[发明专利]直流电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有电刷和换向器的直流电动机，例如涉及一种安装于汽车的电气设备、电动工具所使用的直流电动机。

背景技术

近年来，电动设备、例如安装于汽车的电气设备、电动工具正在朝着小型化、轻量化、高效化发展。随着该发展，自然要求作为这种电动设备的动力源而被安装于该设备的直流电动机更小型化、轻量化、高效化。

另外，使用于电气设备或者家电用设备的直流电动机随着高速化、小型轻量化、高输出化，在电刷与换向器片(整流子セグメント)之间火花的产生变得显著，伴随该情况要求电刷具有更长的使用寿命，还要求该直流电动机具有高可靠性。

该直流电动机的一般结构是，具备构成励磁装置的定子和隔着环状空隙与该定子相对置地配置的转子。在该转子中使用在芯上卷绕线圈且具备换向器的所谓的电枢。为了驱动该直流电动机，需要对电枢进行供电。使通过引线等与外部电源相连结的电刷滑动地与换向器接触来对电枢进行供电。

而且，当增加这种直流电动机的磁体的磁极的数量时，需要将针对磁体磁极数量的线圈磁极的数量、换向器片的数量、绕组的接线结构等各种构成要素的组合进行优化。

针对这样的需求，在使电动机性能优化的绕组的接线结构中存在以下问题：在多个电枢线圈中，无效线圈的比例增加。因此，会导致以下不期望的结果：如果不进一步增加电枢线圈的数量，则产生不能满足电动机特性的倾向，因解决问题而产生新的问题。其结果是，由于受到电感变化变大、电压波形紊乱的影响，还产生电动机的寿命变短的倾向而不得不采用牺牲若干性能的绕组结构。另外，对于由同样的问题因素引起的噪音，也产生问题。

参照附图说明这种以往的直流电动机。图8是表示以往的直流电动机的电枢线圈的绕线方法的展开图。该以往的直流电动机具备励磁极数量为4的定子、电枢以及一对电刷，其中，该电枢具备有5个齿的芯、包括10个片的换向器以及通过向片连接的接线卷绕在齿上而得到的线圈，一对电刷的两个电刷片相互正交地配置且与换向器滑动地接触。而且，将电刷的与换向器滑动地接触的旋转方向圆弧长度形成为换向器的外周长度的二十分之一(π×A/20，A为换向器外径)以下。

图8示出了电刷片B101是正电压且与片S103滑动地接触、电刷片B102是负电压且与片S105滑动地接触的状态，各线圈的通电状态如下。此外，在图8中示出了将左右的圆圈内编号1、2、3以及4相同的编号彼此连接的情况。第一电流路径是从电刷片B101经由S103流经齿T105的周围，经S108中继后流经齿T104的周围，经S109中继后流经齿T103的周围，经S104中继后流经齿T102的周围，经由S105到达电刷片B102。第二电流路径是，从电刷片B101经由S103流经齿T101的周围，经S102中继后流经齿T102的周围，经S107中继后流经齿T103的周围，经S106中继后流经齿T104的周围，经S101中继后流经齿T105的周围，经S110中继后流经齿T101的周围，经由S105到达电刷片B102。以往，针对直流电动机，致力于改善要求规格、使直流电动机的结构优化，并公开了各种技术(例如专利文献1和专利文献2)。

在实施了分布绕组的直流电动机中，绕组依次经过各齿，因此不产生转矩的线圈端部变大，该部分的铜损导致电动机的效率降低，还成为使轴向的尺寸变大的主要原因。另外，在图8中，如标记×所示那样产生流过逆电流的线圈，因此成为电动机效率降低的主要原因。这样，在以往的直流电动机的情况下，对于当前的要求规格，在小型轻量化和高效化方面有改善的余地(例如专利文献1)。

另外，在实施了集中绕组或者波绕组的直流电动机中，也致力于实现磁极数量、电枢绕组数量、换向器片数量组合的优化来实现高转矩、高效率、小型化。但是，与上述同样地，对于当前的要求规格，在小型轻量化和高效化方面有改善的余地(例如专利文献2)。

专利文献1：日本特开2002-209362号公报

专利文献2：日本特开昭55-125069号公报

发明内容

本发明的直流电动机具备定子、电枢以及电刷。定子具有多个励磁极。电枢具备：电枢芯，其具有多个齿和形成在齿之间的槽；电枢线圈，其被卷绕在齿上并被收纳在槽中；以及换向器，其具有包括多个片的片群。电刷与片滑动地接触来对电枢线圈进行供电。而且，电枢线圈包括以集中绕组的方式卷绕在各齿上的多个集中绕组线圈单元和将集中绕组线圈单元彼此间连接来将它们电连接的多个接线单元。