專利名稱：有刷電機及風(fēng)扇裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及扁平型有刷電機，尤其適用于車輛發(fā)動機用冷卻風(fēng)扇。
背景技術(shù)：
當(dāng)汽油在發(fā)動機里燃燒時，通常只有三分之一的能量轉(zhuǎn)變成動力，另外三分之一由排氣管直接排出，剩下的三分之一轉(zhuǎn)變成熱能。發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的功能就是帶走發(fā)動機內(nèi)燃料因燃燒產(chǎn)生的過余熱量，保持發(fā)動機在最有效的溫度下工作。車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中，冷卻風(fēng)扇用電機的軸向尺寸是一個關(guān)鍵的參數(shù)，通常希望電機能夠在滿足預(yù)定性能要求的前提下，具有盡可能小的軸向尺寸。本發(fā)明旨在提供一種軸向尺寸更加緊湊的扁平有刷電機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的一方面提供一種有刷電機，包括定子及裝設(shè)于定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定至轉(zhuǎn)軸的換向器和轉(zhuǎn)子磁芯，所述定子包括定子磁芯和繞設(shè)于定子磁芯上的繞組，所述換向器包括一導(dǎo)電環(huán)和若干相互間隔的換向片，所述換向片與導(dǎo)電環(huán)電連接，所述轉(zhuǎn)子磁芯包括環(huán)形主體部及若干個從主體部沿徑向向外凸出的并與繞組相對的凸極，所述主體部內(nèi)形成一容置空間，所述定子包括第一電刷及若干第二電刷，所述第一電刷的一端用于與外界電源連接，另一端與導(dǎo)電環(huán)滑動接觸，所述第二電刷的一端與繞組連接，另一端與換向片滑動接觸，所述換向器和第一電刷及第二電刷至少部分收容于所述容置空間內(nèi)。優(yōu)選地，所述換向片的個數(shù)等于轉(zhuǎn)子凸極數(shù)。優(yōu)選地，所述第二電刷呈弧形。優(yōu)選地，所述換向器還包括若干設(shè)于相鄰換向片之間的過渡片，過渡片與導(dǎo)電環(huán)電絕緣。優(yōu)選地，所述換向片與導(dǎo)電環(huán)相互垂直。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子磁芯通過一安裝架固定至轉(zhuǎn)軸，所述安裝架包括一安裝板，所述安裝板位于所述容置空間的一軸向端。優(yōu)選地，所述安裝板設(shè)斜向通風(fēng)孔。優(yōu)選地，所述定子還包括一電刷安裝板，所述第一電刷及第二電刷安裝于所述電刷安裝板，所述電刷安裝板位于所述容置空間的另一軸向端，所述電刷安裝板設(shè)通風(fēng)孔。優(yōu)選地，所述電機還包括固定至定子磁芯兩端的端蓋，所述端蓋沿軸向設(shè)通風(fēng)孔。優(yōu)選地，所述電機的定子繞組相數(shù)大于等于3，定子極數(shù)為相數(shù)的偶數(shù)倍，轉(zhuǎn)子極數(shù)=定子極數(shù)±2，每次定子繞組換相轉(zhuǎn)動步距角=I (360° /定子槽數(shù))-(360° /轉(zhuǎn)子極數(shù))I機械角度，所述每一第二電刷與每一換向片的導(dǎo)通角為0.6步距角 2步距角，每一相繞組開始通電的位置為轉(zhuǎn)子某極中線向本繞組中線移動時相差I(lǐng)步距角 1.5步距角之間。
本發(fā)明還提供一種風(fēng)扇裝置，包括風(fēng)扇和電機，所述風(fēng)扇包括輪轂、自輪轂沿徑向延伸的若干扇葉，所述輪轂包括基板及自基板沿軸向延伸的側(cè)板，基板與側(cè)板界定一收容空間，所述電機收容于所述收容空間內(nèi)，所述基板中央設(shè)安裝孔以供電機的轉(zhuǎn)軸穿過，所述電機為上述的有刷電機。本發(fā)明所舉實施例中，電刷設(shè)于環(huán)形鐵心形成的容置空間內(nèi)，可使電機的軸向尺寸減小，采用弧形電刷能夠保證徑向結(jié)構(gòu)的緊湊并延長電刷的使用壽命；在轉(zhuǎn)子安裝板上形成斜貫穿孔，可作為導(dǎo)流結(jié)構(gòu)引導(dǎo)電刷粉末排出；增加二極管火花抑制電路，可有效抑制換向火花的產(chǎn)生；轉(zhuǎn)子未采用磁鐵，從而使得轉(zhuǎn)子工藝簡單、成本低、且結(jié)構(gòu)堅固、耐高溫、耐振動、耐沖擊，適合應(yīng)用于車輛中。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)明的詳細說明與附圖，然而所附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。


附圖中:圖1是本發(fā)明一實施例的車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)用散熱風(fēng)扇的不意圖；圖2所示為圖1的風(fēng)扇用電機；圖3為圖2中的電機去除一端蓋及轉(zhuǎn)子安裝架后的示意圖；圖4為圖2中電機的橫截面示意圖；圖5示出了圖2中電機的換向器和電刷的位置關(guān)系示意圖；圖6為圖2的剖視示意圖，圖中移除了一端蓋以便清晰地顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖7所示為本發(fā)明的電機所采用的一種形式的火花消除電路；圖8所示為本發(fā)明的電機所采用的另一種形式的火花消除電路。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
詳細描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。請參閱圖1和圖2，本發(fā)明一實施例的風(fēng)扇裝置尤其適用于車輛發(fā)動機冷卻系統(tǒng)，所述風(fēng)扇裝置包括風(fēng)扇10以及用于驅(qū)動該風(fēng)扇的電機20。風(fēng)扇10包括輪轂11、自輪轂11沿徑向延伸的若干扇葉12、及連接各扇葉12末端的外環(huán)13。輪轂11包括基板14及自基板14沿軸向延伸的側(cè)板15，基板14與側(cè)板15界定出可容納電機20的收容空間。基板14中央設(shè)安裝孔16以供電機20的轉(zhuǎn)軸52穿過。電機20容納于所述收容空間，其前端通過轉(zhuǎn)軸52的輸出端固定至風(fēng)扇10的安裝孔16。請參閱圖2，所述電機20為有刷電機，包括定子30、裝設(shè)于定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子50、及位于兩端的端蓋70、72。所述端蓋70、72上設(shè)若干通風(fēng)孔702、722，以便風(fēng)扇10產(chǎn)生的氣流能通過電機內(nèi)部從而對電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)等進行冷卻。請參閱圖3和圖4，所述定子30包括定子磁芯32和繞設(shè)于定子磁芯上的繞組34，所述定子磁芯32包括環(huán)形軛部及自軛部向內(nèi)延伸的齒部，所述繞組34繞設(shè)于齒部上。所述定子磁芯32通過螺釘35等方式與兩端蓋70、72固定。
所述定子30還包括第一電刷36及若干第二電刷38。所述轉(zhuǎn)子50包括轉(zhuǎn)軸52、固定至轉(zhuǎn)軸52的換向器54和轉(zhuǎn)子磁芯56。所述轉(zhuǎn)子磁芯56包括環(huán)形主體部562及若干從主體部562外周面沿徑向向外凸出的并與繞組34相對的凸極564，環(huán)形主體部562內(nèi)形成一容置空間566，所述凸極564沿轉(zhuǎn)子周向等間隔設(shè)置。請參閱圖5,所述換向器54包括圓形導(dǎo)電部542和若干相互間隔的換向片544,所述換向片544與導(dǎo)電部542電連接。所述第一電刷36的一端用于與外界電源連接,另一端用于與導(dǎo)電部542滑動接觸，所述第二電刷38的一端與繞組34連接，另一端與換向片544滑動接觸。優(yōu)選地，所述換向片544的個數(shù)等于轉(zhuǎn)子凸極564的個數(shù)。所述換向器還包括若干設(shè)于相鄰換向片544之間的由金屬制成的過渡片546，換向片544和過渡片546沿周向交替設(shè)置且位于與轉(zhuǎn)軸52同心的同一圓周面上，過渡片546與導(dǎo)電環(huán)542及換向片544電絕緣。優(yōu)選地，所述第二電刷38呈弧形，弧形電刷38可增加電刷的有效長度，從而延長電刷的使用壽命。所述弧形電刷38可滑動地裝設(shè)于弧形電刷安裝架39內(nèi)，末端與一扭力彈簧的偏壓端相接，從而提供偏壓力以促使電刷38與換向器54接觸。請參閱圖6，所述轉(zhuǎn)子磁芯56通過安裝架58固定安裝至轉(zhuǎn)軸52，所述安裝架58包括安裝板582及從安裝板582中心沿軸向延伸的軸套部584，所述軸套部584可通過緊配合的方式固定安裝至轉(zhuǎn)軸52。所述轉(zhuǎn)子磁芯56的主體部562通過螺釘563等固定至安裝板582，從而固定所述轉(zhuǎn)子磁芯56至轉(zhuǎn)軸52并使之可同步旋轉(zhuǎn)。請一并參閱圖3和圖6，所述換向器54和電刷36、38收容于轉(zhuǎn)子磁芯56的容置空間566內(nèi)，所述安裝板582覆蓋所述容置空間566的一軸向端，一電刷安裝板40覆蓋所述容置空間566的另一軸向端，所述電刷36、38通過電刷安裝架39安裝于電刷安裝板40上，所述電刷安裝板40通過螺釘41等方式固定至下蓋板72。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子磁芯安裝板582和電刷安裝板40設(shè)若干通風(fēng)孔586、402，以便風(fēng)扇10產(chǎn)生的氣流能通過轉(zhuǎn)子內(nèi)部從而對換向器54和電刷36、38進行冷卻。優(yōu)選地,所述換向片544垂直于導(dǎo)電部542，具體地，所述導(dǎo)電部542垂直轉(zhuǎn)軸52設(shè)置，所述換向片544平行轉(zhuǎn)軸52設(shè)置。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通第一電刷36與電源后，電流通過所述第一電刷36、導(dǎo)電部542、換向片544及第二電刷38輪流流向每相繞組34，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子凸極564在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下沿某一方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，所述第二電刷38輪流與相應(yīng)的換向片544滑動接觸，從而輪流向各相繞組34提供單極性電流激勵。請參閱圖7,優(yōu)選地,所述電機還包括火花抑制電路,所述火花抑制電路包括每相耦合變壓器，其包括原邊繞組和耦合繞組80，定子繞組34充當(dāng)原邊繞組，原邊繞組各接I個續(xù)流二極管，優(yōu)選地，所述耦合繞組的一端連接電源負(fù)極，另一端與電源正極之間串聯(lián)一個二極管，換向時產(chǎn)生的能量可通過耦合繞組80流向電源，從而使電刷換向時產(chǎn)生的火花得到有效抑制。請參閱圖8，另一形式的火花抑制電路包括連接于每一第二電刷與電源負(fù)極之間的電阻和三極管，電阻連接第二電刷和三極管基極，三極管集電極連接至每相繞組的遠離電刷的一端并通過二極管連接至電源正極，三極管的發(fā)射極接電源負(fù)極，每一第二電刷與電源負(fù)極之間還串接有另一二極管，所述二極管的正極接電源負(fù)極，二極管的負(fù)極連接至第二電刷。在上述實施例中，定子設(shè)有6個齒部(也稱定子具有6個定子極/槽)，每個齒部上纏有定子繞組，所述定子繞組連接成3相A、B、C (見圖7、圖8)，轉(zhuǎn)子具有4個凸極。可以理解地，本發(fā)明的電機還可以是4相/6極/8槽即:4相繞組、6個轉(zhuǎn)子凸極、8個定子極/槽；5相/8極/10槽等，即相數(shù)> 3，定子極/槽數(shù)為相數(shù)的偶數(shù)倍，轉(zhuǎn)子極數(shù)等于定子極/槽數(shù)±2，每次定子繞組換相轉(zhuǎn)動步距角=I (360° /定子槽數(shù))-(360° /轉(zhuǎn)子極數(shù))I機械角度，所述每一第二電刷與每一換向片的導(dǎo)通角為0.6步距角 2步距角，每一相繞組開始通電的位置為轉(zhuǎn)子某極中線向本繞組中線移動時相差I(lǐng)步距角 1.5步距角之間。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種有刷電機，包括定子及裝設(shè)于定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定至轉(zhuǎn)軸的換向器和轉(zhuǎn)子磁芯，所述定子包括定子磁芯和繞設(shè)于定子磁芯上的繞組，其特征在于，所述換向器包括一導(dǎo)電環(huán)和若干相互間隔的換向片，所述換向片與導(dǎo)電環(huán)電連接，所述轉(zhuǎn)子磁芯包括環(huán)形主體部及若干個從主體部沿徑向向外凸出的并與繞組相對的凸極，所述主體部內(nèi)形成一容置空間，所述定子包括第一電刷及第二電刷，所述第一電刷的一端用于與外界電源連接，另一端與導(dǎo)電環(huán)滑動接觸，所述第二電刷的一端與繞組連接，另一端與換向片滑動接觸，所述換向器和第一電刷及第二電刷至少部分收容于所述容置空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有刷電機，其特征在于，所述換向片的個數(shù)等于轉(zhuǎn)子凸極數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有刷電機，其特征在于，所述第二電刷呈弧形，第二電刷個數(shù)等于定子繞組相數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有刷電機，其特征在于，所述換向器還包括若干設(shè)于相鄰換向片之間的由金屬制成的過渡片，所述過渡片與導(dǎo)電環(huán)電絕緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有刷電機，其特征在于，所述換向片與導(dǎo)電環(huán)相互垂直。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有刷電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子磁芯通過一安裝架固定至轉(zhuǎn)軸，所述安裝架包括一安裝板，所述安裝板位于所述容置空間的一軸向端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有刷電機，其特征在于，所述安裝板設(shè)斜向通風(fēng)孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有刷電機，其特征在于，所述定子還包括一電刷安裝板，所述第一電刷及第二電刷安裝于所述電刷安裝板，所述電刷安裝板位于所述容置空間的另一軸向端，所述電刷安裝板設(shè)通風(fēng)孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有刷電機，其特征在于，所述電機還包括固定至定子磁芯兩端的端蓋，所述端蓋沿軸向設(shè)通風(fēng)孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有刷電機，其特征在于，所述電機還包括帶二極管的火花抑制電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有刷電機，其特征在于，所述定子繞組相數(shù)大于等于3，定子極數(shù)為相數(shù)的偶數(shù)倍，轉(zhuǎn)子極數(shù)等于定子極數(shù)±2，每次定子繞組換相轉(zhuǎn)動步距角=(360° /定子槽數(shù))-(360° /轉(zhuǎn)子極數(shù))I機械角度，所述每一第二電刷與每一換向片的導(dǎo)通角為0.6步距角 2步距角，每相繞組開始通電的位置為轉(zhuǎn)子某極中線向本繞組中線移動時相差I(lǐng)步距角 1.5步距角之間。
12.—種風(fēng)扇裝置，包括風(fēng)扇和電機，所述風(fēng)扇包括輪轂、自輪轂沿徑向延伸的若干扇葉，所述輪轂包括基板及自基板沿軸向延伸的側(cè)板，基板與側(cè)板界定一收容空間，所述電機收容于所述收容空間內(nèi)，所述基板中央設(shè)安裝孔以供電機的轉(zhuǎn)軸穿過，其特征在于，所述電機為權(quán)利要求1至11任一項所述的有刷電機。
全文摘要
本發(fā)明公開一種有刷電機及風(fēng)扇裝置。所述有刷電機，包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定至轉(zhuǎn)軸的換向器和轉(zhuǎn)子磁芯，定子包括定子磁芯和若干相繞組，換向器包括一導(dǎo)電環(huán)和若干相互間隔的換向片，換向片與導(dǎo)電環(huán)電連接，轉(zhuǎn)子磁芯包括環(huán)形主體部及若干從主體部凸出的并與繞組相對的凸極，主體部內(nèi)形成一容置空間，定子包括第一電刷及若干第二電刷，第一電刷的一端用于與外界電源連接，另一端與導(dǎo)電環(huán)滑動接觸，每一第二電刷的一端與一相應(yīng)繞組連接，另一端與換向片滑動接觸，換向器和第一及第二電刷收容于所述容置空間內(nèi)。本發(fā)明的電機軸向尺寸更加緊湊，轉(zhuǎn)子未采用磁鐵，從而使得轉(zhuǎn)子工藝簡單、成本低、且結(jié)構(gòu)堅固、耐高溫、耐振動、耐沖擊，尤其適合應(yīng)用于車輛中。
文檔編號H02K5/20GK103166410SQ201110412198
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)明者劉力生, 葉文標(biāo), 張宏建, 韓儉 申請人:德昌電機(深圳)有限公司