CN104079133A - 直流电机 - Google Patents

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孙国伟
罗庆斌
张红卫
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Abstract

本发明提供一种直流电机，包括定子及容置在该定子中的转子。该定子包括电刷、金属外壳、以及固定至该外壳内壁的永磁极。该转子包括转轴、固定至该转轴的转子铁芯、固定至该转轴并与该电刷滑动接触的换向器、以及缠绕至该转子铁芯并电连接至该换向器的线圈。该转子还包括一个绝缘的套设至该转轴的轴套，该定子铁芯套设至该轴套而固定至该转轴。该轴套在转轴与转子铁芯之间起到阻碍转子线圈所引起的高频信号耦合至转轴的作用，从而可降低整个直流电机的电磁干扰。

Description

直流电机
技术领域
本发明涉及直流电机，尤其涉及具有轴套的直流电机。
背景技术
目前，处于安全考虑，跟交流电机相关的安全规范中有规定，当加载至交流电机的电压超过一定值时，需在交流电机的转轴与转子铁芯之间设置厚度与该电压对应的绝缘轴套，以防止转轴漏电。而在直流电机不存在类似的问题因此也无类似的规定。为了节省成本，直流电机中的转轴及转子铁芯之间便通常不会设置轴套。然而在与安全领域不同的电磁干扰领域申请人发现，此种直流电机在接通直流电源的工作过程中，频繁变换极性的转子线圈所引起的高频信号会很容易地耦合至转轴而从转轴辐射出去，如此，造成整个直流电机的电磁干扰较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电磁干扰较小的直流电机。
一种直流电机，包括定子及容置在该定子中的转子。该定子包括电刷、金属外壳、以及固定至该外壳内壁的永磁极。该转子包括转轴、固定至该转轴的转子铁芯、固定至该转轴并与该电刷滑动接触的换向器、以及缠绕至该转子铁芯并电连接至该换向器的线圈。该转子还包括一个绝缘的套设至该转轴的轴套，该定子铁芯套设至该轴套而固定至该转轴。
本发明的直流电机中，由于转轴与定子铁芯之间设置了轴套，该轴套在转轴与转子铁芯之间起到阻碍转子线圈所引起的高频信号耦合至转轴的作用，从而降低了整个直流电机的电磁干扰。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的直流电机的剖视示意图。
图2为图1的直流电机的部分分解示意图。
图3为图1的直流电机沿轴向的剖视示意图。
图4为图1的直流电机沿垂直轴向的方向的剖视示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为了便于清晰描述，而并不限定比例关系。
请参阅图1至图4，本发明的较佳实施方式的直流电机10包括一个定子20以及一个容置在定子20中的转子30。定子20包括杯状的金属外壳22、固定至外壳22内壁的永磁极24、固定至外壳22的开口的端盖26、以及可滑动地设置在端盖26中的电刷28。
转子30包括两端分别可转动地安装至外壳22以及端盖26的金属转轴31、套设固定至转轴31的绝缘轴套32、套设固定至轴套32的转子铁芯33、固定至转轴31并与电刷28滑动接触的换向器34、以及缠绕至转子铁芯33并电连接至换向器34的线圈35(图2中仅示出一个线圈)。
工作过程中，直流电源通过电刷28及换向器34加载至对应的线圈35，线圈35产生与永磁极24相互作用的磁场，在磁场的作用下转子30开始转动。转动过程中，换向器34随着转动使其它的线圈35通电而产生与永磁极24相互作用磁场，以维持转子30持续旋转。
在上述工作过程中，转子30的转速可高达上千转，因此，各个线圈35中的电流的导通及截止切换的速度非常快，容易产生高频信号。由于线圈35缠绕在转子铁芯33上，因此，各线圈35产生的高频信号将会通过转子铁芯33耦合至与其相邻的转轴31及外壳22上。
在本发明中，轴套32设置在转轴31与转子铁芯33中间，转子铁芯33、转轴31以及其间的轴套32因此形成一个第一电容。相对于现有技术转子铁芯33与转轴31直接接触而使得线圈35产生的高频信号通过转子铁芯33几乎全部耦合至转轴31的情况，上述第一电容可有效阻碍高频信号向转轴31的耦合，从而有效降低了转轴31上的电磁辐射。
实际上，外壳22、转子铁芯33以及期间的间隙会形成一个第二电容。由于实际使用马达10的过程中，外壳22通常接地，而地对高频信号有很好的吸收作用。
根据电容计算公式：C=εA/d，其中ε为介电常数，A为面积，d距离，C1越小高频信号越难耦合至转轴31。这就要求轴套32的厚度（即公式中的d）越大越好。然而，受限于流电机10的体积，轴套32的厚度不可能做得太大。根据实际测试，C2/C1在0.1至50之间，优选在0.5至10之间时，能在电磁辐射、马达性能、生产成本等方面取得较佳的平衡。更优选地，C2/C1在1至5之间时，可以使更多的高频信号耦合至外壳22而被地吸收，更进一步降低转轴31上的电磁辐射。
优选地，请结合图4，转轴31的外壁向外延伸出多个大致沿轴向方向延伸的凸条36，轴套32通过注射成型的方式模制至转轴31。各凸条36使得轴套32与转轴31之间的接触面积更大，进而使得轴套32与转轴31的结合更紧密，同时还可防止轴套32相对转轴31转动。
优选地，转子铁芯33面向轴套32的内表面大致沿轴向开设有多个凹槽37，轴套32的外表面设置有容置在对应的凹槽37中的凸起38。如此，可有效防止转子铁芯33相对轴套32转动的同时。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种直流电机，包括：
定子，其包括电刷、金属外壳、以及固定至该外壳内壁的永磁极；及
容置在该定子中的转子，其包括转轴、固定至该转轴的转子铁芯、固定至该转轴并与该电刷滑动接触的换向器、以及缠绕至该转子铁芯并电连接至该换向器的线圈；
其特征在于：该转子还包括一个绝缘的套设至该转轴的轴套，该定子铁芯套设至该轴套而固定至该转轴。
2.如权利要求1所述的直流电机，其特征在于，该转子铁芯、转轴以及其间的轴套形成一个容值为C1的第一电容，该外壳、转子铁芯以及期间的间隙形成一个容值为C2的第二电容，并且C1<C2。
3.如权利要求2所述的直流电机，其特征在于，1<C2/C1<5。
4.如权利要求1所述的直流电机，其特征在于，该转子铁芯、转轴以及其间的轴套形成一个容值为C1的第一电容，该外壳、转子铁芯以及期间的间隙形成一个容值为C2的第二电容，0.1<C2/C1<50。
5.如权利要求4所述的直流电机，其特征在于，0.5<C2/C1<10。
6.如权利要求1所述的直流电机，其特征在于，该转轴的外壁向外延伸出多个大致沿轴向方向延伸的凸条，该轴套通过注射成型的方式模制至该转轴。
7.如权利要求1所述的直流电机，其特征在于，该转子铁芯面向该轴套的内表面大致沿轴向开设有多个凹槽，该轴套的外表面设置有容置在对应的凹槽中的凸起。
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