CN102983645B - 有刷电机、风扇、电机转子及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开有刷电机、风扇及有刷电机的形成方法。所述转子包括转轴、相对转轴固定的转子支架、由转子支架固定支撑的环形铁心、绕制于环形铁心的转子线圈、及设于环形铁心内侧并相对转轴固定的换向器；所述换向器包括绝缘支撑部件、及若干固定于绝缘支撑部件外周并沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有用于挂接转子线圈的挂线槽；其中：所述转子支架、环形铁心及换向器之间形成凹腔；所述转子支架具有绝缘包覆部件，所述钩部的一部分嵌入所述绝缘包覆部件内，且钩部末端的挂线槽与所述换向片分设于绝缘包覆部件两侧。本发明实施例的电机轴向尺寸更加紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及扁平型有刷电机，尤其涉及其转子结构。
背景技术
当汽油在发动机里燃烧时，通常只有三分之一的能量转变成动力，另外三分之一由排气管直接排出，剩下的三分之一转变成热能。发动机冷却系统的功能就是带走发动机内燃料因燃烧产生的过余热量，保持发动机在最有效的温度下工作。
图1所示为一种现有的车辆发动机冷却系统示意图，其通常包括发动机10、水泵12、连接水泵12和发动机10的循环水管14、用于冷却水管14内流体的散热器16及用于辅助散热器16散热的风扇装置18。风扇装置18包括电机18b和受电机驱动的风扇18a。冷却系统的冷却过程为：循环水管14内的冷却液吸收发动机10过剩的热量，再通过散热器16传递给空气。
车辆发动机冷却系统中，风扇装置的电机的轴向尺寸是一个关键的参数，通常希望电机能够在满足预定性能要求的前提下，具有尽可能小的轴向尺寸。专利号为6737774的美国专利公开的一种具有扁平结构的散热风扇电机，其中，永磁铁装设于壳体的内表面，转子铁心和换向器分别装设在转轴上，转轴、缠绕在转子铁心上的转子绕组及转子铁心共同形成凹腔，换向器的一部分伸入凹腔内，在轴向上与转子绕组相邻的碳刷将电源经由换向器提供给转子绕组。
本发明旨在提供一种轴向尺寸更加紧凑的扁平有刷电机。
发明内容
本发明实施例的一方面提供一种电机转子，包括转轴、相对转轴固定的转子支架、由转子支架固定支撑的环形铁心、绕制于环形铁心的转子线圈、及设于环形铁心内侧并相对转轴固定的换向器；所述换向器包括绝缘支撑部件、及若干固定于绝缘支撑部件外周并沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有用于挂接转子线圈的挂线槽；其中：所述转子支架、环形铁心及换向器之间形成凹腔；所述转子支架具有绝缘包覆部件，所述钩部嵌入所述绝缘包覆部件，且钩部末端的挂线槽与所述换向片分设于转子支架两侧。
较佳的，所述绝缘包覆部件和绝缘支撑部件为一次成型的单个实体；或者，所述绝缘包覆部件成型于绝缘支撑部件上。
较佳的，所述转子支架还具有与环形铁心内孔紧配的骨架，所述绝缘包覆部件成型于所述骨架上。
较佳的，所述换向片与对应的钩部各自独立成型并电连接；或者，所述钩部自对应的换向片一体延伸从而与该换向片形成单个实体。
较佳的，所述转子支架设有若干斜贯穿孔以形成导流结构。
本发明实施例的另一方面提供一种电机转子形成方法，包括：
形成一换向器，所述换向器具有若干沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有挂线槽以挂接转子线圈；
形成可由一转子支架固定支撑的环形铁心；
将用于形成所述转子支架的绝缘材料成型在所述换向器上，使换向器的钩部末端的挂线槽与换向片分设于包覆成型件两侧。
本发明实施例提供的另一种电机转子形成方法包括：
形成一换向器，所述换向器具有若干沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有挂线槽以挂接转子线圈；
将若干环形芯片沿轴向堆叠形成一中央设安装孔的环形铁心；
安装一骨架至所述环形铁心，所述骨架与所述安装孔形成紧配；
成型绝缘材料于所述骨架及换向器上，使换向器的钩部末端的挂线槽与换向片分设于包覆成型件两侧。
本发明实施例的第三方面提供一种有刷电机，包括定子及装设于定子内的转子；所述转子包括转轴、相对转轴固定的转子支架、由转子支架固定支撑的环形铁心、绕制于环形铁心的转子线圈、及设于环形铁心内侧并相对转轴固定的换向器；所述定子包括壳体、装设于壳体内表面的永磁体、及至少一对电刷用于经换向器向转子线圈供电；所述换向器包括绝缘支撑部件、及若干固定于绝缘支撑部件外周并沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有用于挂接转子线圈的挂线槽；其中：
所述转子支架、环形铁心及换向器之间形成凹腔，所述电刷至少部分容置于凹腔内；
所述转子支架具有绝缘包覆部件，所述钩部嵌入绝缘包覆部件，且钩部末端的挂线槽与所述换向片分设于转子支架两侧。
较佳的，所述电刷呈弧形。
本发明实施例的第四方面提供一种风扇，包括风扇以及用于驱动风扇的有刷直流电机；其中：风扇包括轮毂、及自轮毂沿径向延伸的若干扇叶；有刷直流电机容纳于轮毂所界定的收容空间，包括定子及装设于定子内的转子；所述转子包括转轴、相对转轴固定的转子支架、由转子支架固定支撑的环形铁心、绕制于环形铁心的转子线圈、及设于环形铁心内侧并相对转轴固定的换向器；所述定子包括壳体、装设于壳体内表面的永磁体、及至少一对弧形电刷用于将外部的直流电源经换向器提供给转子线圈；其中：所述转轴的输出端固定至轮毂上形成的安装孔；所述换向器包括绝缘支撑部件、及若干固定于绝缘支撑部件外周并沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有用于挂接转子线圈的挂线槽；所述转子支架、环形铁心及换向器之间形成凹腔，所述弧形电刷至少部分容置于凹腔内。
本发明所举实施例中，电刷被设于环形铁心及换向器之间形成的凹腔中，可使电机的轴向尺寸更小，采用弧形电刷能够保证径向结构的紧凑；在转子支架上形成斜贯穿孔，可作为导流结构引导电刷粉末排出。此外，转子支架由骨架和绝缘包覆部件构成，可保证其机械强度，绝缘包覆部件和绝缘支撑部件一次成型可简化转子的形成过程。
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
附图中：
图1是一种现有的车辆发动机冷却系统示意图；
图2示出本发明一实施例的风扇装置的风扇；
图3示出所述风扇装置的电机；
图4为图3中电机的剖视图；
图5示出图3中电机的电刷单元；
图6为本发明提供的另一种转子的剖视图；
图7为本发明提供的第三种转子的剖视图。
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。
请参阅图2至图5，本发明一实施例的风扇装置尤其适用于车辆发动机冷却系统，所述风扇装置包括风扇110以及用于驱动该风扇的电机120。
风扇110包括轮毂111、自轮毂111沿径向延伸的若干扇叶112、及连接各扇叶112末端的外环113。轮毂111包括基板114及自基板114沿径向延伸的侧板115，基板114与侧板115界定出可容纳电机120的收容空间。基板114中央设安装孔116以供电机120的转轴121穿过。
电机120容纳于所述收容空间，其前端通过转轴121的输出端固定至风扇110的安装孔116。电机120较佳的为一直流有刷电机，包括定子130及装设于定子内的转子150。
所述定子130包括壳体131、装设于壳体131内表面的若干永磁铁132、设于壳体131两轴向端的前后端盖133、134、固定至后端盖134的电刷单元140、及安装到两端盖133、134的轴承135、136。所述前后端盖133、134对应转子线圈154处分别设若干通孔137、138以便风扇110产生的气流流过电机内部从而帮助电机散热。电刷单元140包括电刷支架141及若干电刷组件。电刷支架141通过若干安装孔143被安装到后端盖134，其中央设有贯穿孔144以容纳支撑轴承136的轴承座139。每一电刷组件包括固定于电刷支架141上的弧形刷管145、装设于刷管145内的弧形电刷146以及弹性地支撑电刷146的弹性装置147，弧形电刷146可在弹性装置147的弹性支撑下沿刷管145移动从而与转子150的换向器滑动接触。较佳的，各电刷组件沿周向均匀分布，电刷的个数等于永磁铁的个数，永磁铁的个数可以是4个、6个或8个等。可以理解的，在更多实施例中，电刷也可以是传统的直条形电刷，电刷的个数也可以不等于永磁铁的个数。
所述转子150包括由轴承135、136可转动地支撑的转轴121、靠近前端盖133固定于转轴121的转子支架151、由转子支架151固定支撑的环形铁心153、绕制于环形铁心153的转子线圈154、以及设于环形铁心153内侧并相对转轴121固定的换向器。换向器包括绝缘支撑部件155及若干固定于绝缘支撑部件155外周并沿轴向延伸的换向片156，每一换向片156的邻近前端盖133的一端具有钩部157，钩部157的末端形成用于挂接转子线圈154的挂线槽，转子线圈154经挂线槽与换向器电连接。环形铁心153由若干环形芯片沿轴向堆叠而成。转子支架151、环形铁心153及环形铁心153内侧的换向器之间形成凹腔159。各弧形电刷146至少部分容置于凹腔159内，在弹性装置147的弹性支撑下与换向片156滑动接触，从而将外部的直流电源经换向器提供给转子线圈154。本实施例中，电刷146被设于环形铁心153及换向器之间形成的凹腔159中，可使电机的轴向尺寸更小；电刷采用弧形结构可大大增加电刷的有效长度，从而延长电机寿命，并保证电机径向结构的紧凑。
较佳的，转子支架151设有若干斜贯穿孔160以形成导流结构，且端盖133上设有对应斜贯穿孔160的通孔124，所述通孔124的尺寸等于或大于斜贯穿孔160的尺寸。上述配置便于将电刷146磨损产生的粉末从凹腔159中排出。该导流结构不需要占用额外的空间，可保证电机结构的紧凑。
图6为本发明实施例提供的另一种转子170的剖视图。与转子150相比较，转子170中的转子支架151包括绝缘包覆部件171和骨架172，骨架172与环形铁心153紧配以固定支撑铁心153，绝缘包覆部件171和换向器的绝缘支撑部件155一次成型在骨架172、换向片156及自换向片156一体延伸出的钩部157上形成单个实体，并同时形成斜贯穿孔160，由此，各换向片156彼此绝缘地固定于绝缘支撑部件155的外周，骨架172和钩部157嵌入绝缘包覆部件171，且钩部末端形成的挂线槽158与换向片156分别位于绝缘包覆部件171两侧，以便转子线圈154挂线。转轴121通过轴套122固定于绝缘支撑部件155上形成的内孔中。本实施例中，转子支架由骨架和绝缘包覆部件构成，可保证其机械强度，绝缘包覆部件和绝缘支撑部件一次成型可简化转子的形成过程。
图7为本发明实施例提供的第三种转子180的剖视图。与转子170相比较，转子180中换向器的各换向片156与其钩部157各自独立成型并电连接，换向器156固定在绝缘支撑部件155的外周，绝缘包覆部件171成型在与环形铁心153紧配的骨架172、钩部157、及绝缘支撑部件155上，并同时形成斜贯穿孔160。由此，换向器固定至转子支架151，骨架172和钩部157嵌入绝缘包覆部件171，且钩部末端形成的挂线槽158与换向片156分别位于绝缘包覆部件171两侧。转轴121通过轴套122固定于绝缘包覆部件171上形成的内孔中。
本发明还提供一种电机转子形成方法的实施例，该方法包括：
形成一换向器，所述换向器具有若干沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有挂线槽以挂接转子线圈；
形成可由一转子支架固定支撑的环形铁心；
将用于形成所述转子支架的绝缘材料包覆成型在所述换向器上，使换向器的钩部末端的挂线槽与换向片分设于包覆成型件两侧。
在本发明提供的另一种电机转子形成方法的实施例中，所述方法包括：
形成一换向器，所述换向器具有若干沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有挂线槽以挂接转子线圈；
将若干环形芯片沿轴向堆叠形成一中央设安装孔的环形铁心；
安装一骨架至所述环形铁心，所述骨架与所述安装孔形成紧配；
成型绝缘材料于所述骨架及换向器上，使换向器的钩部末端的挂线槽与换向片分设于包覆成型件两侧。
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 (12)
1.一种有刷电机，包括定子及装设于定子内的转子；所述转子包括转轴、相对转轴固定的转子支架、由转子支架固定支撑的环形铁心、绕制于环形铁心的转子线圈、及设于环形铁心内侧并相对转轴固定的换向器；所述换向器包括绝缘支撑部件、及若干固定于绝缘支撑部件外周并沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有用于挂接转子线圈的挂线槽；其中：
所述转子支架、环形铁心及换向器之间形成凹腔；
所述转子支架具有绝缘包覆部件，所述钩部嵌入所述绝缘包覆部件，且钩部末端的挂线槽与所述换向片分设于绝缘包覆部件两侧；
所述转子支架设有若干斜贯穿孔以形成导流结构，所述若干斜贯穿孔与所述凹腔连通；
所述定子包括壳体、设于壳体邻近转子支架一端的端盖，所述端盖上设有对应所述斜贯穿孔的通孔，以将所述有刷电机的电刷因磨损产生的粉末从所述凹腔中排出，所述端盖对应转子线圈处设若干通孔。
2.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述绝缘包覆部件和绝缘支撑部件为一次成型的整体；或者，所述绝缘包覆部件成型于绝缘支撑部件上。
3.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述转子支架还具有与环形铁心内孔紧配的骨架，所述绝缘包覆部件成型于所述骨架上。
4.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述换向片与对应的钩部各自独立成型并电连接；或者，所述钩部自对应的换向片一体延伸从而与该换向片形成单个实体。
5.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述若干斜贯穿孔形成于所述绝缘包覆部件。
6.一种有刷电机形成方法，包括形成电机转子：
形成一换向器，所述换向器具有若干沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有挂线槽以挂接转子线圈；
形成可由一转子支架固定支撑的环形铁心；
将用于形成所述转子支架的绝缘材料成型在所述换向器上，使换向器的钩部末端的挂线槽与换向片分别设于绝缘材料两侧，使所述转子支架、环形铁心及换向器之间形成凹腔，且在所述转子支架设若干斜贯穿孔以形成导流结构，所述若干斜贯穿孔与所述凹腔连通；
还包括将电机转子安装到定子，所述定子包括壳体、设于壳体邻近转子支架一端的端盖，所述端盖上设有对应所述斜贯穿孔的通孔，以将所述有刷电机的电刷因磨损产生的粉末从所述凹腔中排出，所述端盖对应转子线圈处设若干通孔。
7.一种有刷电机形成方法，包括形成电机转子：
形成一换向器，所述换向器具有若干沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有挂线槽以挂接转子线圈；
形成一中央设安装孔的环形铁心；
安装一骨架至所述环形铁心，所述骨架与所述安装孔形成紧配；
成型绝缘材料于所述骨架及换向器上，并使换向器的钩部末端的挂线槽与换向片分别设于成型件两侧，使所述成型件与所述骨架作为转子支架，使所述转子支架、环形铁心及换向器之间形成凹腔，且在所述转子支架设若干斜贯穿孔以形成导流结构，所述若干斜贯穿孔与所述凹腔连通；
还包括将电机转子安装到定子，所述定子包括壳体、设于壳体邻近转子支架一端的端盖，所述端盖上设有对应所述斜贯穿孔的通孔，以将所述有刷电机的电刷因磨损产生的粉末从所述凹腔中排出，所述端盖对应转子线圈处设若干通孔。
8.一种有刷电机，包括定子及装设于定子内的转子；所述转子包括转轴、相对转轴固定的转子支架、由转子支架固定支撑的环形铁心、绕制于环形铁心的转子线圈、及设于环形铁心内侧并相对转轴固定的换向器；所述定子包括壳体、装设于壳体内表面的永磁体、及至少一对电刷用于经换向器向转子线圈供电；所述换向器包括绝缘支撑部件、及若干固定于绝缘支撑部件外周并沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有用于挂接转子线圈的挂线槽；其中：
所述转子支架、环形铁心及换向器之间形成凹腔，所述电刷至少部分容置于凹腔内；
所述转子支架具有绝缘包覆部件，所述钩部的一部分嵌入绝缘包覆部件且末端伸出至绝缘包覆部件外，钩部末端的挂线槽与所述换向片分设于绝缘包覆部件两侧；
所述转子支架设有若干斜贯穿孔以形成导流结构，所述若干斜贯穿孔与所述凹腔连通；
所述定子包括设于壳体邻近转子支架一端的端盖，所述端盖上设有对应所述斜贯穿孔的通孔，以将所述电刷因磨损产生的粉末从所述凹腔中排出，所述端盖对应转子线圈处设若干通孔。
9.根据权利要求8所述的有刷电机，其特征在于，所述电刷呈弧形。
10.根据权利要求8所述的有刷电机，其特征在于，所述转子具有如权利要求2至5任一项所述的特征。
11.一种风扇，包括风扇以及用于驱动风扇的有刷直流电机；其中：
风扇包括轮毂、及自轮毂沿径向延伸的若干扇叶；
有刷直流电机容纳于轮毂所界定的收容空间，包括定子及装设于定子内的转子；所述转子包括转轴、相对转轴固定的转子支架、由转子支架固定支撑的环形铁心、绕制于环形铁心的转子线圈、及设于环形铁心内侧并相对转轴固定的换向器；所述定子包括壳体、装设于壳体内表面的永磁体、及至少一对弧形电刷用于将外部的直流电源经换向器提供给转子线圈；其中：
所述转轴的输出端固定至轮毂上形成的安装孔；
所述换向器包括绝缘支撑部件、及若干固定于绝缘支撑部件外周并沿轴向延伸的换向片，每一换向片的一端具有钩部，所述钩部的末端形成有用于挂接转子线圈的挂线槽；
所述转子支架、环形铁心及换向器之间形成凹腔，所述弧形电刷至少部分容置于所述凹腔内；
所述转子支架设有若干斜贯穿孔以形成导流结构，所述若干斜贯穿孔与所述凹腔连通；
所述定子包括设于壳体邻近转子支架一端的端盖，所述端盖上设有对应所述斜贯穿孔的通孔，以将所述弧形电刷因磨损产生的粉末从所述凹腔中排出，所述端盖对应转子线圈处设若干通孔。
12.如权利要求11所述的风扇，其特征在于，所述端盖上对应所述斜贯穿孔的通孔的尺寸等于或大于所述斜贯穿孔的尺寸。
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