[发明专利]直流电动机和具有该直流电动机的车辆

说明书

技术领域

本发明涉及直流电动机和具有该直流电动机的车辆，尤其涉及作为电枢绕组具有并联的上层线圈与下层线圈的直流电动机和具有该直流电动机的车辆。

背景技术

直流电动机由于容易获得高输出，例如被作为车辆的油压泵驱动用电动机使用。近年来，为了降低车辆的油耗（燃料消耗率），在除油压泵之外的车辆用辅机中也开始使用直流电动机。这种情况下，直流电动机在车辆上的安装数目存在增加的趋势。为了应对这样的趋势，必须在维持电动机的输出的同时推进小型化和轻量化。因而，对车辆上安装的直流电动机所要求的输出系数（电动机输出除以电动机体积的值，output power volume ratio）随之不断上升。

目前已知有各线圈由一根绕组导体构成的波形绕组的直流电动机（例如参考专利文献1）。

在此，关于直流电动机上的施加电压，安装在车辆上的电池的极限允许电压即为其最高电压，所以需要通过增大直流电动机中流动的电流（大电流化）来提高输出系数。然而，大电流化会导致直流电动机的温度上升。因此，要通过适当地选择绕组导体直径，将温度上升抑制在容许范围内。具体而言，为应对大电流化，相应地将绕组导体直径设定得较大。此时，在卷绕时提高张力，使得绕组导体被完全地收纳入设于电枢上的槽的内侧。

专利文献1：日本特开2007-151268号公报

发明内容

为了应对大电流化，专利文献1公开的直流电动机中，当绕组导体直径过大时会变得难以处理，绕组导体的卷绕将变得困难。另外，卷绕时的张力的提高也存在极限。并且，绕组导体与端子间的连接也变得麻烦，组装工序增多，成为成本上升的主要原因。此外，绕组导体从一个槽到下一个槽之间的围绕部分被称为绕组导体的跨接线，跨接线发生重合的线圈端部会随着绕组导体直径的增大而变大，导致电动机大型化。

作为对策，通过并联使用两根以上的细绕组导体，能够改善绕组导体的卷绕性，同时增大绕组导体的截面积，但是由于绕组导体彼此绞在一起，存在绕组导体彼此之间发生电气短路的可能。为了消除该问题，可出于线圈固定和确保绝缘性的目的而进行清漆处理，但增加了电动机的组装工序，又导致成本上升。

进一步地，因并联的电枢线圈的电阻值不均匀而导致的电流不平衡（selective action），会导致电动机的不必要的温度上升，降低电动机的输出系数和效率。

此外，在专利文献1公开的直流电动机中，存在无法稳定地进行换向并减少换向结束时的火花电压的问题。为了稳定地进行换向并减少换向结束时的火花电压，降低合成电感是一个重要的研究课题。

本发明的目的在于，提供一种换向特性良好、并且能够抑制输出系数的降低的直流电动机和具有该直流电动机的车辆。

为实现上述目的，本发明第一技术方案提供一种直流电动机，包括：磁轭；配置在上述磁轭的内周侧的励磁磁铁（场磁铁，field magnet）；在上述励磁磁铁的内周侧，与该励磁磁铁隔开间隙被可旋转地支承的电枢；配置在上述电枢的中心轴上的轴；配置在上述轴的周方向上的多个换向片（换向器片，commutator bar）；配置在上述电枢的外周上的多个电枢槽部；在隔着一定数目的上述电枢槽部而分离的两个上述电枢槽部的开口部一侧卷绕安装的、匝数为Na的上层线圈；和与上述上层线圈并联连接，在这两个上述电枢槽部的底部一侧卷绕安装的、匝数为Nb的下层线圈，其中，上述匝数Na小于上述匝数Nb。

另外，本发明第二技术方案提供一种车辆，其中，作为用于使发动机运行所必需的外围设备，具有车辆用辅机，上述车辆用辅机包括直流电动机，上述直流电动机包括：磁轭；配置在上述磁轭的内周侧的励磁磁铁；在上述励磁磁铁的内周侧，与该励磁磁铁隔开间隙被可旋转地支承的电枢；配置在上述电枢的中心轴上的轴；配置在上述轴的周方向上的多个换向片；配置在上述电枢的外周上的多个电枢槽部；在隔着一定数目的上述电枢槽部而分离的两个上述电枢槽部的开口部一侧卷绕安装的、匝数为Na的上层线圈；和与上述上层线圈并联连接，在这两个上述电枢槽部的底部一侧卷绕安装的、匝数为Nb的下层线圈，其中，上述匝数Na小于上述匝数Nb。

由此，上层线圈和下层线圈的合成电感变小。由于合成电感的降低，换向片上施加的电压（火花电压）变小，直流电动机的换向特性得到提高。

通过本发明，不仅能够实现良好的整流特性，而且能够抑制输出系数的降低。

附图说明

图1是从侧面观察本发明实施方式的直流电动机的截面图。

图2是从轴方向观察图1所示的直流电动机的截面图。