專利名稱：內(nèi)置式永磁直流電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁電機，尤其涉及一種有刷的內(nèi)置永磁式直流電機。
背景技術(shù)：
內(nèi)置永磁式直流電機具有單位體積的輸出轉(zhuǎn)矩大，輸入電壓小等優(yōu)點，被廣泛用于在汽車領(lǐng)域。內(nèi)置永磁式直流電機通常包括具有永磁體的轉(zhuǎn)子，纏繞有繞組并包圍轉(zhuǎn)子的定子以及用于控制繞組的電流以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電路。然而，由于驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且成本較高，導(dǎo)致內(nèi)置永磁式直流電機的成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種低成本的內(nèi)置式永磁直流電機。一種內(nèi)置式永磁直流電機，包括具有繞組的定子、具有永磁體并容置在該定子中的轉(zhuǎn)子、第一電極碳刷、第二電極碳刷、分別通過該第一電極碳刷與第二電極碳刷連接至外部電源的兩極的第一電極連接部與第二電極連接部、固定至該轉(zhuǎn)子的換向器及換向碳刷。該換向器包括間隔設(shè)置并且分別連接至該第一電極連接部及該第二電極連接部的第一電極換向片及第二電極換向片；。各繞組通過對應(yīng)的換向碳刷在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時連接至對應(yīng)的第一電極換向片或第二電極換向片，以在電機通電過程中維持轉(zhuǎn)子相對定子連續(xù)轉(zhuǎn)動。本發(fā)明的內(nèi)置永磁式直流電機使用了結(jié)構(gòu)簡單并且成本低的換向器與碳刷結(jié)構(gòu)，省去了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且成本高的驅(qū)動電路，使得成本較低，產(chǎn)品更具競爭力。為了能更進一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖。然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖1示出本發(fā)明較佳實施方式的內(nèi)置式永磁直流電機的示意圖。圖2為圖1的內(nèi)置式永磁直流電機的分解示意圖。圖3為圖1的內(nèi)置式永磁直流電機的正極碳刷、負(fù)極碳刷、正極連接部、負(fù)極連接部、換向器以及換向電刷的示意圖。圖4為圖3的平面示意圖。圖5為圖1的內(nèi)置式永磁直流電機的火花消除電路示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細(xì)描述，從而凸顯本發(fā)明的技術(shù)方案及有益效果。請結(jié)合圖1至圖4，本發(fā)明較佳實施方式的內(nèi)置永磁式直流電機10包括定子100、轉(zhuǎn)子200、支架250、正極碳刷302、負(fù)極碳刷304、正極連接部306、負(fù)極連接部308、換向器400以及換向電刷500。
請再結(jié)合圖2、圖3及圖4，定子100包括定子鐵芯102及纏繞在定子鐵芯102上的繞組104，繞組104按照星形接法形成U、V、W三個相。轉(zhuǎn)子200包括轉(zhuǎn)軸202、固定至轉(zhuǎn)軸202的轉(zhuǎn)子鐵芯204以及夾設(shè)在鐵芯204形成的槽之間的永磁體206。轉(zhuǎn)子200容置在定子100之間并且兩者之間存在氣隙。支架250固定至定子100以與定子100保持同步，其包括一個環(huán)狀的底板252及自底板252 —側(cè)向外突起的環(huán)狀部254，環(huán)狀部254上開設(shè)有三個第一電刷槽256、一個第二電刷槽258及一個第三電刷槽260。各第一電刷槽256沿環(huán)狀部254的徑向延伸并互成夾角，并且其徑向外側(cè)密封，徑向內(nèi)側(cè)開口。第二電刷槽258及第三電刷槽260沿軸向自環(huán)狀部254向內(nèi)凹陷至底板252，第二電刷槽258相對于第三電刷槽260靠近環(huán)狀部254外側(cè)。換向器400固定至轉(zhuǎn)子200的轉(zhuǎn)軸202并且被支架250包圍。換向器400包括一個套設(shè)在轉(zhuǎn)軸202上的絕緣基底402、六個自絕緣基底402外表面間隔均勻地向外延伸的絕緣突起404、三個分別固定在兩個絕緣突起404之間的正極換向片406以及三個分別固定在兩個絕緣突起404之間的負(fù)極換向片408，各絕緣突起404夾設(shè)在一個正極換向片406與一個負(fù)極換向片408之間。正極連接部306位于換向器400遠(yuǎn)離定子100 —側(cè)。正極連接部306大致呈圓環(huán)狀，并且其徑向內(nèi)側(cè)開設(shè)有三個定位孔307。三個正極換向片406電性連接至正極連接部306，并且位于相鄰兩個定位孔307之間。負(fù)極連接部308位于正極連接部306遠(yuǎn)離換向器400 一側(cè)，并且與正極連接部306絕緣。負(fù)極連接部308呈圓環(huán)狀，并且其外徑大于正極連接部306的外徑。三個負(fù)極換向片408穿過定位孔307電性連接至負(fù)極連接部308并且與正極連接部306絕緣，其中，定位孔307起到定位固定作用。正極連接部306、正極換向片406與負(fù)極連接部308之間可通過在對應(yīng)位置貼絕緣膜或者涂絕緣漆等方式來實現(xiàn)。在本實施方式中，正極換向片406與正極連接部306由金屬材料一體成型，負(fù)極換向片408與負(fù)極連接部308也由金屬材料一體成型。三個換向電刷500分別容置在第一電刷槽256中。各換向電刷500電性連接至對應(yīng)的U、V、W三相并且其刷頭與換向器400滑動接觸。正極碳刷302與負(fù)極碳刷304分別容置在第三電刷槽260與第二電刷槽258中，分別用于電性連接至外部直流電源的正極與負(fù)極。正極碳刷302與負(fù)極碳刷304的刷頭分別跟正極連接部306與負(fù)極連接部308滑動接觸。在換向器400的周向方向上，三個換向碳刷500的寬度a、各絕緣突起404的寬度b、各正極換向片406的寬度C、各負(fù)極換向片408的寬度(在本實施方式中與正極換向片406的寬帶相等，同為c)、以及相鄰兩個換向碳刷500所夾角度d使得換向器400在隨著轉(zhuǎn)子200旋轉(zhuǎn)的過程中，三個換向碳刷500連接至對應(yīng)的正極換向片406或負(fù)極換向片408，以維持轉(zhuǎn)子200相對定子100連續(xù)轉(zhuǎn)動。具體地，轉(zhuǎn)子200轉(zhuǎn)動的過程中，各相與外部電源的連接方式如下(以下用“K’表示U相連接電源正極，以“-K’表示U相連接電源負(fù)極):...U-V、Uff-V, -Vff, -u-vw、-1M、-UVff, -UV, -uv-w、ν-W、UV-W、U-W、υ-V-W、U-V...0在本實施方式中，換向碳刷500的寬度a約為15°，正極換向片406及負(fù)極換向片408的寬度c均約為30°，絕緣突起404的寬度b約為24°，相鄰兩個換向碳刷500所夾角度d約為40°。然而可以理解，為維持轉(zhuǎn)子200相對定子100連續(xù)轉(zhuǎn)動，各角度并不限于以上列舉的角度。如，換向碳刷500的寬度a可為15° ±3°，正極換向片406及負(fù)極換向片408的寬度c為30° ±5°，絕緣突起404的寬度b為24° ±3°，相鄰兩個換向碳刷500所夾角度d為40° ±6°。又比如，各正極換向片406的寬度、負(fù)極換向片408的寬度以及相鄰的正極換向片406與負(fù)極換向片408之間的間隔寬度大于該換向碳刷500的寬度，相鄰兩個換向碳刷500所夾角度大于相鄰的正極換向片406與負(fù)極換向片408之間的間隔寬度?？傊?，只需能維持轉(zhuǎn)子200相對定子100連續(xù)轉(zhuǎn)動便可?？梢岳斫猓趦?nèi)置永磁式直流電機10還包括一個外殼(圖未示)的情況下，支架250所具有的支撐換向碳刷500、正極碳刷302及負(fù)極碳刷304的結(jié)構(gòu)也可集成至外殼上，此時支架250可省略?？梢岳斫猓龢O換向片406與負(fù)極換向片408也可容置于直接開設(shè)在絕緣基底402上的凹槽內(nèi)。本發(fā)明的內(nèi)置永磁式直流電機10使用了結(jié)構(gòu)簡單并且成本低的換向器與碳刷結(jié)構(gòu)，省去了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且成本高的驅(qū)動電路，使得成本較低，產(chǎn)品更具競爭力。請參閱圖5，優(yōu)選地，各相還通過一個第一二極管Dl連接至電源正極，并且第一二極管Dl的陰極連接至電源正極。各相還通過一個第二二極管D2連接至電源負(fù)極，并且第二二極管D2的陽極連接至電源負(fù)極。在換向電刷500從正極換向片406或負(fù)極換向片408切換至絕緣突起404時，或者以上過程反過來時，由于換向電刷500上電流突變，會使得與換向電刷500對應(yīng)相位的繞組上產(chǎn)生電壓較大的凸波。此時第一二極管Dl或第二二極管D2在該凸波的作用下會導(dǎo)通，以抑制該凸波的最大電壓，減小此時加載在換向電刷500上的電壓，從而降低換向電刷500與換向器400之間產(chǎn)生火花的可能性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施方式而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的適當(dāng)改變及等同替換，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置式永磁直流電機，包括具有繞組的定子及具有永磁體并容置在該定子中的轉(zhuǎn)子，其特征在于，該內(nèi)置式永磁直流電機還包括: 第一電極碳刷與第二電極碳刷； 第一電極連接部與第二電極連接部，分別通過該第一電極碳刷與第二電極碳刷連接至外部直流電源的兩極； 固定至該轉(zhuǎn)子的換向器，包括間隔設(shè)置并且分別連接至該第一電極連接部及該第二電極連接部的第一電極換向片及第二電極換向片；及 換向碳刷，各繞組通過對應(yīng)的換向碳刷在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時連接至對應(yīng)的第一電極換向片或第二電極換向片，以在電機通電過程中維持轉(zhuǎn)子相對定子連續(xù)轉(zhuǎn)動。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式永磁直流電機，其特征在于，該第一電極連接部與第一電極換向片一體成型，該第二電極連接部與第一電極換向片一體成型。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式永磁直流電機，其特征在于，該換向器還包括夾設(shè)在第一電極換向片與第二電極換向片之間的絕緣突起。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式永磁直流電機，其特征在于，該第一電極連接部呈圓環(huán)狀且位于該換向器遠(yuǎn)離定子一側(cè)，該第二電極連接部呈圓環(huán)狀且位于該第一電極連接部遠(yuǎn)離該換向器一側(cè)，該第二電極連接部的外徑大于該第一電極連接部的外徑，該第一電極碳刷與該第二電極碳刷位于該第二電極連接部與定子之間。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)置式永磁直流電機，其特征在于，該第一電極連接部徑向內(nèi)側(cè)開設(shè)有定位孔，第二電極換向片穿過該定位孔連接至該第二電極連接部。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式永磁直流電機，其特征在于，還包括與定子固定的支架，該支架具有包圍該換向器的環(huán)狀部，該環(huán)狀部開設(shè)有容置換向碳刷的第一電刷槽、容置第二電極碳刷的第二電刷槽及容置第一電極碳刷的第三電刷槽。
7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式永磁直流電機，其特征在于，該定子的繞組形成三個相，各相分別連接至對應(yīng)的一個換向碳刷，該換向器具有三個間隔均勻的第一電極換向片及三個間隔均勻的第二電極換向片。
8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)置式永磁直流電機，其特征在于，在該換向器的周向方向上，各第一電極換向片的寬度、第二電極換向片的寬度以及相鄰的第一電極換向片與第二電極換向片之間的間隔寬度大于該換向碳刷的寬度，相鄰兩個換向碳刷所夾角度大于相鄰的第一電極換向片與第二電極換向片之間的間隔寬度。
9.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)置式永磁直流電機，其特征在于，各換向碳刷的寬度為12°至18°，各第一電極換向片及各第二電極換向片的寬度為25°至35°，各絕緣突起的寬度為21°至27°，相鄰兩個換向碳刷所夾角度為34°至46°。
10.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)置式永磁直流電機，其特征在于，繞組形成三個相，各相還通過一個第一二極管連接至外部電源正極，并且各第一二極管的陰極連接至外部電源正極；各相還通過一個第二二極管連接至電源負(fù)極，并且各第二二極管的陽極連接至外部電源負(fù)極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)置式永磁直流電機，包括具有繞組的定子、具有永磁體并容置在該定子中的轉(zhuǎn)子、正極碳刷、負(fù)極碳刷、分別通過正極碳刷與負(fù)極碳刷連接至外部電源的正極與負(fù)極的正極連接部與負(fù)極連接部、固定至該轉(zhuǎn)子的換向器及換向碳刷。該換向器包括間隔設(shè)置并且分別連接至該正極連接部及該負(fù)極連接部的正極換向片及負(fù)極換向片。各繞組通過對應(yīng)的換向碳刷在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時連接至對應(yīng)的正極換向片或負(fù)極換向片，以在電機通電過程中維持轉(zhuǎn)子相對定子連續(xù)轉(zhuǎn)動。由于省去了傳統(tǒng)高成本的驅(qū)動電路，從而使得本發(fā)明的直流電機成本較低。
文檔編號H02K13/10GK103166413SQ201110412178
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者李越, 周垂有, 陶荊平, 張洪建 申請人:德昌電機(深圳)有限公司