专利名称：一种双层绕组的空心杯直流伺服电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种空心杯转子直流伺服电动机，特别涉及空心杯型转子绕组的结构改进。
背景技术：
早期的空心杯转子多采用斜绕组形式，及将绕组展开成平面时，导线与水平向成一角度斜向并列分布。这种形式的绕组的导线是任意挂布的，导线之间间距不均匀，有错线、叠线现象。当存在错线或叠线时，通电后导线之间所产生的电动力矩不能均匀分布，一部分电动力矩相互抵消，且产生的热量不能快速而有效地散出，降低了伺服电动机的工作效率。
为了克服上述缺陷，人们对空心杯转子的导线布局进行了改进，设计出了一种绕组导线呈菱形并列分布的空心杯转子。这种空心杯转子的导线在空间分布均匀，无错线、叠线现象。通电时，各菱形导线框之间电动力一致分布，无抵消作用，且整齐的线圈易于散热。采用这种空心杯转子的直流伺服电动机转矩输出非常平稳，效率可达到75％左右。
目前，包括上述两种空心杯转子直流伺服电动机在内的现有空心杯型转子绕组都是单层绕组结构，一般经过绕制、展平、卷筒、成型、固化等工序制作形成。这种单层绕组结构的空心杯型转子绕组的壁厚较薄，在电动机电磁区径向尺寸搭配上不太合理，空间利用不够充分，导致电动机的输出功率偏小、效率偏低。
发明内容
为了克服电动机电磁区径向尺寸搭配不合理以及空间利用的不足，本实用新型提供一种双层绕组结构的空心杯直流伺服电动机。这种结构的转子绕组，可以使电动机内部的电磁区径向尺寸搭配更加合理、空间利用更加充分，从而增加电动机的输出功率、提高电动机的效率。
本实用新型的空心杯直流伺服电动机，同样包括磁轭、磁钢、空心杯转子、换向片、电刷和电机轴。空心杯转子直接装在电机轴上，空心杯转子在磁轭和磁钢之间的间隙中转动。本实用新型在解决其技术问题时所采用的技术方案是空心杯转子绕组由内、外两层绕组套接构成，内、外两层绕组抽头可以按照并联方式连接成回路，也可以按照串联方式连接成回路。
内、外两层绕组可通过控制绕组内外径直接套在一起。但为了最大限度地利用空间，并避免在套接的过程中损伤电磁线的漆层而导致绕组短路，内层绕组的外径最好小于外层绕组的内径，两者之间单边间距控制在0.02～0.08毫米之间。此时，内、外层绕组可通过粘胶加以固定。
本实用新型的双层绕组结构既适用于斜形绕组，也适用于菱形绕组。
本实用新型的有益效果是在电动机内部电磁区径向尺寸搭配上，增加了绕组所占的空间，绕组的壁厚相当于两个单层绕组壁厚之和。虽然磁钢所占的空间有所减小，但是磁钢空间减小对电动机性能的负面影响要小于绕组空间增加对电动机性能的正面影响，所以本实用新型电动机与现有空心杯直流伺服电动机相比，输出功率与效率都显著提高，效率可达到80％～85％。
以下结合附图和实施对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型双层绕组的结构示意图，其中1为内层绕组，2为外层绕组。
图2是本实用新型内、外层绕组的串联方式连接示意图。
图3是本实用新型内、外层绕组的并联方式连接示意图。
具体实施方式
本实用新型的空心杯直流伺服电动机，包括磁轭、磁钢、空心杯转子、换向片、电刷和电机轴。空心杯转子直接装在电机轴上，空心杯转子在磁轭和磁钢之间的间隙中转动。如图1所示，空心杯转子绕组包括内层绕组1和外层绕组2，外层绕组2套接在内层绕组1的外面。这种双层结构的空心杯转子绕组可通过下述方法制作而成按照单层绕组的制作工艺，经过绕制、展平、卷筒、成型工序制作两个单层绕组；然后，经过套圈工序，按照预先设计的内、外径关系将两个单层绕组套在一起；然后，按照串联或并联的要求连接两个单层绕组抽头；最后经固化工序即可得到一个使用两个单层绕组经套接而成的双层绕组。
内、外两层绕组抽头可以按照并联方式连接成回路，也可以按照串联方式连接成回路。
在图2、图3中，定义每个抽头的编号为XXXX，其中第一个X代表内、外层绕组，分别用N、W表示，第二个X代表绕组的内、外侧，分别用N、W表示，第三、四个X代表按顺时针方向的顺序号01、02、……。
在图2所示的实施例中，双层绕组按照串联方式联接。此时，NN01抽头与WW01抽头连接、NN02抽头与WW02抽头连接、NN03抽头与WW03抽头连接、NN04抽头与WW04抽头连接、NN05抽头与WW05抽头连接，然后将NW01抽头与WN02抽头连接、NW02抽头与WN03抽头连接、NW03抽头与WN04抽头连接、NW04抽头与WN05抽头连接、NW05抽头与WN01抽头连接。
在图3所示的实施例中，双层绕组按照并联方式连接。此时，NW01抽头、WW01抽头、NN02抽头和WN02抽头连接在一起，NW02抽头、WW02抽头、NN03抽头和WN03连接在一起，NW03抽头、WW03抽头、NN04抽头和WN04抽头连接在一起，NW04抽头、WW04抽头、NN05抽头和WN05抽头连接在一起，NW05抽头、WW05抽头、NN01抽头和WN01抽头连接在一起。
本实用新型电动机在内部电磁区径向尺寸搭配上，增加了绕组所占的空间，绕组的壁厚相当于两个单层绕组壁厚之和。虽然磁钢所占的空间有所减小，但是磁钢空间减小对电动机性能的负面影响要小于绕组空间增加对电动机性能的正面影响，所以本实用新型电动机与现有空心杯直流伺服电动机相比，输出功率与效率都显著提高。
权利要求1.一种双层绕组的空心杯直流伺服电动机，包括磁轭、磁钢、空心杯转子、换向片、电刷和电机轴，空心杯转子直接装在电机轴上，空心杯转子在磁轭和磁钢之间的间隙中转动，其特征是空心杯转子绕组包括内层绕组(1)和外层绕组(2)，外层绕组(2)套接在内层绕组(1)的外面。
2.根据权利要求1所述的空心杯直流伺服电动机，其特征是内、外两层绕组抽头按照并联方式连接成回路。
3.根据权利要求1所述的空心杯直流伺服电动机，其特征是内、外两层绕组抽头按照串联方式连接成回路。
4.根据权利要求1或2或3所述的空心杯直流伺服电动机，其特征是内层绕组(1)的外径小于外层绕组(2)的内径，两者之间单边间距在0.02～0.08毫米之间；内、外层绕组(1、2)通过粘胶加以固定。
专利摘要本实用新型公开了一种双层绕组的空心杯直流伺服电动机。这种电动机包括磁轭、磁钢、空心杯转子、换向片、电刷和电机轴，空心杯转子绕组由内、外两层绕组套接构成，内、外两层绕组抽头可以按照并联方式连接成回路，也可以按照串联方式连接成回路。在电动机内部电磁区径向尺寸搭配上，增加了绕组所占的空间，绕组的壁厚相当于两个单层绕组壁厚之和。虽然磁钢所占的空间有所减小，但是磁钢空间减小对电动机性能的负面影响要小于绕组空间增加对电动机性能的正面影响，所以本实用新型电动机与现有空心杯直流伺服电动机相比，输出功率与效率都显著提高，效率可达到80％～85％。
文档编号H02K23/26GK2802832SQ200520112110
公开日2006年8月2日 申请日期2005年6月30日 优先权日2005年6月30日
发明者张和平, 赵尊, 杜宇, 张振军 申请人:北京奕山科技有限公司