[发明专利]一种直流电机及使用该直流电机的冷却风扇模组

说明书

技术领域

本发明涉及带有换向器的绕线转子的电机，尤其涉及具有集中式绕组的 多极PMDC(永磁直流)电机以及应用这种电机的冷却风扇模组。这里采用 的术语“多极”意指具有四个或者更多定子磁极的电机。本发明尤其适用于 具有六个或者八个定子磁极的PM直流电机。

背景技术

PMDC电机是用途广泛的一种公知产品。用户需求导致当前的趋势是获 得更小、更轻和/或更大功率的电机。其中一种应用领域是车辆引擎冷却模组 的风扇电机。在现代车辆引擎机舱中空间通常是重要的因素，而减轻重量是 减少燃料消耗的主要方法。因此，希望电机更小更轻而不会降低性能。

增加定子磁极数量例如从两极增加到四极，会增大功率密度，当试图增 加电机性能时功率密度是重要的考虑因素。然而，还影响到其他因素。通常 当减小电机的物理尺寸时，如果不做其他设计改变的话，电机的性能会降 低。

在PMDC(永磁直流)电机中通常采用带换向器的绕线转子。这种转子 具有多个凸极或者极齿，凸极或者极齿上缠绕有线圈，所述线圈形成了围绕 所述极齿的绕组。所述线圈包括位于铁芯内部的两直线部分和铁芯两端面的 端接部分。线圈端接部分不提供作用力，仅用于直线部分的电连接。在大多 数转子中，一些线圈端接部分因线圈结构和绕线技术而和其他线圈端接部分 交叉。因此，一些线圈端接部分必须沿转子铁芯轴向向外延伸可观距离，从 而跨过一个、两个或者多个精密绕制的线圈。该距离会增加电机的轴向长度 以及用于形成线圈的导线的重量。

在Gate SPA提交的欧洲专利申请EP1093208公开了一种减小线圈头重量 的方法，其中示出了具有不对称电枢叠层的四极20槽电机。通过减小或者消 除绕组线圈端接部分的重叠来减轻电机的重量。然而，该设计经验难以成功 辅助生产，因为槽形状复杂。

发明内容

本发明的目的是在不减小电机的功率的前提下减小PMDC的重量和体积。

为此，本发明提供的直流电机包括具有2n个定子磁极的定子以及安装到 所述定子内部的转子，所述转子可相对于所述定子转动，所述转子包括转 轴、固定到转轴上的转子铁芯和换向器、缠绕所述转子铁芯的极齿的绕组， 所述绕组电连接到所述换向器，其中：所述转子铁芯具有m个极齿，所述绕 组具有m个线圈，每个线圈缠绕在对应的一个极齿上，每个极齿支撑对应的 一个线圈；所述换向器具有2m个换向片，每个线圈连接到相应的两个换向 片，所述换向器中，一部分换向片仅直接连接一个线圈，一部分换向片直接 连接两个线圈，其他的换向片没有直接连接线圈，m优选为n的3倍。

在一个优选的实施例中，所述定子具有6个定子磁极以及4个电刷，所述 电刷非均匀地分布在所述换向器的外周；所述换向器具有18个换向片和6根均 压线，每根均压线与均匀隔开的3个换向片电连接。在另一个优选的实施例 中，所述定子具有8个定子磁极以及4个或6个电刷，所述电刷非均匀地分布在 所述换向器的外周；所述换向器具有24个换向片和6根均压线，每根均压线与 均匀隔开的4个换向片电连接。这种多极电机(具有4个或者4个以上定子磁极 的电机)尤其适用于高功率密度的应用场合。

实施本发明，每个线圈只缠绕一个齿，每个齿只支撑一个线圈，因此， 不同的线圈的端接部分不会在转子铁芯的端部重叠或者相交，减小了电机的 轴向长度，使电机更加紧凑，更轻，以及减少所用的电枢导线的量，从而节 省材料。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发 明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明 加以限制。

附图说明

附图中：

图1是采用了本发明的电机的汽车散热器冷却风扇模组的示意图；

图2是图1所示的冷却风扇模组的电机的分解示意图；

图3是本发明第一实施例的6极9槽18换向片的电机的截面示意图；

图4是图3所示的电机的绕线示意图；

图5是本发明第二实施例的8极12槽24换向片的电机的截面示意图；

图6是图5所示电机的绕线示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的 技术方案及其他有益效果显而易见。