CN101789668B - 一种便于换向器安装的超微型直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便于换向器安装的超微型直流电机，包括转子、定子及刷组。转子包括转子架及绕组；转子架包括转轴、套设于转轴一端的固定环以及位于转轴一端的换向器。刷组包括位于机壳一端的座板以及安装于座板上的上、下电刷；座板靠近机壳的端面的中央设有中心孔；每一电刷具有直板部、由直板部的一端垂直延伸而出的垂直部、以及由直板部的另一端弯折倾斜延伸而出的倾斜部。其中，座板靠近机壳的端面上设有换向器安装滑轨，滑轨的一端与中心孔相连通，其下边缘与中心孔边缘相切，并且其下边缘与下电刷倾斜部之间的间距等于下电刷倾斜部允许的形变量。采用上述结构，换向器在安装时可沿着滑轨下边缘滑到座板中央，可有效避免电刷变形。

Description

一种便于换向器安装的超微型直流电机

技术领域

本发明属于微电机技术领域，尤其涉及一种便于换向器安装的超微型直流电机。 

背景技术

目前，微型直流电机被广泛应用于移动通信及航模领域，以分别作为移动通信工具的振动源及航模飞行器上的驱动源。随着移动通信工具及航模飞行器不断向功能更强、体积更小、更薄、重量更轻的方向发展，电机也要求体积更小、更高效。 

如图1所示，现有微型电机通常包括转子1’、定子2’及刷组3’。转子1’包括转子架11’及绕组12’，转子架11’包括转轴111’、套设于转轴111’一端的固定环112’以及位于转轴111’一端的换向器113’。定子2’包括机壳21’及位于机壳21’内的磁钢组合22’，磁钢组合22’包括套设于转轴111’上的轴承221’、套设于轴承221’上的拉管222’以及套设于拉管222’上的磁钢223’，其中，拉管222’一端的外壁面与机壳21’一端的内壁面接触。刷组3’包括位于机壳21’一端的座板31’以及安装于座板31’上、并且位于机壳21’内的两个电刷32’，二电刷32’上分别连接有一根导线4’。 

如图2及图3所示，电刷32’具有直板部321’、由直板部321’的一端垂直延伸而出的垂直部322’、以及由直板部321’的另一端弯折倾斜延伸而出的倾斜部323’。座板31’靠近机壳21’的端面314’的中央设有中心孔315’，换向器113’安装在中心孔315’中。换向器113’的外径大于二电刷32’之间的刷距，安装换向器113’时，要求换向器113’下压下电刷32’的倾斜部323’，滑到座板31’的中心孔315’中。 

在换向器113’安装的过程中，下电刷32’的倾斜部323’发生了适度变形，需避免上电刷32’变形，待换向器113’安装到位后，下电刷32’的倾斜部323’弹性回复至原始状态。 

然而，实际操作中，人工操作下压下电刷32’的尺度不一，尺度小了，换向器113’容易挂到上电刷32’的倾斜部323’，造成上电刷32’变形，尺度大了，又容易造成下电刷32’过度变形(图2中示出了换向器113’正确的初始安装位置，而图3中示出的换向器113’初始安装位置太靠下，安装时尺度较大，下电刷32’易过度变形)。 

此外，上述电机还存在着以下不足之处： 

(1)如图2所示，座板31’靠近机壳21’的端面314’上凸设有两个凸柱317’，每一凸柱317’具有两条直角棱，合格电机要求电刷32’的直板部321’与垂直部322’交接的直角位置处紧贴座板31’上凸柱317’的直角棱，即直板部321’与垂直部322’同时紧贴凸柱317’(如图2中II’处)，产生的刷距为A。然而，由于现有电刷32’没有左右限位结构，往往装配人员在装配时为追求速度或其他人为原因，造成电刷32’的直角连接处没有紧贴座板31’凸柱317’的直角棱(如图3中III’处)，这样制成的产品的刷距为B，B＞A，为不合格产品。 

(2)如图4所示，于座板31’上开设有通孔311’，电机导线4’穿过通孔311’，从通孔311’处引出。现有电机的导线4’从通孔311’引出后可上下左右活动，当电机安装到产品上后，工作时，由于振动，导线4’根部与座板31’端面的通孔311’处(如图4中I’处)产生摩擦，导线4’根部易发生疲劳折断。 

(3)为了保证拉管222’与机壳21’的接触面积，以及拉管222’与机壳21’之间的附着力度，拉管222’外径不能做得太小，对于体积要求较小的电机(如直径为3.2mm的超微型电机)，如果采用上述结构，磁钢223’壁厚太薄，不易加工，另外，即使采用高磁性的钕铁硼磁性材料，表磁也达不到设计要求，电机综合性能太差。 

(4)如图5所示，现有电机一般采用三极换向，其换向器113’具有三个换向片，由于换向片之间的平均电压与换向片数量成反比，因此，电位差相对较大，火花较大，这会影响电机的寿命，并有可能产生电气噪音。

(5)现有电机一般采用手工锡焊将电刷32’与导线4’焊接在一起，然而，锡焊的原材料不够环保，并且手工锡焊用锡量过多，操作中排除的有害气体较大，污染环境。另一方面，由于微型电机的电刷32’太小，焊接面很小，手工焊锡的操作难度大，效率低。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种便于换向器安装的超微型直流电机，其换向器安装过程中可避免电刷变形。 

本发明是这样实现的，提供一种便于换向器安装的超微型直流电机，包括转子、定子及刷组。转子包括转子架及绕组；转子架包括转轴、套设于转轴一端的固定环以及位于转轴一端的换向器。定子包括机壳及位于机壳内的磁钢组合；磁钢组合包括套设于转轴上的轴承、套设于转轴上的拉管以及套设于拉管上的磁钢。刷组包括位于机壳一端的座板以及安装于座板上、并且位于机壳内的上、下电刷；座板靠近机壳的端面的中央设有中心孔；电刷分别与一导线连接，每一电刷具有直板部、由直板部的一端垂直延伸而出的垂直部、以及由直板部的另一端弯折倾斜延伸而出的倾斜部。其中，座板靠近机壳的端面上设有换向器安装滑轨，滑轨的一端与中心孔相连通，其下边缘与中心孔边缘相切，在所述下边缘和所述下电刷于座板靠近所述机壳的端面的垂直投影上，所述下边缘与所述下电刷倾斜部之间的最大垂直间距等于下电刷倾斜部允许的最大形变量。 

作为上述技术方案的进一步改进，所述座板靠近机壳的端面上凸设有两个凸柱，每一凸柱的外侧与凸柱相隔一定间距的位置处设有柱体，柱体上设有卡槽；电刷的直板部上向外凸设有定位片；直板部位于凸柱与柱体之间，并且直板部与垂直部都紧贴凸柱，定位片位于卡槽内。 

作为上述技术方案的进一步改进，所述座板上开设有通孔，导线穿过通孔，从通孔处引出；座板远离机壳的端面上设有用于限制导线移动的凸耳。 

进一步地，所述凸耳具有两个相隔一定间距的延伸部及两个挡止部，延伸部从座板端面向外延伸而出，挡止部由两个延伸部相对弯折延伸而成，并且压置在导线上。 

进一步地，所述凸耳具有两个相隔一定间距的延伸部及一挡止部，延伸部从座板端面向外延伸而出，挡止部连接两个延伸部，并且压置在导线上。 

作为上述技术方案的进一步改进，所述拉管一端的外壁面与机壳的内壁面接触，拉管呈阶梯状，其供磁钢套设的部位的直径小于与机壳接触的部位的直径。 

进一步地，所述电机具有两个轴承，拉管位于二轴承之间，并且其直径较大的部位套设在其中一个轴承上，磁钢同时套设于另一轴承及拉管上。 

作为上述技术方案的进一步改进，所述换向器为五极换向，其具有五个换向片。 

作为上述技术方案的进一步改进，所述电刷与导线采用点焊连接。 

与现有技术相比较，上述电机在座板上增设换向器安装滑轨，由于滑轨的下边缘与中心孔边缘相切，并且其下边缘与下电刷倾斜部之间的间距等于下电刷倾斜部允许的形变量，这样，换向器在安装时可沿着滑轨下边缘滑到座板中央，可有效避免电刷变形。 

此外，上述各个改进的技术方案还分别具有以下优点： 

(1)在电刷的直板部上设置定位片，通过定位片与卡槽的配合，可有效控制电刷的安装位置，保证刷距一致。 

(2)在座板上增设了凸耳，这样，导线从座板引出后可直接向一个方向打弯，并通过凸耳限制位移，可避免电机振动时，导线根部与座板端面的通孔处摩擦而发生断裂。 

(3)将拉管设计呈阶梯状，在保证拉管与机壳接触面积及附着力度的同时， 可增加磁钢壁厚，从而提高磁钢的表磁，改善电机的综合性能。另外，拉管直径较大部位套设在其中一个轴承上，而另一个轴承与拉管并列设置于转轴上，这样可使轴承外径不至于太小，便于轴承加工。 

(4)换向器采用五极换向，换向片之间的间距较小，火花较小，电机换向较平稳、可靠，从而保证电机的性能较优良、运行较平稳。 

(5)电刷与导线采用点焊连接，既环保，生产效率也较高，并且可以控制焊锡点的大小。 

附图说明

图1是现有微型直流电机的径向半剖示意图。 

图2是合格微型直流电机的电刷安装位置及换向器初始安装位置示意图。 

图3是不合格微型直流电机的电刷安装位置及换向器初始安装位置示意图。 

图4是现有微型直流电机的座板与导线配合的结构示意图。 

图5是现有微型直流电机的转子架的端面结构示意图。 

图6是本发明便于换向器安装的超微型直流电机的径向截面示意图。 

图7是图6中座板与电刷、换向器配合的结构示意图。 

图8是图7中换向器安装过程示意图。 

图9是图7中座板与电刷配合的结构示意图。 

图10是图6中座板与导线配合的结构示意图。 

图11是图6中转子架的端面结构示意图。 

图12是采用点焊工装组件焊接电刷与导线的示意图。 

图13是图12中C处的放大示意图。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

请参阅图6，是本发明便于换向器安装的超微型直流电机的一较佳实施例，该电机包括转子1、定子2及刷组3。转子1包括转子架11及绕组12；转子架11包括转轴111、套设于转轴111一端的固定环112以及位于转轴111一端的换向器113。定子2包括机壳21及位于机壳21内的磁钢组合22；磁钢组合22包括套设于转轴111上的轴承221、套设于转轴111上的拉管222以及套设于拉管222上的磁钢223。刷组3包括位于机壳21一端的座板31以及安装于座板31上、并且位于机壳21内的两个电刷32，二电刷32上分别连接有一根导线4。 

请一同参阅图7至图9，座板31靠近机壳21的端面314的中央设有中心孔315及换向器安装滑轨316。电刷32具有直板部321、垂直部322及倾斜部323，垂直部322由直板部321的一端垂直延伸而出，倾斜部323由直板部321的另一端弯折倾斜延伸而出。滑轨316凹陷设置，其一端与中心孔315相连通，其下边缘与中心孔315边缘相切，在所述下边缘和所述下电刷于座板靠近所述机壳的端面的垂直投影上，下边缘与下电刷32倾斜部323之间形成多个垂直间距，其中，下边缘与下电刷32倾斜部323之间的最大垂直间距等于下电刷32倾斜部323允许的最大形变量。 

如图8所示，安装换向器113时，换向器113沿着滑轨316的下边缘滑动到中心孔315中央，在滑动过程中，换向器113下压下电刷32的倾斜部323，使下电刷32的倾斜部323适度变形，同时，避免了上电刷32变形。 

由于换向器113下边缘与下电刷32的倾斜部323之间的间距等于下电刷32倾斜部323允许的最大形变量，因此，下电刷32的倾斜部323不会过度变形，在换向器113安装到位后，可以弹性回复到原始状态。 

如图7及图9所示，座板31的端面314上、于中心孔315的两侧还分别凸设有一凸柱317，每一凸柱317的外侧与凸柱317相隔一定间距的位置处设有 柱体318，柱体318上设有卡槽3181。电刷32的直板部321上向外凸设有定位片3211，直板部321位于凸柱317与柱体318之间，并且直板部321与垂直部322都紧贴凸柱317，定位片3211位于卡槽3181内。这样，通过定位片3211与卡槽3181的配合，可有效控制电刷32的安装位置，保证刷距一致。 

请参阅图10，于座板31上开设有通孔311，导线4穿过通孔311，从通孔311处引出。座板31远离机壳21的端面312上设有用于限制导线4移动的导线扣，在本实施例中，所述导线扣是突伸于座板31端面312的凸耳313，其具有两个相隔一定间距的延伸部3131及两个挡止部3132，延伸部3131从座板31端面312向外垂直延伸而出，挡止部3132由两个延伸部3131相对弯折延伸而成，并且压置在导线4上。这样，导线4从座板31引出后可直接向一个方向打弯，并卡在凸耳313内，可避免电机振动时，导线4根部与座板31端面312的通孔311处摩擦而发生断裂。 

上述凸耳313的两个挡止部3132是分离的，当然，其也可以连接在一起而形成一个整体的挡止部(图中未示出)，即挡止部连接两个延伸部3131。 

请再参阅图6，拉管222一端的外壁而与机壳21的内壁面接触，拉管222呈阶梯状，其供磁钢223套设的部位的直径小于与机壳21接触的部位的直径。电机具有两个轴承221，拉管222位于二轴承221之间，并且其直径较大的部位套设在其中一个轴承221上，磁钢223同时套设于另一轴承221及拉管222上。由于拉管222与磁钢223配合部位的直径较小，而与机壳21配合部位的直径较大，这样，在保证拉管222与机壳21接触面积及附着力度的同时，可增加磁钢223壁厚，从而提高磁钢223的表磁，改善电机的综合性能。另外，拉管222直径较大部位套设在其中一个轴221承上，而另一个轴承221与拉管222并列设置于转轴111上，这样可使轴承221外径不至于太小，便于轴承221加工。 

请参阅图11，本实施例中的换向器113为五极换向，其具有五个换向片。这样，换向片之间的间距较小，火花较小，电机换向较平稳、可靠，从而保证 电机的性能较优良、运行较平稳。 

上述电刷32的垂直部322上凹陷弯曲形成一凹陷部位3221，以容置导线4(如图9所示)，本实施例中的电刷32与导线4采用点焊连接。焊接是通过点焊工装组件进行的，请参阅图12及图13，所述点焊工装组件包括焊头6、放置电刷32的工装7及固定工装7的固定柱8。工装7呈长条状，垂直固定于固定柱8的柱面，其径向截面大致呈直角三角形，具有顶面71、与顶面71垂直的立面72、以及连接顶面71与立面72的斜面73，顶面71设有凹槽711，斜面73的倾斜角度与电刷32倾斜部323的倾斜角度一致。 

焊接时，将电刷32安装至工装7上，使垂直部322、直板部321及倾斜部323分别贴靠于工装7的顶面71、立面72及斜面73，并且凹陷部位3221位于顶面71的凹槽711内，将导线4安装至电刷32垂直部322的凹陷部位3221内，通过焊头6进行点焊。 

点焊采用高电流放电，使导线4上的锡快速熔化后与电刷32连接，其放电快、火花小，排除的有害气体少，另外，导线4锡头上的锡量少，相对于手工焊锡用锡量少，因此比较环保；另一方面，点焊可采用半自动设备进行，对操作人员的焊接技能要求相对较低，生产效率较高，并且可以控制焊锡点的大小。 

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 (9)

1.一种便于换向器安装的超微型直流电机，包括转子、定子及刷组；所述转子包括转子架及绕组，所述转子架包括转轴、套设于所述转轴一端的固定环以及位于所述转轴一端的换向器；所述定子包括机壳及位于所述机壳内的磁钢组合，所述磁钢组合包括套设于所述转轴上的轴承、套设于所述转轴上的拉管以及套设于所述拉管上的磁钢；所述刷组包括位于所述机壳一端的座板以及安装于所述座板上、并且位于所述机壳内的上、下电刷，所述座板靠近所述机壳的端面的中央设有中心孔，所述电刷分别与一导线连接，每一电刷具有直板部、由所述直板部的一端垂直延伸而出的垂直部、以及由所述直板部的另一端弯折倾斜延伸而出的倾斜部；其特征在于：所述座板靠近所述机壳的端面上设有换向器安装滑轨，所述滑轨的一端与所述中心孔相连通，其下边缘与所述中心孔边缘相切，在所述下边缘和所述下电刷于座板靠近所述机壳的端面的垂直投影上，所述下边缘与所述下电刷倾斜部之间的最大垂直间距等于所述下电刷倾斜部允许的最大形变量。

2.如权利要求1所述的便于换向器安装的超微型直流电机，其特征在于：所述座板靠近所述机壳的端面上凸设有两个凸柱，每一凸柱的外侧与凸柱相隔一定间距的位置处设有柱体，所述柱体上设有卡槽；所述电刷的直板部上向外凸设有定位片；所述直板部位于所述凸柱与柱体之间，并且所述直板部与垂直部都紧贴所述凸柱，所述定位片位于所述卡槽内。

3.如权利要求1所述的便于换向器安装的超微型直流电机，其特征在于：所述座板上开设有通孔，所述导线穿过所述通孔，从所述通孔处引出；所述座板远离所述机壳的端面上设有用于限制所述导线移动的凸耳。

4.如权利要求3所述的便于换向器安装的超微型直流电机，其特征在于：所述凸耳具有两个相隔一定间距的延伸部及两个挡止部，所述延伸部从所述座板端面向外延伸而出，所述挡止部由所述两个延伸部相对弯折延伸而成，并且压置在所述导线上。

5.如权利要求3所述的便于换向器安装的超微型直流电机，其特征在于：所述凸耳具有两个相隔一定间距的延伸部及一挡止部，所述延伸部从所述座板端面向外延伸而出，所述挡止部连接所述两个延伸部，并且压置在所述导线上。

6.如权利要求1所述的便于换向器安装的超微型直流电机，其特征在于：所述拉管一端的外壁面与所述机壳的内壁面接触，所述拉管呈阶梯状，其供所述磁钢套设的部位的直径小于与所述机壳接触的部位的直径。

7.如权利要求6所述的便于换向器安装的超微型直流电机，其特征在于：所述电机具有两个轴承，所述拉管位于二轴承之间，并且其直径较大的部位套设在其中一个轴承上，所述磁钢同时套设于另一轴承及拉管上。

8.如权利要求1所述的便于换向器安装的超微型直流电机，其特征在于：所述换向器为五极换向，其具有五个换向片。

9.如权利要求1所述的便于换向器安装的超微型直流电机，其特征在于：所述电刷与导线采用点焊连接。

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