CN101420154A - 电动机换向器 - Google Patents

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Abstract

一种电动机换向器10，其包括导电电刷体14和设置在电刷体14上的用于接合电动机绕组44的至少一个导电可折叠柄脚16。该可折叠柄脚16具有在电刷体14上或其附近的近端18和远离近端18的远端22。在从电刷体14的电刷接触表面24偏离的可折叠柄脚16上或其附近设置有导线容纳部分30，以便当折叠柄脚16时该导线容纳部分为绕组44提供预定缝隙56。

Description

电动机换向器
技术领域
本发明涉及一种电动机换向器。
背景技术
滑环是旋转电连接器，其广泛使用在电动机上以在电动机固定机壳和旋转电枢之间传送电力。直流电动机使用的滑环称为换向器，用于反转电流方向。
换向器的类型有圆柱型的和平面型的。圆柱型(或圆型)换向器由绝缘的、沿轴向定向的导电片制成。平面型(扁平型)换向器由绝缘的、沿径向定向的导电片制成。通常具有电刷形式的电接触件在旋转换向器片上摩擦或滑动以形生电连接。这些换向器片连接到缠绕在电动机转子芯上的绕组，由此作为旋转切换器以便反转电流。在直流电动机中，这种切换使所产生的磁场反向，因此使电动机保持旋转。
由于铜是良导体且相当耐用，转子芯上的导线绕组通常是铜的。然而，由于成本增长，正在研究替代物。
这样一种替代物是铝的使用。铝是铜的廉价替代物，但相当易碎。绕组可以完全由铝制成，或者可以是镀铜铝芯。当将电动机的铝绕组连接到换向器片的柄脚(tang)时，通常，当将柄脚卷曲到导线上并熔合时，铝导线将被损害和切断。在电动机生产期间，这导致相当高的废品率，不利于节约成本。
发明内容
本发明设法提供该问题的解决方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种电动机换向器，其包括导电电刷体和在电刷体上设置的用于接合电动机绕组的至少一个导电可折叠柄脚，该可折叠柄脚具有在电刷体上或其附近的近端和远离近端的远端，其特征在于，在从电刷体的电刷接触表面偏离的可折叠柄脚上或其附近的有预制的导线容纳部分，以便当折叠柄脚时该导线容纳部分为绕组提供预定缝隙。
优选地，该导线容纳部分是台阶和斜坡中的一种。
优选地，所述台阶或斜坡设置在邻近电刷体的可折叠柄脚和邻近可折叠柄脚的电刷体中的至少一个上。
优选地，所述台阶或斜坡设置在与电刷体间隔开的可折叠柄脚和电刷体中的至少一个上。
优选地，该可折叠柄脚为钩形。
优选地，所述台阶或斜坡是由相对于电刷体的电刷接触表面偏离的柄脚的近端形成的。
优选地，该柄脚的该偏离是在换向器的径向向内方向。
优选地，当折叠时，可折叠柄脚在近端处的内表面相对于电刷体的电刷接触表面偏离。
优选地，当柄脚被折叠且与电刷接触表面接触时，可折叠柄脚的内表面与电刷接触表面间隔开。
优选地，该导线容纳部分是或包括倒角。
优选地，所述导线容纳部分是或形成凹槽的一部分。
优选地，所述导线容纳部分是或包括止块。
优选地，电刷体是用于直流电动机的换向器片的一部分。
优选地，可折叠柄脚包括从近端向远端延伸的纵向边缘，该纵向边缘包括倒角或圆角部分。
优选地，该纵向边缘是内部边缘。
根据本发明的第二方面，提供了一种电动机，其包括电动机机壳，设置在电动机机壳中的定子，具有由机壳可旋转支撑的轴和安装在轴上的转子芯的转子，缠绕在转子芯上的导电绕组，根据本发明第一方面的电动机换向器，和与电刷体接触的电刷装置，可折叠柄脚处于折叠状态，以及至少一个绕组穿过由导线容纳部分形成的预定缝隙。
优选地，绕组是或包括铝。
附图说明
仅用于示范目的，现在参考附图更加详细地描述本发明，在附图中：
图1示出根据本发明第一方面的换向器片的第一实施例的侧视图；
图2是图1所示换向器片的放大部分，示出电刷体端部和可折叠柄脚；
图3示出处于折叠状态的可折叠柄脚；
图4示出具有多个换向器片的电动机的横截面；
图5示出根据本发明第一方面的换向器片的第二实施例；以及
图6至11示出根据本发明第一方面的换向器片的第三至第八实施例。
具体实施方式
首先参考附图的图1至图3，以换向器片(commutator segment)12的形式示出了换向器10的一部分。该片12包括长型电刷体14和设置在电刷体14一个端部处的可折叠钩形柄脚16。电刷体14和柄脚16通常由导电的、有延展性的材料(诸如铜)制成。
可折叠柄脚16包括在电刷体14的一个轴向端部20上形成的近端18、和远离近端18的自由远端22。
可折叠柄脚16的近端18在电刷体14的所述轴向端部20上形成为在换向器10的径向向内方向上偏离电刷体14的电刷接触表面24。倒角26形成在与该可折叠柄脚16的近端18邻近的电刷体14的边缘28上，该边缘28限定了电刷接触表面24的边界。倒角26由此提供了从电刷体14的电刷接触表面24到可折叠柄脚16的台阶或斜坡30。
参考图4，其示出了直流电机32，诸如是电动机或发电机，其中使用了上述换向器片12，该直流电机32包括机壳34、设置在机壳34中的定子36、以及转子38，该转子38具有由机壳34可旋转支撑的轴40和安装在轴40上的转子芯42。将导电的导线绕组44缠绕在转子芯42上，绕组44是由铝制成的或包括铝，诸如具有铝芯的镀铜导线。将该分段的换向器10设置在轴40上以随其旋转，并且提供电刷装置48以电接触换向器10，通常将电刷装置48安装在封闭该机壳34的端盖50上。
该分段(segmented)换向器10包括多个上述换向器片12，该多个换向器片12沿轴向定向，且彼此平行地沿周向布置在电绝缘材料基座52上。这些换向器片12优选布置成使得该可折叠柄脚16最接近转子芯42。
虽然上面描述了开口环型换向器，但是，该换向器片也可以是扁平型或平面型换向器的一部分。
在制造期间，全铝或铝芯绕组44经过每个可折叠柄脚16周围，然后折叠柄脚16，使得远端部分22接触电刷体14的电刷接触表面24，如图3所示。通常该可折叠柄脚16镀有焊料，以协助导线绕组44和柄脚16之间的电和机械接触。最后应用熔合过程，以在柄脚16和绕组44之间形成坚固接触，并防止柄脚16再打开。该焊料填充绕组44和柄脚16之间的任何小空隙，以便增加接触强度并减小该接合点的电阻。该熔合过程使用电流来加热柄脚16，以便使其更易于弯曲，并烧掉绕组44上与柄脚16接触处的绝缘涂层，并软化导线以便与柄脚16密切接触。该热量还使该焊料熔化。
该熔合过程由此使绕组44变形，这利用可折叠柄脚16的内表面54有效地使该绕组被捕获并夹紧到换向器片12。然而，因为可折叠柄脚16的内表面54相对于电刷接触表面24偏离而形成的台阶或斜坡30，当柄脚16处于折叠状态时，保持了一预定的内缝隙56。该缝隙56具有足够的尺寸，以便在没有损伤或切断的情况下允许绕组44变形并牢固地夹紧就位。
参考图5，示出了换向器片的柄脚的变型。在该第二实施例中，除台阶或斜面130外，换向器片112的可折叠柄脚116具有一个或两个内部边缘158，该一个或两个内部边缘158沿它们的纵向范围是倒角或圆角的。这有利于去除在折叠和熔合过程期间可能切入绕组44的软材料的任何尖锐边缘。
在全部其它方面中，该换向器片112与参考第一实施例中描述的一样。
应该明白的是，柄脚116还可以具有或可替代地具有与该内部边缘158相对的一个或多个外部纵向边缘，其是倒角或圆角的。这有利于在缠绕期间或使用电动机期间防止通过摩擦或磨损造成的破裂。
虽然所描述的第一实施例具有设置在电刷体14的边缘上的倒角26，如图6所示，换向器片212的第三实施例可以在柄脚216的近端218处设置台阶或斜坡230(例如倒角226)。这样的效果是在柄脚216本身内形成凹槽以容纳绕组。
不同于倒角26、226，可以从柄脚316的近端318且部分地沿电刷体314提供更加明显的斜坡330或肩角。换向器片312的该第四实施例在图7中示出。
与在该换向器片的纵向方向是笔直的倒角26相似，可以在电刷体414的邻近柄脚416近端418的轴向表面上、在横向范围上形成圆角边缘426，该圆角边缘426在该片412纵向方向上是弓形的。然而，柄脚416的近端418保持从电刷体414的电刷接触表面424的偏离。换向器片412的该第五实施例在图8中示出。
该圆角边缘426在该片412的横向上也可以是弓形的。
与如上所述的倒角226实际上是在可折叠柄脚216的近端218上形成的一样，柄脚516的近端518可以包括圆角边缘526，与第五实施例相似。再次，这有效地提供了邻近柄脚516的近端518的凹槽，以便至少部分地容纳绕组。换向器片512的该第六实施例在图9中示出。
图10示出了换向器610的片612的第七实施例。再次，该实施例与上述的相似，不同之处在于在电刷体614的电刷接触表面624与在可折叠柄脚616的近端618处的内表面654之间的该偏离是明确确定的台阶。
图11示出换向器片712的第八实施例。在该实施例中，为了获得用于导线绕组44的所需内部缝隙756，可折叠柄脚716的自由远端部分722包括在柄脚716的内表面754上形成的突出止块730。该止块730横向于柄脚716的纵向范围横向突出，以便当柄脚716处于折叠状态时止块730邻接该电刷接触表面724，由此，该内表面754确定了用于导线绕组44的缝隙756。
在该第八实施例中，止块730是在预制的导线容纳部分上。当柄脚716处于未折叠和直线状态时，止块730在柄脚716的纵向方向上偏离出电刷接触表面724。
另外，当柄脚716处于未折叠和直线状态时，止块730在上方突出且由此偏离出电刷接触表面724的平面。
可以认为止块730是设置在柄脚716的内表面754上的台阶。在这种情况中，该台阶与电刷体714隔开或远离。
虽然确定了台阶，但是该止块730可以是任何轮廓，包括确定斜坡。
代替在柄脚的远端部分，该突出止块设置在电刷体上也是可行的。
虽然上面描述了换向器片，但是也可以将该偏离的可折叠柄脚实现为用于交流电动机或发电机的交流滑环的一部分。
虽然建议使用铝或镀铝绕组，但是也可以考虑除铜之外的其它导电材料，诸如贵金属，例如，银和金。
上述台阶或斜坡可以形成凹槽或狭槽的一部分，该凹槽或狭槽可以部分地或完全地在该可折叠柄脚内形成。该凹槽或狭槽的尺寸设置成可容纳绕组直径的一部分。
该台阶或斜坡的目的是在从换向器片的电刷接触表面偏离的可折叠柄脚上或其附近提供预制的导线容纳部分，以便当折叠柄脚时提供用于至少部分地容纳绕组的空间。在换向器环的情况中，该偏离是在远离电刷接触表面的径向向内(在使用时)的方向上。
虽然建议台阶或斜坡适于形成该导线容纳部分，但是也可以使用任何适当的轮廓或结构。
第二实施例的可折叠柄脚的倒角或圆角纵向边缘可以应用于任何所述实施例的可折叠柄脚。
由此能够提供具有固定或夹紧绕组的可折叠柄脚的换向器，而不会使绕组过度变形，过度变形将导致破裂。因此，明显减小在制造期间的废品率，而且可以使用更加经济的、可能更加脆弱的材料来形成绕组。
仅以示范的目的给出了上述实施例，在不偏离由所附权利要求确定的本发明范围的条件下，各种其它修改对本领域技术人员是显而易见的。
因此，可以看出本发明创造了一种用于电动机的换向器，特别是可以使用诸如铝或铜覆铝导线的软绕组导线的小尺寸的、迷你型的、分数马力或亚分数马力的直流电动机。

Claims (17)

1.一种电动机换向器(10)，包括导电电刷体(14；314；414；614；714)和设置在该电刷体(14；314；414；614；714)上的用于接合电动机绕组(44)的至少一个导电可折叠柄脚(16；116；216；316；416；516；616；716)，该可折叠柄脚(16；116；216；316；416；516；616；716)具有在电刷体(14；314；414；614；714)上或其附近的近端(18；218；318；418；518；618)以及远离该近端(18；218；318；418；518；618)的远端(22；722)，其特征在于，在该可折叠柄脚上或其附近的预制的导线容纳部分(30；130；230；330；730)，该预制的导线容纳部分(30；130；230；330；730)偏离出电刷体(14；314；414；614；714)的电刷接触表面(24；424；624；724)，以便当折叠该柄脚(16；116；216；316；416；516；616；716)时该导线容纳部分(30；130；230；330；730)为绕组(44)提供预定缝隙(56；756)。
2.如权利要求1所述的电动机换向器(10)，其中，该导线容纳部分是台阶和斜坡(30；130；230；330；730)中的一种。
3.如权利要求2所述的电动机换向器(10)，其中，所述台阶或斜坡(30；130；230；330；730)设置在邻近电刷体(14；314；414；614；714)的可折叠柄脚(16；116；216；316；416；516；616；716)和邻近可折叠柄脚(16；116；216；316；416；516；616；716)的电刷体(14；314；414；614；714)中的至少一个上。
4.如权利要求2所述的电动机换向器(10)，其中，所述台阶或斜坡(730)设置在与电刷体(714)间隔开的可折叠柄脚(716)和电刷体(714)中的至少一个上。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的电动机换向器(10)，其中，该可折叠柄脚(16；116；216；316；416；516；616；716)是钩形的。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的电动机换向器(10)，其中，所述台阶或斜坡(30；130；230；330)是由相对于电刷体(14；314；414；614)的电刷接触表面(24；424；624)偏离的柄脚(16；116；216；316；416；516；616)的近端(18；218；318；418；518；618)形成的。
7.如权利要求6所述的电动机换向器(10)，其中，该柄脚(16；116；216；316；416；516；616)的该偏离是在换向器(10)的径向向内方向上。
8.如权利要求1至4中任意一项所述的电动机换向器(10)，其中，当折叠时，该可折叠柄脚(16；116；216；316；416；516；616)在近端(18；218；318；418；518；618)处的内表面(54；654)相对于电刷体(14；314；414；614)的电刷接触表面(24；424；624)偏离。
9.如权利要求1至4中任意一项所述的电动机换向器(10)，其中，当柄脚(716)被折叠且与电刷接触表面(724)接触时，该可折叠柄脚(716)的内表面(754)与该电刷接触表面(724)间隔开。
10.如权利要求1至4中任意一项所述的电动机换向器(10)，其中，所述导线容纳部分(30；130；230；330)是或包括倒角(26；126；226；326)。
11.如权利要求1至4中任意一项所述的电动机换向器(10)，其中，所述导线容纳部分(30；130；230；330；730)是或形成凹槽的一部分。
12.如权利要求1至4中任意一项所述的电动机换向器(10)，其中，所述导线容纳部分(730)是或包括止块。
13.如权利要求1至4中任意一项所述的电动机换向器(10)，其中，该电刷体(14；314；414；614；714)是用于直流电动机的换向器片(12；112)的一部分。
14.如权利要求1至4中任意一项所述的电动机换向器(10)，其中，该可折叠柄脚(116)包括从近端向远端延伸的纵向边缘，该纵向边缘包括倒角或圆角部分(158)。
15.如权利要求14所述的电动机换向器(10)，其中，该纵向边缘是内部边缘(158)。
16.一种电动机(32)，包括电动机机壳(34)、设置在电动机机壳(34)内的定子(36)、具有由机壳(34)可旋转支撑的轴(40)和安装在该轴(40)上的转子芯(42)的转子(38)、缠绕在转子芯(42)上的导电绕组(44)、如权利要求1至4任意一项所述的换向器(10)、和与电刷体(14；314；414；614；714)接触的电刷装置(48)，并且该可折叠柄脚(16；116；216；316；416；516；616)处于折叠状态，至少一个绕组(44)穿过由该导线容纳部分(30；130；230；330；730)形成的该预定缝隙(56；756)。
17.如权利要求16所述的电动机(32)，其中，该绕组(44)是或包括铝。
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