来讲，其绕组的端部高度减小，整个电机轴向长度可以减小，使 电机体积变小，有益于家电产品的小型化。当釆用4极或更多极后，为保证电流励磁磁场不变，理论上每个 齿的圈数不变，则总圈数变为原来的p倍。考虑到励磁磁场饱和的原 因，需要定子绕组的总圈数可以适当少于p倍总圈数，对励磁磁场的 损失可以通过增加电枢磁场来弥补电机性能。因为釆用多对极后，由 于定子绕组串联导体相对增加，转子导体数也可相应增加。往往定子 绕组较重，减少定子绕组对总用铜量有益。多极对数定子端部绕纽较小，可以节省绕线用量。极对数越多， 则定子齿宽度越小，绕组端部的比例就越小。转子改为4极或更多极 后，也可省生铜。转子每个绕组的跨5巨变短，也就是端部绕组减少。在实例中，两极总圈套文为146圈，改为四极后，总圏套史为 200圈。但每圈长度变短，从170毫米(两极)变为IOO亳米(四极)，170 x 146〉 200 x 100总长度减少。同时导线变细，(由0.65mm到 0.55mm)，两极和四极的电阻大小相等。定子省铜约35%。转子适当 增加，由原来的每个线圈50图增加为四极的60圈，但端部也变短， 由50毫米缩短到30亳米，所以转子电阻也变小，转子省铜约20-40%。 视转子采用的绕组方式而定。因为釆用四极后，转子可以采用集中绕组来省铜(端部绕组)。所谓集中绕组，就是转子上的线圏只绕在一 个 齿上，而不像普通绕组方式，线圈在多个齿上。实际上，定子的四个 线圈也可以看作集中绕组。整个电机的成本节省15%。故这种电机 体积小，成本低，具有明显的经济效益。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明；图i是本技术串激电机的结构示意图2是附图说明图1的定转子结构示意图3是本技术带有换向极的4极定子的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步 描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而 不能以此来限制本技术的保护范围。请参见图1和图2，以一款定子内径为60毫米，定子冲芯1长度为25 亳米的四极串激电机为例说明其实施方式。由于传统的2极(单对极)电机往往做成类似方形的结构且四边边长有时不等，定子结构并不完 全对称。改成4个齿后，四个齿不能完全对称分布，相应的槽也不是 对称的。但芯片总体分布还是规则的。定子的外轮廓也可为圆形或类 似圆形，其取决于电机制品的安装需要。将数片4极的定子芯片1以焊接的方式叠在一起，接着将叠成的 芯片l并进行绝缘处理，将已经绕制好的四个定子绕组ll、 12、 13、 14 (参见图3)分别压入四个定子齿23、 24、 25、 26中，如将定子绕组ll 压入定子齿23中(见图2，图2中只画出了定子齿23上的定子绕组11), 并将四个定子绕组碰焊，首尾相连，并保证相邻的定子齿中绕线方向 不同，以产生不同极性的磁场。整个定子绕纽ll、 12、 13、 14共留两 个接头，其中一个将与电源相连。另一个接头7将连接到一个碳刷架 3上。碳刷架3上共有四个碳刷8、 10、 15、 16。每个碳刷通过导线于6对面的碳刷相连，如碳刷10和碳刷15相连、碳刷8和碳刷16相连。碳 刷架3被安装到后端盖4上。前支架9和后支架4装上轴承5，用铆钉(或 其他方式)接到定子上。形成稳定的定子架构17。前、后端盖4、 9被 大量镂空开成通风孔，有着较大面积可以通风散热，形成敞开式结构， 所述通风孔的面积可以占到整个前支架或后支架的总面积的50%以上。转子7由转子芯片，转子绕组2，换向器6和转轴51组成。转子芯 片和换向器6被固定在转轴5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本电流励磁电机，包括转子、定子、碳刷、换向器、前端盖、后端盖，定子绕组和转子绕组通过碳刷和换向器串联，其特征在于：所选定子上有２×ｐ（ｐ≥２）定子齿，定子齿上有绕组形成励磁磁极，定子芯片总长与定子内径之比为小于等于１／＊转子齿数大于２×ｐ小于等于２５。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡一民，曾晴，夏国忠，
申请(专利权)人：无锡顶一电机有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[]