CN103095055B - 有刷电机及使用该有刷电机的风扇 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有刷电机，包括定子和转子，所述定子包括铁心及缠绕于铁心上的若干绕组，所述转子包括转轴、固定于转轴上的壳体、以及设于壳体内的永久磁铁，所述定子还包括一换向器，所述换向器包括相互绝缘的第一导电部、第二导电部及若干换向片，所述换向片与绕组电性连接，所述第一导电部和第二导电部分别与一电源的正、负极连接，所述转子还包括至少一第一电刷单元和至少一第二电刷单元，所述第一电刷单元与第一导电部和换向片滑动接触，所述第二电刷单元与第二导电部和换向片滑动接触。本发明还提供一种使用该有刷电机的风扇。

Description

有刷电机及使用该有刷电机的风扇

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种有刷电机及使用该有刷电机的风扇。

背景技术

现有的有刷电机，转子通常包括换向器和与换向器电连接的绕组，定子通常包括与转子绕组相对的永久磁铁和与换向器滑动接触的电刷，绕组通过换向器和电刷连接至电源。

然而，此种有刷电机，绕组设在转子上，从而使得转子不牢固，尤其在高转转速下绕组容易松线，而且，绕组通常采用铜线，不适合使用强度较差的导线，如铝线。

本发明旨在提供一种新型的有刷电机。

发明内容

本发明提供一种有刷电机，包括定子和转子，所述定子包括铁心及缠绕于铁心上的若干绕组，所述转子包括转轴、固定于转轴上的壳体、以及设于壳体内的永久磁铁，所述定子还包括一换向器，所述换向器包括相互绝缘的第一导电部、第二导电部及若干换向片，所述换向片与绕组电性连接，所述第一导电部和第二导电部分别与一电源的正、负极连接，所述转子还包括至少一第一电刷单元和至少一第二电刷单元，所述第一电刷单元包括两个接触面分别与第一导电部和换向片滑动接触，所述第二电刷单元包括两个接触面分别与第二导电部和换向片滑动接触。

优选地，所述第一电刷单元和第二电刷单元中的每一电刷单元包括一电刷盒及设于电刷盒内的两个电性连接的电刷，第一电刷单元的两个电刷分别与第一导电部和换向片滑动接触，第二电刷单元的两个电刷分别与第二导电部和换向片滑动接触。

优选地，每一电刷单元的两个电刷相互分离，所述两个电刷分别由两个弹性元件抵顶而获得朝向换向器的弹性推力。

优选地，每一电刷单元的两个电刷通过将一个电刷切盲槽而形成，所述两个电刷于接触换向器的一端由盲槽相间隔，而于远离换向器的一端连接为一体。

优选地，所述换向器呈盘状，所述第一电刷单元和第二电刷单元均沿轴向延伸至与换向器接触。

优选地，所述第一导电部和第二导电部均呈环状，第一导电部被套在第二导电部内，所述换向片沿周向围绕第二导电部的周围设置。

优选地，所述换向器包括一呈盘状的绝缘部，所述第一导电部、第二导电部设于绝缘部的内侧，所述换向片设于绝缘部的外侧，所述换向片包括沿绝缘部的周缘延伸的挂钩，所述挂钩用于与绕组电性连接。

优选地，所述铁心上对应换向片的挂钩设有穿孔，所述换向片的挂钩穿过对应的穿孔而于铁心的另一端与绕组电性连接。

优选地，所述铁心朝向转子的一端形成一容置空间，所述换向器收容于所述容置空间内，所述第一电刷单元和第二电刷单元至少部分收容于所述容置空间内。

本发明还提供一种风扇，其包括一叶轮及驱动该叶轮转动的有刷电机，所述有刷电机包括定子和转子，所述定子包括铁心及缠绕于铁心上的若干绕组，所述转子包括转轴、固定于转轴上的壳体、以及设于壳体内的永久磁铁，其特征在于，所述定子还包括一换向器，所述换向器包括相互绝缘的第一导电部、第二导电部及若干换向片，所述换向片与绕组电性连接，所述第一导电部和第二导电部分别与一电源的正、负极连接，所述转子还包括至少一第一电刷单元和至少一第二电刷单元，所述第一电刷单元与第一导电部和换向片滑动接触，所述第二电刷单元与第二导电部和换向片滑动接触。

上述有刷电机中，绕组设在定子上，磁铁设在转子上，从而转子结构牢固；而且，绕组设在定子上，所以绕组可以采用低强度导线，如铝线，从而降低成本。

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是本发明一实施例的风扇的立体组合图；

图2是图1所示风扇的有刷电机的立体组合图；

图3是图2所示有刷电机的立体分解图；

图4为图3所示有刷电机的定子的立体图；

图5是图4所示定子的组合图；

图6是图4所示定子的铁心和换向器的组合图；

图7是图3所示有刷电机的转子的立体图；

图8是图7所示转子的组合图；

图9是图2所示有刷电机的剖面示意图。

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1，本发明一实施例的风扇100包括叶轮102及驱动该叶轮102转动的有刷电机104。

请同时参阅图2和图3，所述有刷电机104包括定子10及可相对定子10转动的转子20。所述定子10包括支撑部12、固定于支撑部12上的铁心14、缠绕于铁心14上的绕组15，以及收容于铁心14内的换向器16。所述转子20包括一转轴21、固定于转轴21上的一壳体22、设于壳体22内的磁铁23(请参图7)、以及一电刷组合24。所述叶轮102固定于转子20的壳体22上，因而转子20转动时带动叶轮102随之转动。

请同时参阅图4，所述支撑部12包括一底板122及自底板122的中央向上凸伸的中柱124。所述铁心14包括一圆环部141及若干自该圆环部141的外周呈辐射状向外延伸的齿142。相邻的齿142之间间隔形成用于收容绕组15的绕线槽143。所述绕组15绕制于齿142上。所述圆环部141一端的中央设有一固定部144。该固定部144与圆环部141共同于该固定部144的上方界定一容置空间146，用于收容所述换向器16。该固定部144的中央设有一固定孔145。固定部144的外周，即与圆环部141相接位置处沿周向间隔设有若干穿孔147。本实施例中，该固定部144与圆环部141一体形成。

所述换向器16包括呈圆盘状的绝缘部161、设于绝缘部161表面内侧的导电环162和163、及设于绝缘部161表面外侧的若干换向片164。所述导电环162和163分别与一电源的正、负极相连。导电环162相对导电环163更靠近绝缘部161的内周设置，即导电环162被套在导电环163内。所述换向片164设于导电环163的外围，即围绕导电环163排列并将导电环163圈设于其内。每一换向片164包括呈片状的本体165及自本体165延伸的挂钩166。所述本体165贴设于绝缘部161的表面，或采用嵌入成型(over-mold)的方式埋设于绝缘部161上。所述挂钩166自本体165的边缘(即绝缘部161的周缘)垂直延伸。

请同时参阅图5和图6，所述换向器16收容于铁心14的容置空间146内。换向器16的绝缘部161贴设于铁心14的固定部144上，换向片164的挂钩166分别穿过固定部144相应的穿孔147，而突伸出固定部144的另一侧，用以与绕组15电性连接。

所述支撑部12的中柱124穿过铁心14的固定部144的固定孔145而使铁心14得以固定于支撑部12上。

请参阅图7，所述转子20的壳体22包括一圆形盖板222及自该盖板222的外围垂直延伸的一筒状侧壁224。所述转轴21自该壳体22的盖板222垂直延伸。所述磁铁23沿周向间隔设置于侧壁224的内表面。

所述电刷组合24包括一支撑板25及设于该支撑板25上的6个电刷单元26a、26b。所述支撑板25呈圆盘状，其固定于所述壳体22的盖板222的内壁。该支撑板25的中央设有一可供转轴21穿过的通孔250。每一电刷单元26a/26b大致沿垂直于支撑板25的方向延伸。所述电刷单元26a、26b以通孔250为中心沿周向均匀间隔排列于通孔250的外围。所述电刷单元26a、26b共包括3个第一电刷单元26a和3个第二电刷单元26b。所述6个电刷单元26a、26b共组成3对电刷，每对电刷单元26a、26b包括一第一电刷单元26a和一第二电刷单元26b。

每一电刷单元26a/26b包括一电刷盒262、设于电刷盒262内的两个电刷264、266，以及设于电刷盒262内用于弹性抵顶所述电刷264、266的弹性元件。所述两个电刷264、266电性连接，两电刷264、266的末端分别形成两接触面，用于与换向器的导电环162/162和换向片164滑动接触。本实施例中，位于同一电刷盒262内的两个电刷264、266相互间隔，其中间间隔一间隙265。这两个电刷264、266之间可通过焊接一导体(导线)而形成电性连接。所述弹性元件是可为电刷264、266提供朝向弹性推力的元件，比如：弹簧。所述弹性元件为两个，且这两个弹性元件分别抵顶电刷264和电刷266，以分别对电刷264和电刷266提供推力。第一电刷单元26a的电刷264、266之间的间隙265大于第二电刷单元26b的电刷264、266之间的间隙265。

在其他实施方式中，位于同一电刷盒内的两个电刷也可由一个电刷切盲槽而替换，即电刷朝向换向器的一端切盲槽，而远离换向器的一端连接成一体，用于与换向器的导电环162/162和换向片164滑动接触的两接触面分别位于盲槽两侧。此时，该电刷盒内只需设置一个弹性元件。

所述有刷电机104组装时，转子20的壳体22罩设于定子10的铁心14的外围。转子20的转轴21穿设于位于中柱14中的轴承50中，因而转子20可相对定子10转动。当转子20装设于定子10上后，电刷组合24的电刷单元26a/26b沿转子20的轴向朝向定子10延伸，并收容于定子10的铁心14的容置空间146内。电刷单元26a、26b的末端在轴向上与换向器16接触。每一电刷盒262内的两个电刷264、266中，电刷264末端的接触面用于与换向器16的一个导电环162/163电性接触；电刷266末端的接触面用于与换向片164接触。具体而言，所有第一电刷单元26a的电刷264都与导电环162接触，从而使第一电刷单元26a的电刷266获得正电极；所有第二电刷单元26b的电刷264都与导电环163连接，从而使第二电刷单元26b的电刷266获得负电极。因此，当转子20相对定子10转动时，电刷单元26a/26b的电刷266与换向片164滑动接触，便可为绕组15供电并实现换向。

可以理解地，导电环162也可以接电源的负极；对应地，导电环163接电源的正极。此外，本实施例中是以三对电刷单元为例，实际应用时，电刷单元的数量可适当减少，例如，仅一对电刷也可实现本发明的功能。

本发明的有刷电机104中，绕组15设在定子10上，磁铁23设在转子20上，从而转子20结构牢固；而且，由于绕组15设在定子10上，所以绕组15可以采用低强度导线，如铝线，从而降低成本。另外，换向器16和电刷单元26a、26b收容于定子10的铁心14内，电刷单元26a、26b在轴向上并未额外占用空间，因此，本实施例的有刷电机104具有更小的轴向尺寸，结构更为紧凑。

在另一实施例中，换向器也可以呈中空柱状而套设于支撑部12的中柱124上。此时，换向器的两导电环和换向片皆设于换向器的外周面，电刷单元沿径向朝向转轴延伸而与换向器在径向上滑动接触。具体设计时，两导电环可以沿轴上相邻设置，而将换向片设于其中一导电环的外侧，即换向片与另一导电环分别位于该导电环的上下两侧；两导电环也可以沿轴向上间隔较大距离，而将换向片设置于两导电环之间。

上述实施例中，换向器和电刷单元均收容于定子的铁心中，以减小电机的轴向尺寸。可以理解地，在对电机的轴向尺寸无特殊要求的情况下，换向器也可以设于铁心的外部，即铁心内不形成收容换向器的容置空间。具体而言，换向器可以仍然呈盘状而直接固定于铁心轴向上的端面，电刷单元仍然在轴向上与换向器滑动接触；换向器也可以设计成柱状而套设于支撑部的中柱上，此时，换向器与铁心沿轴向上依次设置而无重叠部分，电刷单元沿径向上与换向器滑动接触。

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 (10)

1.一种有刷电机，包括定子和转子，所述定子包括铁心及缠绕于铁心上的若干绕组，所述转子包括转轴、固定于转轴上的壳体、以及设于壳体内的永久磁铁，其特征在于，所述定子还包括一换向器，所述换向器包括相互绝缘的第一导电部、第二导电部及若干换向片，所述第一导电部和第二导电部均呈环状，第一导电部被套在第二导电部内，所述换向片与绕组电性连接，所述第一导电部和第二导电部分别与一电源的正、负极连接，所述转子还包括至少一第一电刷单元和至少一第二电刷单元，所述第一电刷单元包括两个接触面分别与第一导电部和换向片滑动接触，所述第二电刷单元包括两个接触面分别与第二导电部和换向片滑动接触。

2.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述第一电刷单元和第二电刷单元中的每一电刷单元包括一电刷盒及设于电刷盒内的两个电性连接的电刷，第一电刷单元的两个电刷分别与第一导电部和换向片滑动接触，第二电刷单元的两个电刷分别与第二导电部和换向片滑动接触。

3.根据权利要求2所述的有刷电机，其特征在于，每一电刷单元的两个电刷相互分离，所述两个电刷分别由两个弹性元件抵顶而获得朝向换向器的弹性推力。

4.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，每一电刷单元包括一个电刷，所述电刷朝向换向器的一端切盲槽，而远离换向器的一端连接成一体，所述两接触面分别位于盲槽两侧。

5.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述换向器呈盘状，所述第一电刷单元和第二电刷单元均沿轴向延伸至与换向器接触。

6.根据权利要求5所述的有刷电机，其特征在于，所述换向片沿周向围绕第二导电部的周围设置。

7.根据权利要求5所述的有刷电机，其特征在于，所述换向器包括一呈盘状的绝缘部，所述第一导电部、第二导电部设于绝缘部的内侧，所述换向片设于绝缘部的外侧，所述换向片包括沿绝缘部的周缘延伸的挂钩，所述挂钩用于与绕组电性连接。

8.根据权利要求7所述的有刷电机，其特征在于，所述铁心上对应换向片的挂钩设有穿孔，所述换向片的挂钩穿过对应的穿孔而于铁心的另一端与绕组电性连接。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的有刷电机，其特征在于，所述铁心朝向转子的一端形成一容置空间，所述换向器收容于所述容置空间内，所述第一电刷单元和第二电刷单元至少部分收容于所述容置空间内。

10.一种风扇，包括一叶轮及驱动该叶轮转动的有刷电机，其特征在于：所述有刷电机为权利要求1至9任意一项所述的有刷电机，所述叶轮固定于所述有刷电机的转子的壳体上。