有刷電動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有刷電動機。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在有刷電動機中，旋轉(zhuǎn)時換向器因從電刷受力而發(fā)生異常聲音，該異常聲音成為噪聲或振動等的一原因。尤其，在要求高肅靜性的車載電動機上使用有刷電動機的情況下，該噪聲等是擔(dān)心要素之一。
[0003]于是，提出了一種換向器，將設(shè)置于換向器的外周面上的多個換向器片的圓周方向?qū)挾仍O(shè)為不等，將在相鄰的換向器片之間形成的下刻槽的位置為不等間隔(例如、日本特許第3994010號公報)。
[0004]但是,在上述日本特許第3994010號公報的電動機中，正極刷與負極刷相對配置。因此，電動機每旋轉(zhuǎn)I圈時正極刷以及負極刷同時跨越相鄰換向器片的次數(shù)多。由于每旋轉(zhuǎn)一圈的正極刷以及負極刷跨越相鄰換向器片的次數(shù)多，相應(yīng)地，電動機特性下降，供給到繞組的電流值的變動幅度增大，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的變動、振動以及異常聲音增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種有刷電動機，能夠抑制根據(jù)以不等角度間隔形成的換向器片的下刻槽與電刷之間的位置關(guān)系而產(chǎn)生的異常聲音的異常聲音水平。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第I方式所涉及的有刷電動機，具備:旋轉(zhuǎn)軸；被固裝到所述旋轉(zhuǎn)軸上的換向器，該換向器包括通過多個下刻槽而分別被絕緣分離的多個換向器片，所述多個下刻槽以所述旋轉(zhuǎn)軸的中心軸線為中心呈不等角度間隔地配置；被固裝到所述旋轉(zhuǎn)軸上的電樞；位于所述電樞的外側(cè)的多個永久磁鐵，以相鄰的所述永久磁鐵的磁極的朝向不同的方式等間隔地排列；在不同的所述換向器片之間布線的均壓線；以及在所述換向器的外周上配置于不相互對置的位置上的正極刷以及負極刷。將所述永久磁鐵的個數(shù)設(shè)為Pz，將所述換向器片的個數(shù)設(shè)為N時，N = Pz (K-0.5)的關(guān)系成立。Pz為4以上的偶數(shù)。K為常數(shù)且2以上的自然數(shù)。所述多個下刻槽具有以與基準(zhǔn)角度ΘΖ不同的下刻槽間隔配置的至少I組下刻槽。所述基準(zhǔn)角度θ ζ以θ ζ = (360度/Pz) 土(360度/2Ν)的關(guān)系式規(guī)定。
[0007]本發(fā)明的第2方式所涉及的有刷電動機，具備:旋轉(zhuǎn)軸；被固裝到所述旋轉(zhuǎn)軸上的換向器，該換向器包括通過多個下刻槽而分別被絕緣分離的多個換向器片，所述多個下刻槽以所述旋轉(zhuǎn)軸的中心軸線為中心呈不等角度間隔地配置；被固裝到所述旋轉(zhuǎn)軸上的電樞；位于所述電樞的外側(cè)的多個永久磁鐵，以相鄰的所述永久磁鐵的磁極的朝向不同的方式等間隔地排列；以及在不同的所述換向器片之間布線的均壓線；在所述換向器的外周上配置于不相互對置的位置上的正極刷以及負極刷。將所述永久磁鐵的個數(shù)設(shè)為Ρζ，將所述換向器片的個數(shù)設(shè)為N時，N = PzXK的關(guān)系成立。Pz是4以上的偶數(shù)。K為常數(shù)且2以上的自然數(shù)。所述多個下刻槽具有以與基準(zhǔn)角度θζ不同的下刻槽間隔配置的至少I組下刻槽。所述基準(zhǔn)角度Θ Z以θ Z = 360度/Pz的關(guān)系式規(guī)定。
[0008]本發(fā)明的第3方式所涉及的有刷電動機，具備:旋轉(zhuǎn)軸；被固裝到所述旋轉(zhuǎn)軸上的換向器，該換向器包括通過多個下刻槽而分別被絕緣分離的多個換向器片，所述多個下刻槽以所述旋轉(zhuǎn)軸的中心軸線為中心呈不等角度間隔地配置；被固裝到所述旋轉(zhuǎn)軸上的電樞；配置于所述電樞的徑向外側(cè)的多個永久磁鐵；以及配置于所述換向器的外周的電刷，所述旋轉(zhuǎn)軸、所述換向器以及所述電樞能夠一體正逆旋轉(zhuǎn)。將換向器片的個數(shù)以及所述多個下刻槽的個數(shù)設(shè)為N。所述多個下刻槽的圓周方向中心位置相對于所述多個下刻槽以等角度形成時的相應(yīng)的圓周方向中心位置向正旋轉(zhuǎn)方向以及逆旋轉(zhuǎn)方向偏移。將向所述正旋轉(zhuǎn)方向偏移的下刻槽的各個偏移角的合計設(shè)為Z1。將向所述逆旋轉(zhuǎn)方向偏移的下刻槽的各個偏移角的合計設(shè)為Z2。將偏移角的總和設(shè)為Ζ。Z = Z1+Z2。將所述永久磁鐵的磁極的極對數(shù)設(shè)為P。將Q = (Z/N) /P設(shè)為指標(biāo)值Q，所述指標(biāo)值Q為-0.5度<Q〈+0.5度。
【附圖說明】
[0009]本公開的認為是新穎的特征特別是在添附的權(quán)利要求書中變得明了。通過一并參照添附了以下所示的當(dāng)前的優(yōu)選實施方式的說明的附圖，可理解伴有目的和效果的本公開。
[0010]圖1是本發(fā)明的第I實施方式所涉及的4極10片的有刷電動機的剖視圖。
[0011]圖2是從軸線方向觀看圖1電動機的各換向器片的主視圖。
[0012]圖3是示出圖1的電動機的繞線方法的展開圖。
[0013]圖4是從軸線方向觀看等間距的4極10片有刷電動機的各換向器片的主視圖。
[0014]圖5是示出圖4的電動機的繞線方法的展開圖。
[0015]圖6A是示出圖1的電動機的激振力的各η次頻率成分與激振力的大小之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
[0016]圖6Β是示出圖4的電動機的激振力的各η次頻率成分與激振力的大小之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
[0017]圖7是從軸線方向觀看本發(fā)明的第2實施方式所涉及的4極12片有刷電動機的各換向器片的主視圖。
[0018]圖8是示出圖7的電動機的繞線方法的展開圖。
[0019]圖9是從軸線方向觀看等間距的4極12片有刷電動機的各換向器片的主視圖。
[0020]圖10是示出圖9的電動機的繞線方法的展開圖。
[0021]圖11是從軸線方向觀看本發(fā)明的第3實施方式所涉及的4極10片有刷電動機的各換向器片的主視圖。
[0022]圖12Α是從軸線方向觀看示出以不等角度間隔形成的下刻槽的圖11的電動機的主視圖。
[0023]圖12Β是示出圖12Α所示的下刻槽相對于各基準(zhǔn)線的偏移角度的坐標(biāo)圖。
[0024]圖13是從軸線方向觀看具有以等角度間隔形成的下刻槽的現(xiàn)有的電動機的主視圖。
[0025]圖14是示出圖11的電動機中的指標(biāo)值與無負荷轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
[0026]圖15是示出圖11的電動機中的指標(biāo)值與無負荷電流之間的關(guān)系的坐標(biāo)圖。
[0027]圖16是示出對以不等角度間隔配置的下刻槽的極端例進行說明的各下刻槽的偏移角度的坐標(biāo)圖。
[0028]圖17是有刷電動機的其他例且是從軸線方向觀看齒槽數(shù)能以磁極數(shù)整除時的電動機的換向器片與電刷的配置的主視圖。
[0029]圖18是有刷電動機的其他例且是極對數(shù)為3的電動機的各內(nèi)周面區(qū)域中的下刻槽相對于各基準(zhǔn)線的偏移角度的坐標(biāo)圖。
[0030]圖19是有刷電動機的其他例且從軸線方向觀看各換向器片的主視圖。
【具體實施方式】
[0031](第I實施方式)
[0032]下面依照圖1?圖6說明將有刷電動機具體化的第I實施方式。
[0033]如圖1所不，有刷電動機I具有電動機外殼2。電動機外殼2具有圓筒狀的磁軛殼體3、將磁軛殼體3的后側(cè)開口部封閉的端蓋4、以及將磁軛殼體3的前側(cè)開口部封閉且由絕緣材料形成的前蓋5。
[0034]在磁軛殼體3的內(nèi)周面3a，在圓周方向上配置固定有多個(本實施方式中為4個)永久磁鐵6。4個永久磁鐵6包括徑向內(nèi)側(cè)被磁化成N極且徑向外側(cè)被磁化成S極的2個永久磁鐵6、以及徑向內(nèi)側(cè)被磁化成S極且徑向外側(cè)被磁化成N極的2個永久磁鐵6，它們在圓周方向上交替配置。也就是說，磁極的朝向在徑向不同的永久磁鐵6在磁軛殼體3的內(nèi)周面3a上等間隔地交替配置。由此，本實施方式的有刷電動機I成為極數(shù)Pz為4(極對數(shù)P為2)的電動機。
[0035]在電動機外殼2內(nèi)設(shè)置有電樞7。電樞7具備:配置在磁軛殼體3的中心軸線上的旋轉(zhuǎn)軸8 ;被固裝到該旋轉(zhuǎn)軸8上的電樞芯9 ;被纏繞到該電樞芯9上的繞組10 ;以及與電樞芯9相鄰地被固定在旋轉(zhuǎn)軸8上的換向器11。
[0036]旋轉(zhuǎn)軸8通過被設(shè)置在端蓋4的中央位置的軸承12和被設(shè)置在前蓋5的中央位置上的軸承13而相對于電動機外殼2能旋轉(zhuǎn)地被支承。旋轉(zhuǎn)軸8的末端從前蓋5突出，旋轉(zhuǎn)軸8作為輸出軸向未予圖示的被驅(qū)動機構(gòu)賦予旋轉(zhuǎn)力。
[0037]電樞芯9被固裝到旋轉(zhuǎn)軸8上，電樞芯9具有多個(本實施方式中為10個)齒9a，多個齒9a以該旋轉(zhuǎn)軸8的中心軸線O為中心向徑向外側(cè)呈放射狀延伸。10個齒9a在圓周方向上以預(yù)定的等間距形成，各齒9a的徑向末端面與配置于磁軛殼體3的內(nèi)周面3a上的永久磁鐵6相對置。齒9a的數(shù)量為10,所以在齒9a與齒9a之間形成的齒槽的數(shù)量為10。而且，在各齒9a上纏繞有繞組10。
[0038]如圖1以及圖2所示，換向器11與電樞芯9相鄰地被固裝到位于前蓋5內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸8，換向器11與該電樞芯9 一起，與旋轉(zhuǎn)軸8 一體旋轉(zhuǎn)。在換向器11的外周面設(shè)置有多個換向器片SG。而且，本實施方式的換向器片SG的片數(shù)N與齒9a的數(shù)量(齒槽的數(shù)量)對應(yīng)而為10個。因此，本實施方式的有刷電動機I是4極10片的有刷電動機。在此，對10個換向器片SG分別進行區(qū)分說明時，為了便于說明，在圖2上，從順時針方向依次稱為第I?第10換向器片SGl?SG10。
[0039]另外，將圖2中的順時針方向稱為電動機I的正旋轉(zhuǎn)方向。因此，將逆時針方向稱為電動機I的逆旋轉(zhuǎn)方向。
[0040]如圖1所示，在軸線方向上，在各換向器片SG(SG1?SG10)的靠近電樞芯9的端部，分別一體形成有向徑向外側(cè)折返形成的換向器豎片lib。在齒9a上纏繞的繞組10掛止在各換向器片SG的換向器豎片Ilb上。而且，繞組10的被掛止的部分通過熔融而被固定到換向器豎片11b，從而與具有換向器豎片Ilb的換向器片SG電連接。
[0041]圖3是示出各換向器片SGl?SGlO與10個齒9a之間的繞組10的連線的展開圖。繞組10將彼此相鄰的齒9a —起纏繞，將其始端與一方的換向器片SG電連接，將其終端與另一方的換向器片SG電連接，以這種疊繞法纏繞。
[0042]另外，如圖3所示，將電刷的數(shù)量削減為正極刷BI和負極刷B2這2個，所以將5個均壓線、即第I?第5均壓線WLl?WL5布線于一對換向器片SG之間。詳細地說，第I均壓線WLl布線于第10換向器片SGlO與第5換向器片SG5之間。另外，第2均壓線WL2布線于第I換向器片SGl與第6換向器片SG6之間。另外,第3均壓線WL3布線于第2換向器片SG2與第7換向器片SG7之間。另外，第4均壓線WL4布線于第3換向器片SG3與第8換向器片SG8之間。另外，第5均壓線WL5布線于第4換向器片SG4與第9換向器片SG9之間。
[0043]而且，如圖2所示，正極刷BI和負極刷B2這2個電刷從徑向外側(cè)能滑接地對第I?第10換向器片SGl?SGlO進行按壓。正極刷BI和負極刷B2以不相互對置的方式配置在圓周方向上相隔90度間距(電刷配置角0 b)的位置。
[0044]詳細說明的話，如圖1所示，在前蓋5的內(nèi)側(cè)面，以包圍換向器11的方式延伸形成有底座15。在底座15上以朝向旋轉(zhuǎn)軸8的中心軸線O延伸的方式分別形成有將正極刷BI和負極刷B2分別收納的2個(圖1中只示出I個)刷盒16。
[0045]2個刷盒16形成為其圓周方向中心位置以旋轉(zhuǎn)軸8的中心軸線O為中心在圓周方向上相互分開90度。2個刷盒16向徑向內(nèi)側(cè)開口，從旋轉(zhuǎn)軸8看到的開口部的形狀為四邊形狀。而且，在一個刷盒16內(nèi)插入有正極刷BI。在另一個刷盒16內(nèi)插入有負極刷B2。
[0046]因此，如圖2所示，由于2個刷盒16形成為以中心軸線O為中心在圓周方向上彼此分開90度，所以正極刷BI和負極刷B2以旋轉(zhuǎn)軸8的中心軸線O為中心在圓周方向上相互分開90度。也就