一种反挂线方式的扁形永磁直流有刷电机及其设计方法

技术领域

本发明涉及永磁直流电机技术领域，尤其涉及一种反挂线方式的扁形永磁直流有刷电机及其设计方法。

背景技术

相较于圆形永磁直流有刷电机，扁形永磁直流有刷电机具有体积小、功率密度高等优势。由于体积减小，永磁体截面积减小，电机转矩性能略有下降。圆形永磁直流有刷电机可以通过调节机壳与端盖实现换向偏转角的调整，满足提高输出转矩的要求扁形永磁直流有刷电机由于形状限制，不便于通过调节机壳与端盖实现换向偏转角调整。因此对于扁形永磁直流有刷电机需要一种能够改变电机性能的方式，使扁形永磁直流有刷电机减小体积、提高功率密度的情况下减小电机性能损失。

现有专利提及的关于永磁直流有刷电机挂线调整的方法，如CN114142696A提供了一种新型电机转子的绕线方式采用均布线圈的绕线方式，使线圈在沿转子绕一圈后其厚度相同，从而使阻值的波动范围比较平稳，从而有效地减少电机转子转动时火花的产生，避免损坏电机。但是该种方法绕线效率会有所下降，不便于自动化生产；如CN1043 19972A提供了有刷电机转子的绕组结构，对转子铁芯从第一入线槽开始挂钩按既定节距绕线x匝，然后依转子换槽方向顺序从下一入线槽按同样节距挂钩绕线x匝，直到最后一个同样节距挂钩绕线x匝绕线组，挂钩绕线x匝的绕线组为主绕线组，在两个相邻主绕线组之间，串联一个非挂钩绕线y匝的副绕线组，且绕组匝数1≤y≤20％x，副绕线组每个匝数一样，绕制在前一个主绕线组位置的对面位置，且不与该前一个主绕线组重叠绕线槽，这种方法虽然有能有效改善有刷电机启动火花，提高电机质量和延长寿命的有益效果，但是由于增加了转子总成电阻，电机效率会有所下降。

1)、“一种新型电机转子的绕线方式”，专利号CN114142696A，该专利公开了一种新型电机转子的绕线方式，特指一种新型电机转子的绕线方式，包括转子转轴，所述转子转轴从下到上依次套设有绝缘套、转子以及换向器，所述转子和换向器上分别开设有若干用于固定线圈的过线槽和凹槽，具体绕制线圈步骤如下：采用均布线圈的绕线方式，使线圈在沿转子绕一圈后其厚度相同，从而使阻值的波动范围比较平稳，从而有效地减少电机转子转动时火花的产生，避免损坏电机。但是该种方法绕线效率会有所下降，不便于自动化生产。

2)、“有刷电机转子的绕组结构”，专利号CN104319972A，该专利公开了有刷电机转子的绕组结构，转子换向器挂钩数为m，转子绕线槽数为n，对转子铁芯从第一入线槽开始挂钩按既定节距绕线x匝，然后依转子换槽方向顺序从下一入线槽按同样节距挂钩绕线x匝，直到最后一个同样节距挂钩绕线x匝绕线组，挂钩绕线x匝的绕线组为主绕线组，在两个相邻主绕线组之间，串联一个非挂钩绕线y匝的副绕线组，且绕组匝数1≤y≤20％x，副绕线组每个匝数一样，绕制在前一个主绕线组位置的对面位置，且不与该前一个主绕线组重叠绕线槽，副绕线组绕线节距和绕线方向均与主绕线组的一样，整个绕组结构是从第一个主绕线组起直到最后一个副绕线组封闭结束。具有能有效改善有刷电机启动火花，提高电机质量和延长寿命的有益效果。但是该种方法由于增加了转子总成电阻，电机效率会有所下降。

根据不同转矩需求应用不同的挂线方式，图1a、1b为正挂线方式示意图，为扁形永磁直流有刷电机的正挂线方式示意图，对某一电枢齿，对与其相邻的两换向片进行挂线，并对该电枢齿进行绕线即可。

图2是正挂线方式绕组展开图，为扁平永磁直流有刷电机正挂线方式绕组展开图，正挂线方式换向节距为1，a、b、c指的换向片序数。正挂线不如反挂线达到更高的转矩。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种反挂线方式的扁形永磁直流有刷电机及其设计方法，该方法保证扁形永磁直流有刷电机减小体积、提高功率密度的情况下减小电机性能损失。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种反挂线方式的扁形永磁直流电机，包括

扁形机壳、与扁形机壳配合的电机端盖、转子换向器和电枢，所述转子换向器用于悬挂漆包线；所述电枢用于对漆包线的绕组。

一种反挂线方式的扁形永磁直流有刷电机及其设计方法，包括：

步骤A将漆包线挂在换向器第一挂线脚上，跨过换向器第二挂线脚，在第一电枢齿处绕制N匝；

步骤B将漆包线挂在换向器第二挂线脚上，跨过换向器第三挂线脚，在第二电枢齿处绕制N匝；

步骤C将漆包线挂在换向器第三挂线脚上，跨过换向器第一挂线脚，在第三电枢齿处绕制N匝；

步骤D继续将漆包线挂在换向器第一挂线脚上，绕组完成。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

可以改扁形永磁直流有刷电机的挂线方式，通过对扁形永磁直流有刷电机采用反挂线方式，可以改变电机的转矩转速性能，降低了对电机性能调整的加工难度与成本，再兼具体积优势的前提下，尽可能改善电机转矩转速性能。

附图说明

图1a、1b为正挂线方式示意图；

图2是正挂线方式绕组展开图；

图3是扁形永磁直流有刷电机示意图；

图4是扁形永磁直流有刷电机径向截面图；

图5a和5b是反挂线方式示意图；

图6是反挂线方式绕组展开图；

图7是反挂线方式的扁形永磁直流电机的设计方法绕线流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图3和图4所示，为扁形永磁直流电机的外观结构与径向截面图，包括扁形机壳1、电机端盖2、转子铁芯3、永磁体4、电枢绕组5、转子换向器和电枢，扁形机壳于电机端盖配合；所述转子换向器用于悬挂漆包线；所述电枢用于对漆包线的绕组。

所述转子换向器具有三个挂线脚：换向器第一挂线脚、换向器第二挂线脚与换向器第三挂线脚；所述电枢具有三个电枢齿：第一电枢齿、第二电枢齿与第三电枢齿。所述换向器第一挂线脚、换向器第二挂线脚与换向器第三挂线脚均匀布置于转子换向器的圆周；所述第一电枢齿、第二电枢齿与第三电枢齿均匀布置于电枢的圆周。

所述绕组方式为叠绕组。

如图5a和5b所示，为扁形永磁直流有刷电机的反挂线方式示意图，其中6～8为第一电枢齿、第二电枢齿与第三电枢齿，9～11为换向器第一挂线脚、换向器第二挂线脚与换向器第三挂线脚，对第一电枢齿绕线过程为，将漆包线挂于换向器第一挂线脚，对第一电枢齿进行绕线，将漆包线挂于换向器第二挂线脚。

如图6所示，为扁形永磁直流有刷电机反挂线方式绕组展开图，其中τ

如图7所示为反挂线方式的扁形永磁直流电机的设计方法，绕线步骤如下：

步骤10将漆包线挂在换向器第一挂线脚上，跨过换向器第二挂线脚，在第一电枢齿处绕制N匝；

步骤20将漆包线挂在换向器第二挂线脚上，跨过换向器第三挂线脚，在第二电枢齿处绕制N匝；

步骤30将漆包线挂在换向器第三挂线脚上，跨过换向器第一挂线脚，在第三电枢齿处绕制N匝；

步骤40继续将漆包线挂在换向器第一挂线脚上，绕组完成。

所述扁形永磁直流电机反挂线方式绕组的换向节距为2，换向节距为一组绕组相邻两个换向片之间所跨的换向片数。

所述第一换向器挂线脚、第二换向器挂线脚与第三换向器挂线脚均匀布置于转子换向器的圆周；所述第一电枢齿、第二电枢齿与第三电枢齿均匀布置于电枢的圆周。

所述绕组方式为叠绕组。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。