[实用新型]一种有刷直流电机

说明书

本实用新型提供了一种有刷直流电机，包括定子和转子，定子的多对定子磁极沿壳体的圆柱形腔体的内壁均匀分布，转子的铁芯设置在圆柱形腔体内，其具有沿圆周方向均匀分布的多个铁芯齿，相邻的铁芯齿限定铁芯槽，绕组布置在所述铁芯槽中，绕组经由换向器和电刷接收直流电流。当任一铁芯齿的中心线位于一对相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置时，其它铁芯齿的中心线均不处于其余相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置。相对于一对定子磁极的情况，本实用新型的电机的绕组节距显著减小，导线的无效部分减少，提高了材料的利用率；而且，转子的齿槽转矩减小，电机振动和噪音问题得以改善。

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种有刷直流电机。

背景技术

有刷直流电机是一种典型的直流电机，其具有结构简单、运行平稳、易于控制、成本低廉等优点，可用于运动器材、车辆、家电等领域。有刷直流电机包括定子和转子。定子安装有固定的永磁铁磁极和电刷，磁极产生磁场。转子包括铁芯、绕组和换向器，绕组绕制在铁芯槽内。直流电源经由电刷和换向器向绕组输入直流电流，在磁场的作用下产生转动力矩，驱动转子相对于定子转动。

在现有技术的有刷直流电机中，转子铁芯槽数多为偶数，磁极对数多为一对，这种电机具有诸多问题。图1示出了现有技术的有刷直流电机的端视图，其中，定子磁极对数P＝1，转子铁芯槽数Z＝16，电机极距Z/(2P)＝8，电机节距y＝8。电机极距指相邻的两个磁极之间的距离，可用每个磁极下所占的铁芯的槽数来表示；电机节距指一个线圈的两个有效边所跨占的槽数，为使电机性能最佳，电机节距应接近电机极距。如图2所示，现有技术的有刷直流电机中，单个线圈跨过8个铁芯槽布置，使得位于转子一端的无效部分较长，绕线利用率低，绕线用量大，制造成本高。

另外，这种电机的齿槽转矩较大。齿槽转矩是永磁体与转子齿间相互作用力的切向分量的波动引起的。在电机内外径、转子尺寸及磁钢性能等参数相同情况下，电机的齿槽转矩幅值随着每个机械周期内齿槽转矩的周期数N增大而减小。图3示出了现有技术的有刷直流电机的齿槽转矩曲线，在一个机械周期内，该电机的齿槽转矩的周期数N为16，齿槽转矩的幅值高达～230mN·m。这一齿槽转矩导致电机在运行中出现显著的转矩和转速波动，使电机产生不利的振动和噪声。

针对现有技术的不足，本实用新型期望提供一种能够减少绕线用量、降低振动和噪声的新型有刷直流电机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术所造成的至少一个问题。为此，本实用新型提供了一种有刷直流电机，包括：定子，包括壳体和多对定子磁极，所述多对定子磁极沿壳体的圆柱形腔体的内壁均匀分布；转子，包括铁芯和绕组，铁芯设置在所述圆柱形腔体内，其具有多个铁芯齿，所述多个铁芯齿沿圆周方向均匀分布，相邻的铁芯齿限定铁芯槽，绕组布置在所述铁芯槽中。绕组电连接至换向器，换向器可滑动地接触电刷，电刷电连接直流电源，绕组中的电流和定子磁极的磁场相互作用，驱动转子转动。当任一铁芯齿的中心线位于一对相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置时，其它铁芯齿的中心线均不处于其余相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置。

根据本实用新型的有刷直流电机，相对于现有技术中一对定子磁极的情况，具有多对定子磁极的电机的绕组节距显著减小，导线的无效部分减少，提高的材料的利用率。而且，在该电机中，不存在多个铁芯齿的中心线同时位于多个相邻定子磁极中间的非稳定平衡位置处，由于在铁芯齿波动偏离非稳定平衡位置回产生齿槽转矩，本实用新型的电机中不存在来自多个铁芯齿的齿槽转矩的叠加增强，导致齿槽减小，电机振动和噪音问题得以改善。

可选地，所述铁芯槽的槽数Z为奇数，并且，所述槽数Z不是所述多对定子磁极的对数P的整数倍。由此，两个非稳定平衡位置之间的夹角为n×360/2P(n为正整数)，相邻两个铁芯齿的中心线之间的夹角为360/Z，二者的商不是整数，由此，在任一位置，所述多个铁芯齿中，仅存在一个铁芯齿的中心线恰好位于非稳定平衡位置处。