專利名稱：電刷型dc電機(jī)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種電刷型旋轉(zhuǎn)DC電機(jī)，更具體地涉及用于這種電機(jī)的線圈繞組和換向器以及電刷的結(jié)構(gòu)。
典型地這種類型的具有電刷的DC電機(jī)包括轉(zhuǎn)子和定子的旋轉(zhuǎn)軸。定子通常由多個(gè)沿圓周間隔開的永磁體構(gòu)成，該永磁體與形成在轉(zhuǎn)子和電樞上的沿圓周間隔開的軸向延伸的磁極齒配合且圍繞永磁體纏繞線圈。為了在電機(jī)的線圈繞組和外部端子之間傳遞電能，在轉(zhuǎn)子上，通常在鄰接磁極齒的軸向端處具有換向器。換向器具有多個(gè)環(huán)形的導(dǎo)體片，導(dǎo)體片之間具有一定的空隙，線圈繞組的端部連接到導(dǎo)體換向片。與換向器片滑動接觸的電刷將電能傳輸?shù)酵獠慷俗踊驈耐獠慷俗觽鬏旊娔堋?br> 在這種DC電機(jī)中，需要減少電刷之間的電壓泄漏和抑制由于線圈中的相移導(dǎo)致的能量損失。當(dāng)在彼此相對的方向給相鄰的線圈繞組通電時(shí)，相移以電磁能量損失的形式出現(xiàn)。因此，為了防止相移，因?yàn)橐韵嗤姆较蚪o線圈繞組通電，當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)流動方向相反，因此需要以相反的繞組方向?qū)ο噜彽木€圈通電。還有為了延長電刷的壽命，需要在旋轉(zhuǎn)期間電刷和相關(guān)的換向片之間的滑動接觸摩擦保持穩(wěn)定和沒有變化的恒定。
在日本專利文獻(xiàn)JP-A-2001-275327中公開了這種類型的具有電刷的DC電機(jī)。在這種DC電機(jī)中，線圈繞組的端部與換向片連接使得磁極齒上的一組線圈繞組像用筆一筆畫出的線那樣連續(xù)且線圈通過換向片由兩個(gè)電刷通電。兩個(gè)電刷的寬度與兩個(gè)換向片的寬度一樣大，電刷之間的間隔與一個(gè)換向片的寬度一樣大，且線圈在電刷之間彼此平行設(shè)置以減少電機(jī)電感使得電刷的壽命延長且有利于更平滑地旋轉(zhuǎn)。
但是在這篇文獻(xiàn)描述地線圈連接結(jié)構(gòu)中，沒有參考當(dāng)電流從兩個(gè)電刷的正極(+)側(cè)流向負(fù)極(-)側(cè)時(shí)線圈中電流的方向進(jìn)行考，所以很難說這種線圈連接結(jié)構(gòu)會防止在相對方向，垂直或相反方向旋轉(zhuǎn)線圈通電導(dǎo)致的相移。還有，除了線圈繞組的端部連接到換向片，需要在纏繞之后在換向片之間線連接和切削工作，這使得圍繞換向片的連接工作以及線結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。
此外，由于僅有換向片之間的一個(gè)空隙(絕緣區(qū)域)容納在電刷之間的間隔中，減小了抵抗沒有泄漏的電壓的能力。還有，由于在線圈纏繞在所有的磁極齒上之后還有未用的換向片，使用率低且在旋轉(zhuǎn)過程中對于電刷的滑動接觸摩擦阻力變化，這加速了電刷的損耗。
因此本發(fā)明的主要目的是提供一種能夠用簡單的連接結(jié)構(gòu)防止相移的DC電機(jī)，能夠增加電刷接收不泄漏高電壓的能力且抑制其損耗使得延長它們的壽命。
還有本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提高換向片的利用率且簡化其布線。
發(fā)明概述本發(fā)明適于以包括可圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的軸的DC電機(jī)實(shí)施。多個(gè)沿圓周間隔開的永磁體圍繞軸線設(shè)置。多個(gè)沿圓周間隔開的磁極齒面對該永磁體。電線圈纏繞在磁極齒上。多個(gè)沿圓周間隔開的換向片在相鄰的邊緣之間具有間隙，線圈繞組的端部連接到所述換向片。多個(gè)電刷與換向片滑動接觸用于在線圈和電刷之間傳遞電能。線圈端部連接到選擇的換向片使得當(dāng)所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)電能在相對的方向在相同的電路中流過相鄰的線圈對以減小或消除相移。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，相鄰對的線圈端部連接到被至少兩個(gè)換向片彼此間隔開的換向片以增加不泄漏電壓容量。
根據(jù)又一特征，第二組線圈繞組圍繞每一個(gè)極齒形成且連接到?jīng)]有連接到第一所述組的線圈繞組的換向片以增加容量且提高電刷負(fù)載和損耗。


圖1是用于內(nèi)燃機(jī)中特殊形式的電啟動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的剖視圖。
圖2A-2C是包括極齒，周圍線圈繞組，永磁體以及在連續(xù)相等的部分旋轉(zhuǎn)過程中顯示電流流動的換向片的第一實(shí)施例的主要電機(jī)元件的展開圖。
圖3A-3C部分類似于圖2A-2C，是分別表示第一和第二組線圈繞組和聯(lián)合線圈繞組的第二實(shí)施例的相同的元件的展開圖。
圖4A-4C部分類似于圖2A-2C和圖3A-3C，是在連續(xù)相等的部分旋轉(zhuǎn)過程中表示電流流動的第三實(shí)施例的相同的元件的展開圖。
圖5部分類似于圖2A，3C和4A，是表示第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的展開圖。
圖6部分類似于圖2A，3C，4A和5，是表示第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的展開圖。
圖7部分類似于圖2A，3C，4A，5和6，是表示沒有永磁體的第六實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的展開圖。
圖8A-8C部分類似于圖2A-2C和圖3A-3C，是在連續(xù)相等的部分旋轉(zhuǎn)過程中表示永磁體和電流流動的第六實(shí)施例的相同的元件的展開圖。
圖9A-9C部分類似于圖3A-3C，是分別表示第一和第二組線圈繞組和聯(lián)合線圈繞組的第七實(shí)施例的相同的元件。
圖10部分類似于圖2A，3C，4A，5，6和7，是表示沒有永磁體的第八實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的展開圖。
圖11A-11C部分類似于圖2A-2C，3A-3C和圖10，是在連續(xù)相等的部分旋轉(zhuǎn)過程中表示永磁體和電流流動的第八實(shí)施例的相同的元件的展開圖。
圖12A-12C是部分類似于圖10的圖，但是示出了兩個(gè)不同系列的線圈如何可以形成在類似于圖9A-9C的實(shí)施例的每個(gè)極齒上。
圖13A是部分類似于圖2A的圖，但是示出了換向片以一種方式彼此連接以減少需要的電刷的數(shù)量的實(shí)施例。
圖13B是部分類似于圖7的圖，但是示出了換向片以一種方式彼此連接以減少需要的電刷的數(shù)量的另一個(gè)實(shí)施例。
圖14A-14C是表示在圖13A的實(shí)施例中使用的且僅有兩個(gè)電刷的線圈連接的連續(xù)狀態(tài)的展開圖。
圖15A-15C是表示在圖13A的實(shí)施例中使用的且有四個(gè)電刷的線圈連接的連續(xù)狀態(tài)的展開圖。
詳細(xì)描述現(xiàn)在詳細(xì)參考附圖，首先參考圖2，應(yīng)用于本發(fā)明的DC電啟動電機(jī)形式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)通常由附圖標(biāo)記21表示。電機(jī)21，例如用作摩托車的起動裝置。起動裝置電機(jī)21包括包含圓柱形軛部的外殼體，該圓柱形軛部22由端部隔板23和24在相對端封閉。
外殼體且特別是中心軛部22包括定子，其包括適于例如通過粘結(jié)到軛部22的內(nèi)表面上的永磁體25。永磁體25包括多個(gè)沿著軛部22的內(nèi)側(cè)圓周表面以規(guī)則的圓周間隔設(shè)置的裂開的弧形主體。
通常由附圖標(biāo)記26表示的轉(zhuǎn)子以將被描述的方式被軸頸支撐(journalled)于定子的內(nèi)部。轉(zhuǎn)子26具有中心部分，從該中心部分多個(gè)沿圓周隔開的磁極齒27軸向延伸以面對磁體25。每一個(gè)磁極齒27通常是T形的，其頭部鄰近磁體25。在相鄰的磁極齒27之間形成槽28。線圈(如點(diǎn)線表示且由附圖標(biāo)記29表示)纏繞在每一個(gè)磁極齒27上且通過槽28。
轉(zhuǎn)子26適于安裝在轉(zhuǎn)子軸31上，該轉(zhuǎn)子軸通過由端部隔板23和24支撐的軸承32軸頸支撐(journalled)在其相對端。轉(zhuǎn)子軸31的一端延伸出端部隔板23且支撐轉(zhuǎn)向裝置33用于以任何適當(dāng)?shù)姆绞脚c發(fā)動機(jī)軸(未示出)嚙合。
通常由34表示的換向器在線圈29的軸向方向安裝在轉(zhuǎn)子軸31的一端，在示出的實(shí)施例中鄰近端部隔板24。換向器34由多個(gè)其間具有一定間隙的設(shè)置成環(huán)形的換向片35制成。各個(gè)線圈繞組29以后面參考剩余的附圖描述的方式連接到給定的換向片35。
彈簧加載的電刷36提供與換向片35的電連接，其中彈簧加載的電刷的數(shù)量和間隔將在后面參考其余的附圖描述，在圖1中僅出現(xiàn)一個(gè)。某個(gè)電刷36通過正極端子連接器37連接到正極(+)電池端子。其余的電刷通過與端部隔板24一體形成的電機(jī)殼體的安裝框架38提供的接地連接連接到負(fù)極(-)電池端子。
最后由端部隔板23支撐的油密封39密封地嚙合在轉(zhuǎn)子軸31上以完成可以實(shí)施本發(fā)明的這種類型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的總的描述。
下面將參考其余的附圖描述實(shí)施本發(fā)明的一些特殊的布線圖和元件布置以及線圈間隔。然而，在特別參考它們之前，將對通用的特征進(jìn)行一些概括描述。永磁體裂開弧形磁鐵換向片25的數(shù)量是四或更多的偶數(shù)。即，m＝4，6，8....如果m＝4，磁鐵具有大致90°的弧形，如果m＝6，具有大致60°的弧形，且如果m＝8，具有大致45°的弧形。磁極齒27的數(shù)量表示為t＝m+2，且換向片35的數(shù)量表示為s＝2t。電刷36的數(shù)量表示為b＝m。
首先參考圖2A-2C，其示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的線圈連接結(jié)構(gòu)的展開圖。該實(shí)施例是永磁體25的數(shù)量m是4的例子，磁極齒27的數(shù)量t是6，換向片35的數(shù)量s是12，且電刷36的數(shù)量b是4。在所有附圖中，為了容易理解，換向片35根據(jù)它們在圓周上的位置順序編號且電刷36以相同的順序按字母順序用字母標(biāo)明(根據(jù)它們數(shù)字的A，B，C和D等)。
圖2A-C表示當(dāng)由于轉(zhuǎn)子26的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的電刷36在圖中相對于換向片向右移動等于半個(gè)換向片的距離的線圈連接的連續(xù)狀態(tài)。在所有的圖中，為了簡單和為了方便表示線圈繞組的方向，線圈僅以單獨(dú)繞組表示。
線圈29面對四個(gè)永磁體25纏繞在六個(gè)磁極齒27的每一個(gè)上。每一個(gè)線圈29的繞組的兩端連接到十二個(gè)換向片(1-12)中具有給定的位置關(guān)系的換向片。如圖所示，每一個(gè)線圈29的繞組的兩端連接到換向片35，彼此交叉且跨過相鄰的線圈29的繞組的一端。換向片的數(shù)量s是磁極齒的數(shù)量的兩倍，且對應(yīng)于每一個(gè)磁極齒27，與齒27相對，具有兩個(gè)換向片35。在每一個(gè)磁極齒27上的線圈29的繞組的端部連接到磁極齒正下方的更遠(yuǎn)的兩個(gè)換向片之一，或者連接到相鄰的磁極齒的正下方的更遠(yuǎn)的兩個(gè)換向片之一。
連接到每一個(gè)磁極齒的正下方的換向片的線圈和連接到相鄰的磁極齒的正下方的換向片的線圈交替的設(shè)置。因此，換向片連接到成對的線圈，其中剩下兩個(gè)換向片未連接，以形成一組六個(gè)線圈。由此，如圖中所示，十二個(gè)換向片中的六個(gè)換向片#1，2，5，6，9和10用于連接六個(gè)線圈29。該組六個(gè)線圈29如此構(gòu)成，使得當(dāng)通過電刷36在箭頭方向通電時(shí)，平行的線圈29具有相對的激勵方向，當(dāng)在法向或相反的方向通電時(shí)，并聯(lián)的相鄰的線圈29的繞組具有相同的激勵方向。這消除了相移。
組成轉(zhuǎn)子換向器34的十二個(gè)換向片35與線圈29一起旋轉(zhuǎn)，且四個(gè)電刷36(A-D)與換向片35滑動接觸。圖2A-C示出了當(dāng)由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電刷36在圖中相對于換向片向右移動半個(gè)換向片時(shí)線圈連接的連續(xù)狀態(tài)。如圖所示，相鄰的電刷36之間的間隔足夠?qū)捯匀菁{兩個(gè)換向片35之間的孔隙。這樣的間隔允許作為絕緣區(qū)域的換向片35之間兩個(gè)或更多的孔隙的存在，使得提高絕緣特性和容量以經(jīng)受沒有泄漏的電壓。
圖3示出了部分與圖2A-2C相似的本發(fā)明的第二實(shí)施例。然而，在圖2A-2C的例子中未用的六個(gè)換向片(#3，4，7，8，11，12)在本實(shí)施例中用作以重疊關(guān)系在磁極齒27上形成第二組線圈29。即，如圖3A所示，六個(gè)換向片(#1，2，5，6，9，10)用作形成如圖2A-2C中的第一組六個(gè)線圈29，且此外，如圖3B所示剩余的六個(gè)換向片(#3，4，7，8，11，12)用于以重疊關(guān)系在磁極齒27上形成第二組線圈29。通過如圖3C中所示的重疊圖3A和圖3B形成轉(zhuǎn)子的整個(gè)線圈連接結(jié)構(gòu)。這樣所有的換向片35統(tǒng)一地使用，使得換向片的利用率得到提高且可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高輸出，還有在旋轉(zhuǎn)過程中對于電刷36的滑動摩擦力變得近似恒定，使得電刷36的損耗得到抑制且它們的壽命可以延長。在圖3C中，圖3A的一組線圈和圖3B的一組線圈重疊，圖3B的該組線圈由點(diǎn)劃線表示。
圖4A-4C示出與圖2A-2C的基本相似的本發(fā)明的第三實(shí)施例。與那些附圖相似，圖4A-C表示當(dāng)由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致電刷在圖中相對于換向片向有移動半個(gè)換向片時(shí)的線圈連接的連續(xù)狀態(tài)。在本實(shí)施例中，電刷36的寬度增加且由此電刷之間的間隔某種程度的減少。在該例子中，僅換向片之間的孔隙中的一個(gè)保持在圖4B位置上的電刷之間的間隙中，但是在圖4A和4C的位置，電刷之間的間隔足夠?qū)捯员３謸Q向片之間的兩個(gè)孔隙。由此，電刷36之間的間隔如此設(shè)置，使得至少在旋轉(zhuǎn)過程中的位置，其保持兩個(gè)或更多的換向片35之間的孔隙，使得電刷之間的中間間隔加寬且可以允許足夠大的無泄漏電壓。這允許對電刷寬度更少的限制和更大設(shè)計(jì)自由度。
圖5是第四實(shí)施例的展開圖。該實(shí)施例示出了電磁鐵25的數(shù)量m為六，磁極齒27的數(shù)量t為8，換向片35的數(shù)量s為十六，電刷36的數(shù)量b為6的例子。
如在圖2A-2C的實(shí)施例中，每一個(gè)線圈29的繞組的兩端連接到換向片35，彼此交叉且跨過相鄰的線圈的繞組的一個(gè)端部。換向片的數(shù)量s是磁極齒的數(shù)量的兩倍，且對應(yīng)于每一個(gè)磁極齒27，在齒的正下方具有兩個(gè)換向片35。在每一個(gè)磁極齒27上的線圈29的繞組的端部各自連接到磁極齒正下方的兩個(gè)換向片中的更遠(yuǎn)的一個(gè)，或連接到相鄰的磁極齒正下方的兩個(gè)換向片中更遠(yuǎn)的一個(gè)。連接到每一個(gè)磁極齒正下方的線圈和連接到相鄰的磁極齒正下方的線圈交替設(shè)置。
由此，如該圖所示，十六個(gè)換向片中的八個(gè)換向片#1，2，5，6，9，10，13和14用于連接八個(gè)線圈29。該組八個(gè)線圈29如此構(gòu)成，使得當(dāng)通過電刷以箭頭方向通電時(shí)，相鄰的線圈具有相對的激勵方向，法向和反向，且平行的相鄰的線圈繞組29具有相同的激勵方向。這消除了相移。
還有，在本實(shí)施例中，在m＝6的情況下，如圖3A-3C所示的實(shí)施例，未用的換向片(#3，4，7，8，11，12，15，16)可以用于以重疊關(guān)系形成第二組線圈。
圖6示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例示出了電磁鐵25的數(shù)量m為8，磁極齒27的數(shù)量t為10，換向片35的數(shù)量s為20，電刷36的數(shù)量b為8的例子。如在圖2A-2C的實(shí)施例中，每一個(gè)線圈29的繞組的兩端連接到換向片35，彼此交叉且跨過相鄰線圈繞組的一個(gè)端部。換向片的數(shù)量s是磁極齒的數(shù)量t的兩倍，且對應(yīng)于每一個(gè)磁極齒27，在齒的正下方具有兩個(gè)換向片35。在每一個(gè)磁極齒27上的線圈29的繞組的端部各自連接到磁極齒正下方的兩個(gè)換向片中的更遠(yuǎn)的一個(gè)，或連接到相鄰的磁極齒正下方的兩個(gè)換向片中更遠(yuǎn)的一個(gè)。連接到每一個(gè)磁極齒正下方的線圈和連接到相鄰的磁極齒正下方的線圈交替設(shè)置。
由此，如該圖所示，十個(gè)換向片#1，2，5，6，9，10，13，14，17和18用于連接十個(gè)線圈29。該組十個(gè)線圈29如此構(gòu)成，使得當(dāng)通過電刷以箭頭方向通電時(shí)，相鄰的線圈具有相對的激勵方向，法向和反向，且平行的相鄰的線圈繞組29具有相同的激勵方向。這消除了相移。
還有，在本實(shí)施例中，在m＝8的情況下，如圖3A-3C所示的實(shí)施例，未用的十個(gè)換向片(#3，4，7，8，11，12，15，16，19，20)可以用于以重疊關(guān)系形成第二組線圈。
圖7是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的圓周展開圖。該實(shí)施例示出了具有六個(gè)磁極齒27和十二個(gè)換向片35的例子，其中六個(gè)磁極齒27中的三個(gè)磁極齒27用于形成兩個(gè)相對纏繞的線圈29a，一個(gè)以重疊關(guān)系用于每一個(gè)磁極齒27。這些線圈連接到十二個(gè)換向片中的六個(gè)換向片35以形成一組線圈。
如該圖所示，以重疊關(guān)系形成的兩個(gè)線圈29a，29b，連接到兩個(gè)相鄰換向片35的一個(gè)線圈29a的兩端，彼此交叉。另一個(gè)線圈29b的繞組的兩端以彼比分開的關(guān)系連接到在遠(yuǎn)處的換向片35。如上述的實(shí)施例，換向片35連接到成對的線圈，其中剩下兩個(gè)換向片未連接。
圖8A-8C表示當(dāng)由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致電刷36相對于換向片在圖中向右移動半個(gè)整流子時(shí)圖7的實(shí)施例中的線圈連接的連續(xù)狀態(tài)。箭頭表示從電刷36的激勵方向。
圖9A-9C示出了圖7的實(shí)施例中未用的三個(gè)磁極齒和六個(gè)換向片用于以重疊關(guān)系形成與圖7相同的形狀的不同組的線圈的例子。圖9A與圖7相同，其中兩個(gè)線圈29a，29b形成在每一個(gè)磁極齒27上。圖9B示出了與圖9A相同形狀的與不同的磁極齒和不同的換向片一起形成的不同組的線圈。兩個(gè)線圈29c，29d形成在每一個(gè)磁極齒上，且連接這些線圈以形成第二組線圈。圖9A和圖9B重疊以構(gòu)成圖9C。
圖10表示本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，其與圖7相同，除了省略了上述實(shí)施例中的總共六個(gè)磁極齒的未用的三個(gè)磁極齒。即，具有三個(gè)磁極齒27和十二個(gè)換向片35。兩個(gè)線圈29a，29b以重疊關(guān)系形成在三個(gè)磁極齒27的每一個(gè)上。這些線圈連接到十二個(gè)換向片中的六個(gè)換向片35以形成兩組線圈。
如圖7的實(shí)施例，兩個(gè)線圈29a，29b以重疊關(guān)系形成，一個(gè)線圈29a的兩端連接到兩個(gè)相鄰的換向片，彼此交叉。另一個(gè)線圈29b的繞組的兩端以彼此分開的關(guān)系連接到在遠(yuǎn)處的換向片35。換向片35連接到成對的線圈，其中剩下兩個(gè)換向片未連接。
圖11A-C表示當(dāng)由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致電刷相對于換向片35在圖中向右移動半個(gè)換向片間隔時(shí)的圖10的實(shí)施例的線圈連接的連續(xù)狀態(tài)。
圖12A-12C示出了圖10的實(shí)施例中的未用的六個(gè)換向片用于以重疊關(guān)系形成與圖10相同形狀的兩組不同的線圈的例子。圖12A與圖10相同且具有形成在每一個(gè)磁極齒27上的兩個(gè)線圈29a，29b。圖12B示出了與不同的換向片連接的與圖12A相同形狀的不同組線圈。兩個(gè)線圈29c和29d形成在每一個(gè)磁極齒上，且連接每一個(gè)或這些線圈以形成一組線圈。圖12C示出了圖12A和12B的線圈如何重疊。
圖13A和圖13B各自示出了本發(fā)明另外兩個(gè)實(shí)施例的線圈連接結(jié)構(gòu)，其中換向片彼此連接以在某種程度上減少電刷的需求數(shù)目(不超過4個(gè))。
圖13A示出了使用與圖2的實(shí)施例相同的線圈纏繞結(jié)構(gòu)但是每一個(gè)換向片連接到第六個(gè)相鄰換向片的例子。圖13B示出了使用與圖7的實(shí)施例相同的線圈纏繞結(jié)構(gòu)但是每一個(gè)換向片連接到第六個(gè)相鄰換向片的例子。雖然在圖13A和13B中都具有六個(gè)磁極齒和十二個(gè)換向片，本發(fā)明并不局限于此，且如果僅換向片每一個(gè)連接到第t個(gè)相鄰的換向片那么t磁極齒和2t換向片的任何連接結(jié)構(gòu)都適用。除了換向片可以以這種種方式彼此連接，可以增加兩個(gè)，三個(gè)或四個(gè)電刷的設(shè)置以消除相移和經(jīng)受電壓。
圖14A-14C表示當(dāng)由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致電刷在圖中相對于換向片向右移動半個(gè)換向片時(shí)的應(yīng)用在圖13A的實(shí)施例中的且僅具有兩個(gè)電刷的線圈連接的連續(xù)狀態(tài)。
圖15A-15C表示當(dāng)由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致電刷在圖中相對于換向片向右移動半個(gè)換向片時(shí)的應(yīng)用在圖13A的實(shí)施例中的且僅具有四個(gè)電刷的線圈連接的連續(xù)狀態(tài)。
由此，從幾個(gè)實(shí)施例的上述描述中，很顯然本發(fā)明的目的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)一組線圈連接使得當(dāng)在法向和相反方向通電時(shí)它們的激勵的方向交替設(shè)置，使得可以防止相移。還有在一些實(shí)施例中，電刷之間的間隔足夠?qū)捯员３謸Q向片之間的兩個(gè)孔隙，允許絕緣特性提高以及不泄漏的電壓承受。還有在一些實(shí)施例中，線圈以重疊關(guān)系纏繞在每一個(gè)磁極齒上且線圈連接到相同數(shù)量的換向片以形成兩組其中激勵方向設(shè)置到所有磁極齒的線圈。因此，換向片的使用率提高且可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高輸出。還有，換向片統(tǒng)一使用且在旋轉(zhuǎn)過程中對電刷的滑動接觸摩擦變的大致恒定，使得電刷的損耗得到抑制且它們的壽命延長。當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解描述的實(shí)施例僅僅是示例性的，如提交的權(quán)利要求所限定的，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種變化和修正。
權(quán)利要求
1.一種DC電機(jī)，包括圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的軸，多個(gè)圍繞所述軸線設(shè)置沿圓周隔開的永磁體，多個(gè)面對所述永磁體沿圓周隔開的磁極齒，纏繞在所述磁極齒上的電線圈，多個(gè)在相鄰的邊緣之間具有空隙的沿圓周隔開的換向片，所述線圈繞組的末端連接到換向片，以及與用于在所述線圈和所述電刷之間傳遞電能的所述換向片滑動接觸的多個(gè)電刷，所述線圈端部連接到選擇的所述換向片，使得當(dāng)所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)在相反的方向在相同的電路中電能流過相鄰的線圈對。
2.如權(quán)利要求1所述的DC電機(jī)，其中相鄰對的線圈端部連接到被至少兩個(gè)沒有連接到任何線圈繞組的換向片彼此隔開的換向片。
3.如權(quán)利要求1所述的DC電機(jī)，其中每一個(gè)線圈繞組的繞組的兩個(gè)端部連接到換向片，彼此交叉且跨過相鄰的線圈繞組的繞組的一端。
4.如權(quán)利要求1所述的DC電機(jī)，其中永磁體的數(shù)量m是四或更多的偶數(shù)，磁極齒的數(shù)量t是m+2，換向片的數(shù)量s是2t和電刷的數(shù)量b是m。
5.如權(quán)利要求4所述的DC電機(jī)，其中磁鐵的數(shù)量m是四，磁極齒的數(shù)量t是六，換向片的數(shù)量s是十二和電刷的數(shù)量b是二，三或四。
6.如權(quán)利要求5所述的DC電機(jī)，其中相鄰對的線圈端部連接到被至少兩個(gè)沒有連接到任何線圈繞組的換向片彼此隔開的換向片。
7.如權(quán)利要求6所述的DC電機(jī)，其中12個(gè)換向片的每一個(gè)平行連接到相隔六個(gè)換向片的另一個(gè)換向片。
8.如權(quán)利要求2所述的DC電機(jī)，進(jìn)一步包括圍繞每一個(gè)極齒形成且連接到?jīng)]有連接到上述第一組線圈繞組的換向片的第二組線圈繞組。
9.如權(quán)利要求8所述的DC電機(jī)，其中當(dāng)所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)電流以相對的方向在第二組線圈中相鄰的線圈對中流動。
10.如權(quán)利要求9所述的DC電機(jī)，其中永磁體的數(shù)量m是四或更多的偶數(shù)，磁極齒的數(shù)量t是m+2，換向片的數(shù)量s是2t和電刷的數(shù)量b是m。
11.如權(quán)利要求10所述的DC電機(jī)，其中磁鐵的數(shù)量m是四，磁極齒的數(shù)量t是六，換向片的數(shù)量s是十二和電刷的數(shù)量b是二，三或四。
12.如權(quán)利要求1所述的DC電機(jī)，其中電機(jī)包括電動機(jī)。
13.如權(quán)利要求12所述的DC電機(jī)，其中相鄰對的線圈端部連接到被至少兩個(gè)沒有連接到任何線圈繞組的換向片彼此隔開的換向片。
14.如權(quán)利要求12所述的DC電機(jī)，其中每一個(gè)線圈繞組的繞組的兩個(gè)端部連接到換向片，彼此交叉且跨過相鄰線圈繞組的繞組的一端。
15.如權(quán)利要求12所述的DC電機(jī)，其中永磁體的數(shù)量m是四或更多的偶數(shù)，磁極齒的數(shù)量t是m+2，換向片的數(shù)量s是2t和電刷的數(shù)量b是m。
16.如權(quán)利要求15所述的DC電機(jī)，其中磁鐵的數(shù)量m是四，磁極齒的數(shù)量t是六，換向片的數(shù)量s是十二和電刷的數(shù)量b是二，三或四。
17.如權(quán)利要求16所述的DC電機(jī)，其中相鄰對的線圈端部連接到被至少兩個(gè)沒有連接到任何線圈繞組的換向片彼此隔開的換向片。
18.如權(quán)利要求17所述的DC電機(jī)，其中12個(gè)換向片的每一個(gè)平行連接到相隔六個(gè)換向片的另一個(gè)換向片。
19.如權(quán)利要求13所述的DC電機(jī)，進(jìn)一步包括圍繞每一個(gè)極齒形成且連接到?jīng)]有連接到上述第一組線圈繞組的換向片的第二組線圈繞組。
20.如權(quán)利要求19所述的DC電機(jī)，其中當(dāng)所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)電流以相對的方向在第二組線圈中相鄰的線圈對中流動。
21.如權(quán)利要求20所述的DC電機(jī)，其中永磁體的數(shù)量m是四或更多的偶數(shù)，磁極齒的數(shù)量t是m+2，換向片的數(shù)量s是2t和電刷的數(shù)量b是m。
22.如權(quán)利要求21所述的DC電機(jī)，其中磁鐵的數(shù)量m是四，磁極齒的數(shù)量t是六，換向片的數(shù)量s是十二和電刷的數(shù)量b是二，三或四。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電刷型DC電機(jī)。改進(jìn)的電機(jī)的幾個(gè)實(shí)施例，其中線圈以某種方式纏繞以減少相移且線圈端部以某種形式連接到換向片以減少電壓泄漏。
文檔編號H02K3/20GK1592045SQ20041006399
公開日2005年3月9日 申請日期2004年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月17日
發(fā)明者金子良司 申請人:株式會社萌力克