CN101740985B - 换向器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种换向器及其制造方法，该换向器包括绝缘的柱状换向器基体(2)、安装到换向器基体(2)的若干换向器片(3)、若干连接片(4)和环形变阻(5)，其中，换向器片(3)的一端具有挂钩(32)，环形变阻(5)安装在换向器的带挂钩端，换向器片(3)的带钩端通过连接片(4)电连接到环形变阻(5)的对应电极(51)。本发明的换向器是安装和固定环形变阻之后才装配到转子中以及随后将线圈的线端焊接换向器片的挂钩，避免了氧化膜的影响，便于焊接环形变阻，容易实施。另外，环形电阻与换向器片的带挂钩端电连接，更加靠近线圈，具有更好的EMC水平。

Description

换向器及其制造方法

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其涉及电机的换向器以及制造换向器的方法。

背景技术

图20是现有的换向器的示意图。如图20所示，该换向器包括换向器基体2’和若干换向器片3’。其中，换向器基体2’为绝缘的空心圆柱体，换向器基体2’同心地固定安装到电机转子的转轴1’，可随着转轴1’转动。换向器片3’均匀地安装到换向器基体2’，各个换向器片3’之间互相绝缘，换向器片3’的一部分嵌入到换向器基体2’以固定到换向器基体2’。换向器片3’的靠线圈端具有挂钩32’，线圈的线端4’焊接到挂钩32’。

换向器随着转子转动时，换向器片3’与静止的电刷进行滑动接触。当电刷滑过相邻的两个换向器片之间时，会产生电弧，这种电弧会对外部的电器设备产生电磁干扰(EMI)。另一方面，外界的电磁波也会对电机内部造成干扰，对电机造成损坏。因此，业内对包括电机在内的各种电器产品提出了EMC(电磁兼容)的要求，EMC包括防止对外界造成干扰的能力以及防止被外界干扰的能力。

为提高电机的EMC水平，通常构造图23所示的EMI/EMC电路，以防止对外界造成干扰以及防止被外界干扰。业内已经知道，EMI/EMC电路的变阻越靠近电机的线圈，EMI/EMC电路的性能越好。一种现有的方案是把变阻安装到电机的换向器，如图21和图22所示。其中，图21所示为安装有环形变阻5’的换向器，图22所示为环形变阻5’，实施时，线圈的线端4’焊接到换向器片3’的挂钩32’并将挂钩32’向上压扁之后，将环形变阻5’套在换向器的外表面，由压扁后的挂钩32’支撑环形变阻5’，环形变阻的电极51’的数量等于换向器片3’的挂钩32’的数量，每个电极51’分别焊接到一个挂钩32’，焊料52’起到电连接和机械连接的作用。

图21所示的方案的一个缺陷在于：线圈的线端4’焊接到换向器片的挂钩32’之后，会在线端4’以及挂钩32’表面形成一层氧化膜以防止线端4’和挂钩32’被氧化。因为该氧化膜是不导电的，所以很难将环形变阻的电极51’焊接到挂钩32’；即使焊接成功，也很难保证两者是导电连通的。此外，环形变阻5’安装在换向器片3’的外表面，容易受到外部的损害。

此外，图21所示的方案中，环形变阻的内环要大于换向器片围成的柱体，如果换向器极数较多或者提交较大，将会需要较大体积的环形变阻，而现有的环形变阻的烧结技术难以做到大尺寸的环形变阻。

为此，亟需提供一种具有EMC功能并便于制造的换向器。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有EMC功能并容易安装环形变阻的换向器。为此，本发明提供的换向器，包括绝缘的柱状换向器基体和安装在所述换向器基体外表面的若干换向器片，所述换向器片的一端具有向外伸出的挂钩，所述换向器片的带挂钩端还具有伸出的连接片，所述换向器还包括环形变阻安装在其带挂钩端，所述环形变阻具有若干电极，每个连接片均电连接到对应的一个电极。

本发明的另一个目的是提供一种制造上述换向器的方法，包括以下步骤：构造换向器片，所述换向器片的一端具有轴向伸出的齿和连接片；将若干所述换向器片固定到支撑台，所述若干换向器片围成环，所述换向器片之间互相隔开；向所述环内注塑以形成柱状的换向器基体；向外折弯所述齿以形成挂钩；将环形变阻安装到换向器的带挂钩端，将每个所述连接片焊接到所述环形变阻的对应的一个电极。

本发明还提供一种替换的制造上述换向器的方法，包括以下步骤：在第一片材的一侧边裁剪出若干均匀隔开的齿，朝一面折弯所述齿以形成挂钩，将所述第一片材卷成环状，使所述挂钩朝外，得到换向器环；将第二片材卷成环状，得到连接环，所述连接环的高度小于所述换向器环的高度，所述连接环的外径基本等于所述换向器环的内径；将所述连接环套到所述换向器环里面，使所述连接环的一端从所述换向器环的具有挂钩的一端伸出，焊接所述换向器环和连接环的重叠部分，每个挂钩至少对应一个焊点；通过注塑在所述换向器环与连接环的内部空间形成绝缘的换向器基体；沿所述换向器环和连接环轴向开槽，对应形成若干互相隔开的换向器片和若干互相隔开的连接片，每个换向器片具有一个挂钩并电连接到一个连接片；将环形变阻安装到所述连接环的伸出于所述换向器环的一端，将所述连接片焊接到环形变阻的对应的电极。

本发明还提供另一种替换的制造上述换向器的方法，包括以下步骤：在第一片材的一侧边裁剪出若干齿和若干连接片，所述齿和所述连接片交错排列，所述齿和连接片的数量均等于一个换向器的换向器片的数量；接着朝一面折弯所述齿以形成挂钩，将所述第一片材卷成环状，使所述挂钩朝外，得到换向器环；通过注塑在所述换向器环内部形成绝缘的换向器基体；沿所述换向器环轴向开槽，对应形成若干互相隔开的换向器片，每个换向器片具有一个挂钩以及一个连接片；将环形变阻安装到所述换向器环的带连接片的一端，将每个连接片焊接到所述环形变阻的对应电极。

与现有的换向器相比，本发明的换向器中，环形变阻的电极通过连接片与换向器片电连接，在焊接线圈的线端与换向器片的挂钩之前，就可以安装和固定环形变阻，避免了氧化膜的影响，便于焊接环形变阻，容易实施。另外，环形电阻与换向器片的带挂钩端电连接，更加靠近线圈，具有更好的EMC水平。

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

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。附图中：

图1和图2分别是本发明第一实施例中的换向器的立体示意图和纵剖视图；图3A和图3B分别是本发明第一实施例中的一种替换的换向器的纵剖视图和局部放大图。

图4至图7是制造本发明第一实施例的换向器的过程中各个半成品或者成品的示意图，其中：图4是换向器片的示意图；图5是图4所示的换向器片安装在支撑台上围成环的示意图；图6是在图5所示的环内注塑以形成换向器基体的示意图；图7是构造换向器片的挂钩的示意图。

图8至图11分别是本发明第二实施例的换向器的爆炸图、立体示意图、主视图以及沿A-A面的剖视图。

图12至图19为制造本发明第二实施例的换向器的过程中各个半成品或者成品的示意图，其中：图12是用来构造换向器环的第一片材的示意图；13是该第一片材卷成的换向器环的示意图；图14是第二片材卷成的连接环的示意图；图15是连接环安装到换向器环里面的示意图；图16是图15所示的结合体内注塑了换向器基体后的示意图；图17是图16所示的结合体轴向开槽后的示意图；图18是换向器的成品的示意图。

图19是本发明用来制造换向器的另一种片材的示意图。

图20是现有的一种换向器的示意图；图21是现有的经过改进的换向器的示意图，图22是图21所示的换向器采用的环形变阻的示意图；图23是EMI/EMC电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细描述。

第一实施例

图1和图2分别是本发明第一实施例中的换向器的立体示意图和纵剖视图。参考图1和图2，该换向器包括换向器基体2、若干换向器片3、若干连接片4以及环形电阻5。其中，换向器基体2为柱状的绝缘体，换向器基体2中间有轴向通孔以安装转子的转轴。各个换向器片3之间互相隔开以实现绝缘，换向器片3包括主体31和挂钩32，所述主体31的内侧具有凸出的嵌入部33，所述嵌入部33固定嵌入到所述换向器基体2，所述挂钩32固定到所述换向器片主体31的带挂钩端并向外伸出。在本实施例中，连接片4与换向器片3是一体成型的，其中，连接片4一端(后文称为“固定端”)固定到换向器片主体31的带挂钩端，另一端(后文称为“伸出端”)从所述换向器片主体31的带挂钩端伸出，优选地，连接片4的伸出端沿着轴向或者近似于轴向伸出。所述环形变阻5安装在所述换向器的带挂钩端，每个所述连接片4的伸出端均电连接到所述环形变阻的对应的一个电极51，优选地，电极51与连接片4的伸出端焊接。

可见，在本实施例中，在焊接线圈的线端之前，环形变阻5就已经安装到换向器了，避免了氧化膜的影响，便于焊接环形变阻，容易实施。另外，由于环形电阻与换向器片的带挂钩端电连接，更加靠近线圈，具有更好的EMC水平。

作为一种优选方案，环形变阻5安装在所述若干连接片4的伸出端围成的区域内，所述环形变阻5的外侧表面与所述伸出端的内侧表面接触，所述电极51焊接到所述伸出端。这种设计便于安装环形变阻5，并且能否避免外界物体对环形变阻5的撞击和损害，同时也容易实现自动化焊接环形变阻5。此外，该优选方案中，环形变阻5的外环与换向器基体的外径差不多，这意味着即使换向器极数较多或者体积较大，本发明也不需要很大体积的环形变阻。

此外，还可以在换向器的带挂钩端安装绝缘的保护盖6，如图3A和图3B所示。保护盖6可以由橡胶制成，罩住连接片4的伸出端和环形变阻5，优选地，保护盖6的内壁紧贴连接片4的伸出端和环形变阻5的表面。保护盖6不但具有保护环形变阻5的功能，还具有保护线圈绕线的功能，避免连接片4的伸出端或者环形变阻5破坏线圈绕线的保护层。

再有，连接片4的伸出端可以略向外折弯，使得所述伸出端围成的空间区域呈喇叭状，该空间区域中，越远离所述换向器基体2处的内径越大。这种方案便于放置环形变阻5，便于在焊接之前定位环形变阻5。此外，作为一种替换方案，连接片4的伸出端也可以不向外折弯，而是通过换向器基体2的底面来定位环形变阻5，也就是说，安装环形变阻5时，使环形变阻5的一个端面抵到换向器基体2的底面。

在本实施例中，连接片4的固定端固定连接到换向器片主体31的内侧，但是本发明不局限于这种情况，例如，连接片4的伸出端可以连接到换向器片主体31的带挂钩端的端面。

下面结合图4至图7来阐述第一实施例中采用的制造方法。

首先构造如图4所示的带有连接片的换向器片。该换向器片包括主体31和固定到所述主体31一端的齿35，所述主体31内侧具有凸出的嵌入部33；连接片4的固定端固定到所述主体1的带齿35端，所述连接片4的伸出端从所述主体31的带齿35端伸出。

然后，如图5所示，将若干所述换向器片固定到支撑台，所述若干换向器片围成环。所用的换向器片的数量等于所想要的换向器的换向器片数量，环的大小对应于所想要的换向器的大小。换向器片之间互相隔开以实现绝缘。

接着，如图5所示，向换向器片围成的环内注塑以形成柱状的换向器基体2。这样，换向器片就固定地嵌入到换向器基体2了。然后，如图7所示，向外折弯所述齿35以形成挂钩32。最后，安装环形变阻5，并将各个连接片4的伸出端焊接到环形变阻5中的对应电极51，就得到如图1所示的换向器。

要说明的是，将齿35折弯成挂钩32这个步骤是可以提前或者延后的。例如，可以在构造换向器片时，就将齿35折弯以形成挂钩32。此外，在安装所述环形变阻5之前，可以略向外折弯所述连接片的伸出端，使得所述伸出端围成的区域中，越远离所述换向器基体2处的内径越大，以便于放置环形变阻5。再有，为了保证换向器片更稳固地嵌入到换向器基体2，在构造所述换向器片时，还可以在所述嵌入部33构造通孔34。

第二实施例

图8和图9分别是本发明第二实施例的换向器的爆炸图以及立体示意图，图10和图11分别是主视图和A-A纵剖面图。

参考图8至图11，本实施例的换向器与第一实施例的换向器的主要区别在于连接片4的形状。在本实施例中，连接片4和换向器片3是分开成型的，连接片4的宽度与换向器片3的主体31的宽度相仿。连接片4的固定端以焊接的方式固定到连接片3的主体31的带挂钩端的内侧。环形变阻5安装在连接片4的伸出端围成的区域内。连接片4的伸出端宽度缩小形成锯齿42，以便于焊接到环形变阻5的电极51。

下面结合图12至图18阐述本发明第二实施例中制造换向器的方法。

首先，如图12和图13所示，在片材7的一侧边裁剪出若干均匀隔开的齿35，齿35的数量等于所想要的换向器的换向器片的数量，接着朝一面折弯齿35以形成挂钩32，将第一片材7卷成环状，使挂钩32朝外，得到换向器环8。

类似地，如图14所示，将第二片材卷成环状，形成连接环9，连接环9的高度可以等于换向器环8的高度，但是最好小于换向器环8的高度。此外，如上所述，可以先在第二片材的一侧边裁剪出若干个锯齿42，再卷成连接片环9。

接着，如图15所示，将连接环9放置到换向器环8内侧，使连接环8的一端从换向器环8的具有挂钩32的一端伸出，锯齿42与挂钩32轴向对齐，然后焊接换向器环8和连接环9的重叠部分，每个挂钩32至少对应一个焊点37，焊点37具有电连接和机械连接的作用。

然后，铲挖换向器环8的内侧，在换向器环8的内侧形成凸出的嵌入部，每个挂钩32至少对应具有一个嵌入部。接着，如图16所示，通过注塑在换向器环8与连接环9的内部形成绝缘的换向器基体2。在带挂钩端，因为要在带挂钩端预留空间来安装环形变阻5，所以换向器基体2不需要与连接环9的端部平齐。

接下来，如图17所示，对换向器环8和连接环9轴向开槽36，对应形成若干互相隔开的换向器片3和若干互相隔开的连接片4，每个换向器片3具有至少一个嵌入部以确保固定嵌入到换向器基体2，每个换向器片3要具有一个挂钩32以连结和固定线圈的接线端，此外，每个换向器片4都需要电连接到对应的一个连接片4。

最后，如图18所示，将环形变阻5安装到连接环9的伸出于换向器环8的一端，将环形变阻5的每个电极51焊接到一个对应的连接片4。

上述的制造流程是均能够自动化实现，能够批量生产，提高了生产效率，降低生产成本。另外，在焊接线圈的接线端之前，就已经焊接好了环形变阻，换言之，本发明能够方便地焊接环形变阻，克服了现有的换向器难以焊接环形变阻的问题。

另外，将连接环9安装到换向器环8内侧时(参考图15)，为了便于连接环9的定位和限位，可以在换向器环8的内侧构造环状的脊71(参考图13)，也就是说，在安装时，连接环9的一端抵到环状的脊71。为了便于构造该环状的脊71，在制造换向器环8时，可以采用具有两种厚度的片材，参考图12，片材7包括厚部和薄部，薄部用于裁剪出齿35，厚部与薄部交界处形成脊71。这样，将片材7卷成换向器环8时，脊71就成为环状的脊。

第三实施例

上述已经结合附图对本发明进行了详尽的描述。上述的实施例中，连接片4是安装到换向器片3的内侧的，但是本发明不限于这种情况。例如，作为一种替换的方案，连接片4可以与换向器片3共面，或者作为一个整体。下面结合附图简单阐述这种替换的换向器的制造方法。

首先，如图19所示，在片材7的一侧边裁剪出若干齿35和若干连接片4，齿35和连接片4交错排列，齿35和连接片4的数量均等于所想要的换向器片的数量，接着朝一面折弯齿35以形成挂钩，将片材卷成环状，使挂钩朝外，得到换向器环。显然，在该换向器环中，挂钩可用于连结和固定线圈的接线端，而连接片4用于焊接环形变阻5，实现换向器片与环形变阻5之间的机械连接和电连接。

接着，铲挖该换向器环的内侧，在换向器环的内侧形成凸出的嵌入部，每个挂钩至少对应一个嵌入部；然后通过注塑在该换向器环内部形成绝缘的换向器基体。

接着，对换向器环进行轴向开槽，对应形成若干互相隔开的换向器片，每个换向器片具有一个挂钩、一个连接片以及至少一个嵌入部。最后，将环形变阻放置到换向器环的带连接片4的一端，将环形变阻的每个电极焊接到一个对应的连接片。

为了便于折弯齿35以形成挂钩，在裁剪出齿35和连接片4时，连接片4的高度最好取齿35的高度的1/2～2/3。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种换向器，包括绝缘的柱状换向器基体（2）和安装在所述换向器基体（2）外表面的若干换向器片（3），其特征在于，还包括若干连接片（4），所述连接片（4）与所述换向器片（3）分开成型，所述换向器片（3）包括安装至所述基体（2）的主体（31）及从所述主体（31）一端的外侧向外伸出的挂钩（32），所述连接片（4）的一端焊接到所述换向器片（3）的带挂钩（32）端的内侧，所述换向器还包括环形变阻（5）安装在其带挂钩端，所述环形变阻（5）具有若干电极（51），每个连接片（4）均电连接到对应的一个电极（51）。

2.根据权利要求1所述的换向器，其特征在于，所述环形变阻（5）安装在所述若干连接片（4）的伸出端围成的区域内，所述环形变阻（5）的外侧表面与所述伸出端的内侧表面接触，所述电极（51）焊接到所述伸出端。

3.根据权利要求2所述的换向器，其特征在于，所述连接片（4）的伸出端沿轴向伸出并略向外折弯，使得所述伸出端围成的区域中，越远离所述换向器基体（2）处的内径越大。

4.根据权利要求2所述的换向器，其特征在于，所述环形变阻（5）的一个端面与所述换向器基体（2）的底面接触。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的换向器，其特征在于，所述换向器还包括绝缘的环形保护盖（6），所述环形保护盖（6）罩住所述连接片（4）的伸出端和所述环形变阻（5）。

6.一种制造换向器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在第一片材（7）的一侧边裁剪出若干均匀隔开的齿（35），朝一面折弯所述齿（35）以形成挂钩（32），将所述第一片材（7）卷成环状，使所述挂钩（32）朝外，得到换向器环（8）；

将第二片材卷成环状，得到连接环（9），所述连接环（9）的高度小于所述换向器环（8）的高度，所述连接环（9）的外径基本等于所述换向器环（8）的内径；

将所述连接环（9）套到所述换向器环（8）里面，使所述连接环（9）的一端从所述换向器环（8）的具有挂钩（32）的一端伸出，焊接所述换向器环（8）和连接环（9）的重叠部分，每个挂钩（32）至少对应一个焊点（37）；

通过注塑在所述换向器环（8）与连接环（9）的内部空间形成绝缘的换向器基体（2）；

沿所述换向器环（8）和连接环（9）轴向开槽（36），对应形成若干互相隔开的换向器片（3）和若干互相隔开的连接片（4），每个换向器片（3）具有一个挂钩（32）并电连接到一个连接片（4）；

将环形变阻（5）安装到所述连接环（9）的伸出于所述换向器环（8）的一端，将所述连接片（4）焊接到环形变阻（5）的对应的电极（51）。

7.根据权利要求6所述的制造换向器的方法，其特征在于：

所述将第二片材卷成环状之前，还包括：在所述第二片材的一侧边裁剪出若干锯齿（42），所述锯齿（42）的数量等于所述挂钩（32）的数量；

所述将连接环（9）安装到换向器环（8）内侧的步骤中，所述锯齿（42）从所述换向器环（8）的具有挂钩（32）的一端伸出，每个锯齿（42）对应一个挂钩（32）；

在焊接环形变阻（5）的步骤中，电极（51）焊接到所述锯齿。

8.根据权利要求6或7所述的制造换向器的方法，其特征在于：所述第一片材（7）包括厚部和薄部，所述薄部用于裁剪出所述齿（35），所述第一片材卷成所述换向器环（8）时，所述厚部与所述薄部交界处形成环状的脊（71），所述环状的脊（71）用于限定所述连接环（9）在所述换向器环（8）内的位置。

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