[其他]具有用于减小电弧的分布式绕组的电机电枢

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机，更具体地说，涉及一种用于以在电枢上缠绕线圈的方式来减小与电枢的换向器接触的电刷处的电磁干扰和电弧的卷绕叠圈(winding pattern)。

本实用新型为于4/1/03提交的、目前正在审查中的USSN 10/404,857的继续部分申请，该USSN 10/404,857是于6/14/00提交的USSN 09/594,357并于2003年5月20日被授予美国专利的No.6,566,782的分案。

背景技术

当今，电刷换向式电机包括具有多个缠绕在形成于电枢的叠片堆(lamination stack)内的槽内的线圈的电枢。在传统的电机设计中，电枢的叠片堆形成多个在相邻的叠片端子(lamination posts)对之间延伸的圆周排列的槽。通常，在叠片堆上缠绕电枢线圈时在每个槽内采用两线圈。在同一槽内的两线圈中，先换向的一个被称为第一线圈，随后换向的一个被称为第二线圈。因为在线圈完成换向前第二线圈超出定子内的磁性中性区，因此第二线圈呈现较差的磁性换向。图1以简化形式示出了这种情况，其中第一线圈的换向区用Z₁表示，第二线圈的换向区用Z₂表示。所示出的转子“R”位于第一线圈换向区的中点处。结果，第二线圈换向可能形成显著的电刷电弧，这种电弧将成为电机的全部电刷电弧的主导源头。这还可能导致超过由多个政府协调机构规定的允许的电磁干扰(EMI)水平。电刷电弧还可加速电刷的损坏。

实用新型内容

据此，本实用新型的主要目的是提供一种用于电刷换向电机的电枢，该电枢具有多个以独特的顺序缠绕于其上的线圈，以显著减小电刷电弧和提高电机的换向效率。

本实用新型的另一目的是提供一种用于电刷换向电机的电枢，该电枢结合有用于以在其他方面不需要改变电枢的任何部件或不需要附加部件的方式缠绕在此电枢上的线圈的独特的卷绕叠圈。

本实用新型的又一目的是提供一种用于电枢的电枢线圈的卷绕叠圈，其可免去通常为了有效减小由电刷电弧产生的EMI所需的EMI部件，因此电机的制造费用较低，部件较少。

本实用新型的一优选实施例的用于电刷换向电机的结合有用于线圈的独特的、分布式卷绕叠圈的电枢可实现以上和其他目的。所述卷绕叠圈包括将每一线圈分割成第一和第二子线圈部分。在第一线圈中，使第一子线圈部分围绕两个间隔开的、适于第一多匝数的槽缠绕，第二子线圈部分围绕从第一对槽周向移位的第二对间隔开的槽缠绕。第二子线圈部分也由与第一子线圈部分的绕组匝数不同的多匝形成。两个子线圈部分以串联形式缠绕，其一端与电枢的第一换向片耦连而另一端与第二换向片耦连。

第二线圈也被分成第一和第二子线圈部分，第一子线圈部分被缠绕成具有与第一线圈的第二子线圈部分相同的匝数且处于第二对间隔开的槽内。但是，第二线圈的第二子线圈部分沿横向移位，使其被缠绕在由第二对槽的一个槽横向移位的第三对间隔开的槽内。第二线圈的第二子线圈部分也被缠绕成具有与第一线圈的第一部分的匝数相应的多匝。第二线圈的第一子线圈部分的一端被耦连到二号换向片上，而二号线圈的二号子线圈部分的所述端被耦连到三号换向片上。

三号线圈被分割成第一和第二子线圈部分，第一子线圈部分被缠绕成匝数与第二线圈的第二子线圈部分的匝数相应并围绕第二对间隔开的槽缠绕。第三线圈的第二子线圈部分围绕第三对间隔开的槽缠绕，但具有与第二线圈的第一子线圈部分的匝数相应的匝数。第三线圈的第一子线圈部分的一端与三号换向片耦连，而三号线圈的第二子线圈部分的一端与四号换向片耦连。

上面的卷绕叠圈以交错的方式继续，致使围绕叠片堆形成重叠线圈。实际上，相对于电枢的转动所有第一子线圈部分的磁轴向前移位，而所有第二子线圈部分的磁轴相对于电枢转动方向向后移位。借助于每一线圈的两子线圈部分的可明显改变但优选约为3∶1的理想匝数比，上述卷绕叠圈可消除相邻的电枢线圈之间的磁耦合中的不均匀性，从而可改善换向效率。这样做的结果还改善了每一线圈的第二子线圈部分的换向效率，进而可减小电刷电弧。这同样也可用于显著减小EMI。EMI的减小不再需要以前所需的与电机电刷一起使用以确保EMI水平保持在低于规定限度的昂贵的EMI抑制部件。