永磁直流電機(jī)及應(yīng)用該永磁直流電機(jī)的汽車引擎冷卻模組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及永磁直流電機(jī)以及應(yīng)用該電機(jī)的汽車引擎冷卻模組。該永磁直流電機(jī)包括定子和安裝到定子的轉(zhuǎn)子。定子具有永磁，該永磁形成2P個磁極，P為大于1的整數(shù)。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定到轉(zhuǎn)軸的換向器、轉(zhuǎn)子鐵芯及轉(zhuǎn)子繞組。換向器具有m個換向片，m為大于2的偶數(shù)。每兩個相鄰的換向片形成一對相鄰換向片，所述m個換向片共形成m對相鄰換向片。該m對相鄰換向片中：一對相鄰換向片分別連接到P-1個串聯(lián)的線圈元件的兩端；另一對相鄰換向片分別連接到P+1個串聯(lián)的線圈元件的兩端；剩下的m-2對相鄰換向片，每對相鄰換向片分別連接到P個串聯(lián)的線圈元件的兩端。本發(fā)明減少了電刷以及對應(yīng)的電刷盒等，降低了成本，減小了電機(jī)重量，具有更好的EMI效果。
【專利說明】永磁直流電機(jī)及應(yīng)用該永磁直流電機(jī)的汽車引擎冷卻模組【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種永磁直流電機(jī)，以及應(yīng)用該永磁直流電機(jī)的汽車引擎冷卻模組。
【【背景技術(shù)】】
[0002]傳統(tǒng)的4極永磁直流電機(jī)通常使用4根電刷，增加了制造成本和組裝難度。
[0003]減少碳刷數(shù)量的一種方案是在換向器上添加均壓線。但是，往換向器添加均壓線同樣增加了制造成本。
[0004]減少碳刷數(shù)量的另一張方案是采用波繞組。但是，傳統(tǒng)波繞組要求換向器的換向片數(shù)量是奇數(shù)。
[0005]因此，亟需一種更好的方案，以減少換向片數(shù)量為偶數(shù)的電機(jī)的電刷數(shù)量。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的第一方面提供一種永磁直流電機(jī)，所述永磁直流電機(jī)包括定子和安裝到定子的轉(zhuǎn)子；所述定子具有永磁，所述永磁形成2P個磁極，P為大于I的整數(shù)；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定到轉(zhuǎn)軸的換向器、轉(zhuǎn)子鐵芯及其轉(zhuǎn)子繞組；所述換向器具有m個換向片，m為大于2的偶數(shù)，每兩個相鄰的換向片形成一對相鄰換向片，所述m個換向片共形成m對相鄰換向片。所述m對相鄰換向片中:其中一對相鄰換向片分別連接到P-1個串聯(lián)的線圈元件的兩端；另一對相鄰換向片分別連接到P+1個串聯(lián)的線圈元件的兩端；剩下的m-2對相鄰換向片，每對相鄰換向片分別連接到P個串聯(lián)的線圈元件的兩端。
[0007]在一個優(yōu)選方案中，所述轉(zhuǎn)子繞組為波繞組。
[0008]在一個優(yōu)選方案中，所述永磁直流電機(jī)只使用一對電刷。
[0009]在一個優(yōu)選方案中，P=2或者P=8。
[0010]在一個優(yōu)選方案中，所述轉(zhuǎn)子鐵芯具有m個齒，所述m個齒形成m個線槽；所述轉(zhuǎn)子繞組共具有m個線圈元件。
[0011]在一個優(yōu)選方案中，換向片與其對應(yīng)的齒沿轉(zhuǎn)子的圓周方向偏移預(yù)設(shè)角度。更優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)角度大于O度且小于12度。
[0012]在一個優(yōu)選方案中，每個線圈元件的兩端連接到兩個換向片，所述兩個換向片相鄰或者相距預(yù)設(shè)距離，所述預(yù)設(shè)距離基本上等于兩個磁極對應(yīng)的換向片數(shù)。
[0013]在一個優(yōu)選方案中，P=2 ;其中一個線圈元件連接到兩個相鄰的換向片，其他的線圈元件每個線圈元件連接到基本上關(guān)于換向器直徑相對的兩個換向片。
[0014]在一個優(yōu)選方案中，m為16、18、20、22或者24。
[0015]本發(fā)明還提供一種永磁直流電機(jī)，所述永磁直流電機(jī)包括定子和安裝到定子的轉(zhuǎn)子；所述定子具有永磁；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定到轉(zhuǎn)軸的換向器、轉(zhuǎn)子鐵芯及其轉(zhuǎn)子繞組。其中，所述永磁形成4個磁極；所述換向片具有m個換向片，m為大于15且小于25的偶數(shù)；所述定子只使用兩根電刷與所述換向器摩擦接觸；所述轉(zhuǎn)子鐵芯具有m個齒，每兩個相鄰的齒形成線槽用于收容所述轉(zhuǎn)子繞組。
[0016]在一個優(yōu)選方案中，所述轉(zhuǎn)子繞組為波繞組,包括m個線圈元件；每個線圈元件連接到基本上直徑相對的兩個換向片，或者連接到兩個相鄰的換向片。
[0017]本發(fā)明還提供汽車引擎冷卻模組，包括風(fēng)扇以及本發(fā)明上述的永磁直流電機(jī)，所述永磁直流電機(jī)用于驅(qū)動所述風(fēng)扇。
[0018]本發(fā)明減少了電刷以及對應(yīng)的電刷盒、彈簧等，降低了成本，減少了組裝的復(fù)雜度，減小了電機(jī)的重量。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0019]圖1是本發(fā)明一個實施例提供的永磁直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組與換向片、線槽、電刷的不意圖；
[0020]圖2顯示了圖1所示轉(zhuǎn)子繞組與換向片、線槽的連接關(guān)系；
[0021]圖3顯示了圖1所示轉(zhuǎn)子繞組與換向片、線槽、電刷的電連接關(guān)系；
[0022]圖4是圖1所示永磁直流電機(jī)的EMI (電磁干擾)曲線圖；
[0023]圖5是傳統(tǒng)的永磁直流電機(jī)的EMI曲線圖；
[0024]圖6是本發(fā)明另一個實施例提供的永磁直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組與換向片、線槽的連接關(guān)系;
[0025]圖7是本發(fā)明一個實施例提供的汽車引擎冷卻模組的示意圖。`【【具體實施方式】】
[0026]本發(fā)明涉及一種永磁直流電機(jī)，包括定子和安裝到定子的轉(zhuǎn)子。
[0027]定子具有永磁，永磁形成2P個磁極，P為大于I的整數(shù)。例如，P=2時，該電機(jī)為4極電機(jī)。當(dāng)P=4時，該電機(jī)為8極電機(jī)。
[0028]轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定到轉(zhuǎn)軸的換向器、轉(zhuǎn)子鐵芯及其轉(zhuǎn)子繞組。換向器具有m個換向片，m為大于2的偶數(shù)。優(yōu)選地，m為大于15且小于25的偶數(shù)，例如，m為16、18、20、22或者24。轉(zhuǎn)子繞組具有若干個線圈元件，每個線圈元件的兩端分別與對應(yīng)的兩個換向片連接。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子鐵芯的齒數(shù)等于換向器的換向片數(shù)，都是m。
[0029]本發(fā)明一個實施例提供一個4極20槽的永磁直流電機(jī),即，電機(jī)定子的永磁形成4個磁極(也就是2P=4，即，P=2)，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯具有20個齒，相鄰的兩個齒之間形成線槽用于收容對應(yīng)的線圈元件。本實施例中，換向器具有20個換向片，即，m=20。
[0030]參考圖1，第一行表示電機(jī)的兩根電刷21和23。本實施例提供的電機(jī)使用改進(jìn)的波繞組，因此，只使用了兩根碳刷21和23。與傳統(tǒng)的電機(jī)相比，本發(fā)明減少了電刷以及對應(yīng)的電刷盒、彈簧等，降低了成本，減少了組裝的復(fù)雜度，減小了重量。
[0031]第二行表示換向器的20個換向片Zl至Z20。為了便于顯示，在換向片Z20后，再次排列了換向片Zl至Z10。
[0032]第三行表示轉(zhuǎn)子鐵芯的20個齒，相鄰的兩個齒形成一個線槽，因此，該20個齒共形成20個線槽SI至S20。類似地，為了便于顯示，在線槽S20后，再次排列了線槽SI至S8。
[0033]參考圖1至圖3，繞線從換向片Zl開始，進(jìn)入線槽S8，并纏繞線槽S8與S4之間的齒若干匝，形成線圈元件W1，然后從線槽S4出來，掛接到換向片Z11。接著，繞線從換向片Zll開始，進(jìn)入線槽S18，并纏繞線槽S18與S14之間的齒若干匝，形成線圈元件W11，然后從線槽S14出來，掛接到換向片Z2。
[0034]類似地，繞線從換向片Z2開始，繞制線圈元件W2后掛接到Z12 ;繞線從換向片Z12開始，繞制線圈兀件W 12后掛接到Z3。
[0035]也就是說，每對相鄰換向片分別連接到P (P=2)個串聯(lián)的線圈元件的兩端。
[0036]例外的是，換向片Z20與Zl分別連接到I個(即P-1個)串聯(lián)的線圈元件的兩端。而換向片ZlO與Zll分別連接到3個(即時P+1個)串聯(lián)的線圈元件的兩端。
[0037]綜上，對于定子具有2P (P為大于I的偶數(shù))個磁極、換向器具有m (m為大于P的偶數(shù))個換向片的永磁直流電機(jī)，實施本發(fā)明的波繞組，具有以下特點:
[0038](I)、所述m個換向片共形成m對相鄰換向片中，一對相鄰換向片(例如換向片Z20和Z1)分別連接到P-1個串聯(lián)的線圈元件的兩端，另一對相鄰換向片(例如換向片ZlO和Zll)分別連接到P+1個串聯(lián)的線圈元件的兩端；剩下的m-2對相鄰換向片中，每對相鄰換向片分別連接到P個串聯(lián)的線圈元件的兩端。
[0039](2)、每個線圈元件的兩端連接到兩個換向片，該兩個換向片相鄰(例如換向片Z20和Zl)或者相距預(yù)設(shè)距離，預(yù)設(shè)距離基本上等于兩個磁極對應(yīng)的換向片數(shù)。例如，對于4極20個換向片的電機(jī),每個磁極對應(yīng)5個換向片,而換向片Zl和Zll關(guān)于換向器直徑相對,兩者之間相距10個換向片，剛好等于兩個磁極對應(yīng)的換向片數(shù)；換向片Zll和Z2也基本上關(guān)于換向器直徑相對，兩者之間相距11個換向片，基本上等于兩個磁極對應(yīng)的換向片數(shù)。
[0040]本說明書和權(quán)利要求書中，“基本上關(guān)于換向器直徑相對”應(yīng)當(dāng)理解為，既可以是嚴(yán)格關(guān)于換向器 直徑相對，也可以不是嚴(yán)格關(guān)于換向器直徑相對，例如，偏移一兩個換向片的距離。類似地，“基本上等于兩個磁極對應(yīng)的換向片數(shù)”應(yīng)當(dāng)理解為，既可以等于兩個磁極對應(yīng)的換向片數(shù)，也可以不是嚴(yán)格等于兩個磁極對應(yīng)的換向片數(shù)，例如，允許有一兩個換向片的偏移量。
[0041 ] 應(yīng)當(dāng)意識到，本發(fā)明可以適用于磁極數(shù)大于4的電機(jī)，即，P可以是2、3、4等大于I的整數(shù)。
[0042]優(yōu)選地，電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯的齒數(shù)與換向器片數(shù)相同，都是m，該m個齒形成m個相鄰的線槽，用于收容轉(zhuǎn)子繞組或者線圈元件。
[0043]參考圖1，在電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯的齒數(shù)與換向器片數(shù)相同的方案中，優(yōu)選地，換向片與其對應(yīng)的齒沿轉(zhuǎn)子的圓周方向偏移預(yù)設(shè)角度。例如，換向片Zl的中心線LI與對應(yīng)的齒的中心線L2在轉(zhuǎn)子的圓周方向偏移預(yù)設(shè)角度a。該預(yù)設(shè)角度α如下定義:換向片Zl的中心線LI與轉(zhuǎn)子中心線形成的平面、對應(yīng)的齒的中心線L2與轉(zhuǎn)子中心線形成的平面之間的夾角。本實施例中，預(yù)設(shè)角度α大于O度且小于12度，即，沿順時針或者逆時針方向偏移0-12度。更有選地,預(yù)設(shè)角度α大于O度且小于9度。
[0044]參考圖4和圖5，根據(jù)HMI測試結(jié)果，實施本發(fā)明的電機(jī)(圖4)比傳統(tǒng)的電機(jī)(圖5)具有更好的EMI效果。
[0045]參考圖6，本發(fā)明另一個實施例同樣涉及4極20槽的永磁直流電機(jī)。圖6所示繞線方案與圖2所示繞線方案的主要區(qū)別在于，圖2所示繞線方案中，繞線從換向片Zl出來后，繞制線圈兀件Wl,然后掛接到相距10個換向片距尚的換向片Zll ;接著，繞制線圈兀件Wll,然后掛接到相距11個換向片距離的換向片Ζ2。而圖6所示繞線方案中，繞線從換向片Zl出來后，繞制線圈元件W1，掛接到相距10個換向片距離的換向片Zll ;接著，繞制線圈元件W11，然后掛接到相距9個換向片距離的換向片Z19。如上所述，相距10個換向片、11個換向片或者9個換向片,都基本上等于兩個磁極對應(yīng)的換向片數(shù)。
[0046]本發(fā)明的電機(jī)可使用工業(yè)領(lǐng)域、生活領(lǐng)域。例如，本發(fā)明的電機(jī)適用于汽車引擎冷卻模組。參考圖7，汽車引擎冷卻模組包括風(fēng)扇40和永磁直流電機(jī)50，風(fēng)扇40由永磁直流電機(jī)50驅(qū)動，用于冷卻汽車的引擎。
[0047]對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種永磁直流電機(jī)，包括定子和安裝到定子的轉(zhuǎn)子；所述定子具有永磁，所述永磁形成2P個磁極，P為大于I的整數(shù)；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定到轉(zhuǎn)軸的換向器、轉(zhuǎn)子鐵芯及其轉(zhuǎn)子繞組；所述換向器具有m個換向片，m為大于2的偶數(shù)，每兩個相鄰的換向片形成一對相鄰換向片，所述m個換向片共形成m對相鄰換向片；其特征在于: 所述m對相鄰換向片中: 一對相鄰換向片分別連接到p-ι個串聯(lián)的線圈元件的兩端； 另一對相鄰換向片分別連接到P+1個串聯(lián)的線圈元件的兩端； 剩下的m-2對相鄰換向片，每對相鄰換向片分別連接到P個串聯(lián)的線圈元件的兩端。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁直流電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子繞組為波繞組。
3.如權(quán)利要求2所述的永磁直流電機(jī)，其特征在于，所述永磁直流電機(jī)只使用一對電刷與所述換向器摩擦接觸。
4.如權(quán)利要求1所述的永磁直流電機(jī)，其特征在于，P=2或者P=4。
5.如權(quán)利要求1所述的永磁直流電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子鐵芯具有m個齒，所述m個齒形成m個線槽；所述轉(zhuǎn)子繞組共具有m個線圈元件。
6.如權(quán)利要求5所述的永磁直流電機(jī)，其特征在于，換向片與其對應(yīng)的齒沿轉(zhuǎn)子的圓周方向偏移預(yù)設(shè)角度。
7.如權(quán)利要求6所述的永磁直流電機(jī)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)角度大于O度且小于12度。
8.如權(quán)利要求5所述的永磁直流電機(jī)，其特征在于，每個線圈元件的兩端連接到兩個換向片，所述兩個換向片相鄰或者相距預(yù)設(shè)距離，所述預(yù)設(shè)距離基本上等于兩個磁極對應(yīng)的換向片數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的永磁直流電機(jī)，其特征在于，P=2;其中一個線圈元件連接到兩個相鄰的換向片，其他的線圈元件每個線圈元件連接到基本上關(guān)于換向器直徑相對的兩個換向片。
10.如權(quán)利要求1所述的永磁直流電機(jī)，其特征在于，m為16、18、20、22或者24。
11.一種永磁直流電機(jī)，包括定子和安裝到定子的轉(zhuǎn)子；所述定子具有永磁；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定到轉(zhuǎn)軸的換向器、轉(zhuǎn)子鐵芯及其轉(zhuǎn)子繞組；其特征在于: 所述永磁形成4個磁極； 所述換向片具有m個換向片； 所述定子只使用兩根電刷與所述換向器摩擦接觸； 所述轉(zhuǎn)子鐵芯具有m個齒，每兩個相鄰的齒形成線槽用于收容所述轉(zhuǎn)子繞組。
12.如權(quán)利要求11所述的永磁直流電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子繞組為波繞組，包括m個線圈元件；每個線圈元件的兩端連接到兩個相鄰的換向片，或者連接到基本上直徑相對的兩個換向片。
13.如權(quán)利要求11所述的永磁直流電機(jī)，其特征在于，m為大于15且小于25的偶數(shù)。
14.一種汽車引擎冷卻模組，包括風(fēng)扇，其特征在于，還包括如權(quán)利要求1至13中任意一項所述的永磁直流電機(jī)，所述永磁直流電機(jī)用于驅(qū)動所述風(fēng)扇。
【文檔編號】H02K13/04GK103872872SQ201210551999
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】李永斌, 謝小五, 郭建國, 吳賢明 申請人:德昌電機(jī)(深圳)有限公司