[發(fā)明專利]直流電動機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180017592.2
• 申請日: 2011-03-29
• 公開（公告）號: CN102859850A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左近正藏;內(nèi)田保治;大久保二郎;遠(yuǎn)矢和雄
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: H02K23/38
• 分類號: H02K23/38;H02K13/04;H02K13/10;H02K23/00;H02K23/32
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有電刷和換向器的直流電動機(jī)，例如涉及一種安裝于汽車的電氣設(shè)備、電動工具所使用的直流電動機(jī)。

背景技術(shù)

近年來，電動設(shè)備、例如安裝于汽車的電氣設(shè)備、電動工具正在朝著小型化、輕量化、高效化發(fā)展。隨著該發(fā)展，自然要求作為這種電動設(shè)備的動力源而被安裝于該設(shè)備的直流電動機(jī)更小型化、輕量化、高效化。

另外，使用于電氣設(shè)備或者家電用設(shè)備的直流電動機(jī)隨著高速化、小型輕量化、高輸出化，在電刷與換向器片(整流子セグメント)之間火花的產(chǎn)生變得顯著，伴隨該情況要求電刷具有更長的使用壽命，還要求該直流電動機(jī)具有高可靠性。

該直流電動機(jī)的一般結(jié)構(gòu)是，具備構(gòu)成勵磁裝置的定子和隔著環(huán)狀空隙與該定子相對置地配置的轉(zhuǎn)子。在該轉(zhuǎn)子中使用在芯上卷繞線圈且具備換向器的所謂的電樞。為了驅(qū)動該直流電動機(jī)，需要對電樞進(jìn)行供電。使通過引線等與外部電源相連結(jié)的電刷滑動地與換向器接觸來對電樞進(jìn)行供電。

而且，當(dāng)增加這種直流電動機(jī)的磁體的磁極的數(shù)量時，需要將針對磁體磁極數(shù)量的線圈磁極的數(shù)量、換向器片的數(shù)量、繞組的接線結(jié)構(gòu)等各種構(gòu)成要素的組合進(jìn)行優(yōu)化。

針對這樣的需求，在使電動機(jī)性能優(yōu)化的繞組的接線結(jié)構(gòu)中存在以下問題：在多個電樞線圈中，無效線圈的比例增加。因此，會導(dǎo)致以下不期望的結(jié)果：如果不進(jìn)一步增加電樞線圈的數(shù)量，則產(chǎn)生不能滿足電動機(jī)特性的傾向，因解決問題而產(chǎn)生新的問題。其結(jié)果是，由于受到電感變化變大、電壓波形紊亂的影響，還產(chǎn)生電動機(jī)的壽命變短的傾向而不得不采用犧牲若干性能的繞組結(jié)構(gòu)。另外，對于由同樣的問題因素引起的噪音，也產(chǎn)生問題。

參照附圖說明這種以往的直流電動機(jī)。圖8是表示以往的直流電動機(jī)的電樞線圈的繞線方法的展開圖。該以往的直流電動機(jī)具備勵磁極數(shù)量為4的定子、電樞以及一對電刷，其中，該電樞具備有5個齒的芯、包括10個片的換向器以及通過向片連接的接線卷繞在齒上而得到的線圈，一對電刷的兩個電刷片相互正交地配置且與換向器滑動地接觸。而且，將電刷的與換向器滑動地接觸的旋轉(zhuǎn)方向圓弧長度形成為換向器的外周長度的二十分之一(π×A/20，A為換向器外徑)以下。

圖8示出了電刷片B101是正電壓且與片S103滑動地接觸、電刷片B102是負(fù)電壓且與片S105滑動地接觸的狀態(tài)，各線圈的通電狀態(tài)如下。此外，在圖8中示出了將左右的圓圈內(nèi)編號1、2、3以及4相同的編號彼此連接的情況。第一電流路徑是從電刷片B101經(jīng)由S103流經(jīng)齒T105的周圍，經(jīng)S108中繼后流經(jīng)齒T104的周圍，經(jīng)S109中繼后流經(jīng)齒T103的周圍，經(jīng)S104中繼后流經(jīng)齒T102的周圍，經(jīng)由S105到達(dá)電刷片B102。第二電流路徑是，從電刷片B101經(jīng)由S103流經(jīng)齒T101的周圍，經(jīng)S102中繼后流經(jīng)齒T102的周圍，經(jīng)S107中繼后流經(jīng)齒T103的周圍，經(jīng)S106中繼后流經(jīng)齒T104的周圍，經(jīng)S101中繼后流經(jīng)齒T105的周圍，經(jīng)S110中繼后流經(jīng)齒T101的周圍，經(jīng)由S105到達(dá)電刷片B102。以往，針對直流電動機(jī)，致力于改善要求規(guī)格、使直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并公開了各種技術(shù)(例如專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2)。

在實(shí)施了分布繞組的直流電動機(jī)中，繞組依次經(jīng)過各齒，因此不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的線圈端部變大，該部分的銅損導(dǎo)致電動機(jī)的效率降低，還成為使軸向的尺寸變大的主要原因。另外，在圖8中，如標(biāo)記×所示那樣產(chǎn)生流過逆電流的線圈，因此成為電動機(jī)效率降低的主要原因。這樣，在以往的直流電動機(jī)的情況下，對于當(dāng)前的要求規(guī)格，在小型輕量化和高效化方面有改善的余地(例如專利文獻(xiàn)1)。

另外，在實(shí)施了集中繞組或者波繞組的直流電動機(jī)中，也致力于實(shí)現(xiàn)磁極數(shù)量、電樞繞組數(shù)量、換向器片數(shù)量組合的優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩、高效率、小型化。但是，與上述同樣地，對于當(dāng)前的要求規(guī)格，在小型輕量化和高效化方面有改善的余地(例如專利文獻(xiàn)2)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2002-209362號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開昭55-125069號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的直流電動機(jī)具備定子、電樞以及電刷。定子具有多個勵磁極。電樞具備：電樞芯，其具有多個齒和形成在齒之間的槽；電樞線圈，其被卷繞在齒上并被收納在槽中；以及換向器，其具有包括多個片的片群。電刷與片滑動地接觸來對電樞線圈進(jìn)行供電。而且，電樞線圈包括以集中繞組的方式卷繞在各齒上的多個集中繞組線圈單元和將集中繞組線圈單元彼此間連接來將它們電連接的多個接線單元。