[发明专利]一种四级电机转子及其绕组的绕线方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机转子领域，具体涉及一种四级电机转子及其绕组的绕线方法。

背景技术

随着经济的发展，人们生活水平的提高，电动工具在日常生活当中的使用越来越普及。随着锂电池容量不断的提高，在小功率电动工具领域，直流电动工具逐步取代交流电动工具，电动工具也逐步朝着便携式，轻量化方向发展。直流电动工具在大扭矩，高功耗方面推出了四极直流电机，解决二极直流电机耗能，力不足等缺点。小直流电机因空间上的不足及成本上的考虑常采用二对磁石与一对碳刷的组合设计。这种结构电机的绕组采用对称串联布线。在开发高扭矩，低转速的电机时，转子电枢参数会选取线径大的漆包线，且匝数多；转子绕线排线难，芯片槽有效利用率低，表观现象为线高，线满，线排不下、换向器耳仔包不住漆包线，对生产工艺上的绕线、点焊、平衡增加了工艺难度，产品品质得不到有效保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效改善大功率电机转子绕组接线粗，制成工艺难的四级电机转子及其绕组的绕线方法。

本发明具体实施的技术方案是：

一种四级电机转子及其绕组的绕线方法，电机转子包括换向器、转子芯片和内部绕组；换向器具有a钩、b钩、c钩、d钩、e钩、f钩；转子芯片包括芯片1、2、3、4、5、6; 所述换向器和转子芯片之间连接有内部绕组，所述内部绕组分为绕组a、b、c、d、e、f，其中绕组a和d、b和e、c和f对称设置，且绕组a和d之间、绕组b和e之间、绕组c和f之间为并联连接，六组内部绕组并联组成整个转子的电枢，换向器和转子芯片之间采用漆包线进行绕组。

绕组具体绕线方法如下：

从换向器起始钩a钩挂线后，沿换向器脖子半圈挂到对角钩d钩上，将a钩和d钩短接，d钩出线沿换向器脖子半圈后在芯片1上完成绕组，尾线挂到换向器e钩上；从e钩的出线沿换向器脖子半圈与b钩短接；b钩出线在芯片5上完成绕组，尾线挂到换向器c钩上；从c钩的出线沿换向器脖子半圈与f钩短接；f钩的出线在芯片3上完成绕组，尾线挂到换向器a钩上；从a钩的出线在芯片4上完成绕组，尾线挂到e钩上；e钩的出线在芯片2上完成绕组，尾线挂到c钩上；c钩的出线在芯片6上完成绕组，尾线挂到d钩上；整个转子绕组完成，其各芯片上的绕组之间是并联关系。

所述电枢的等效电阻为1/4r。

针对二对磁石与一对碳刷的四极电机结构，借用二对磁石二对碳刷结构的绕组原理，将对极串联绕法改为并联绕法，减小漆包线线径。

现将本发明技术方案的发明原理分析如下：

对极串联绕法:上排表示换向器的1钩、2钩、3钩、4钩、5钩、6钩；下排表示转子芯片1、2、3、4、5、6，该电机转子具有内部绕组1、2、3、4、5、6；其中，内部绕组1和4、2和5、3和6对称设置，内部绕组1和4之间、2和5之间、3和6之间绕组串联，三组内部串联绕组最后并联组成整个转子电枢；

对极串联绕法的具体连接关系如下：

从换向器起始钩4钩开始挂线，沿换向器脖子半圈挂到换向器1钩，使换向器4钩和1钩短接。1钩的出线沿换向器脖子半圈在转子芯片4上进行绕线，绕线完成后不挂钩，沿换向器脖子半圈后在芯片1上进行绕线，使芯片4和芯片1上的绕组串联。绕完后将尾线挂到换向器5钩上，按照4钩和1钩的方式完成5钩和2钩、6钩和3钩的绕组；转子绕组的最终尾线收到起始钩4上。

对极串联绕组的电枢等效电阻为R。

两种不同的绕组产生的电机要一样，必须满足在同一负载点时：电机总功率、输出功率和扭力、转速电流一样。

=nT/9550（1）

P=UI（2）

=P-R=UI-R（3）

F=NBiLsinβ（4）

T=FA =ANBiLsinβ（5）

其中：

n……转速

……输出功率

P……电机总功率

I……电机总电流

R……电路等效电阻

T……力矩

F……电磁力（安培力）

A……转子绕组等效力臂

N……绕组匝数

B……磁场强度

I……通过导线电流

L……单匝通电导线长度

Sinβ……导线与磁场的夹角

对于一款产品，电压是已知的，要使两款不同绕组的电机总功率相同，从式（2）中可判定I相同。从式（3）中可知与电路总电阻有关，要达到输出功率相同，则必须满足R相同。对于同一款电机所用材料一样，可将R等效为电枢电阻。