CN104659625A - 换向器及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开换向器及其形成方法，所述换向器包括电绝缘的换向器基体、若干沿周向间隔分布于换向器基体上的换向片、以及若干与换向片一一对应地电连接的导电端子，所述换向器基体具有若干第一部分与若干第二部分，所述第一部分与第二部分在周向上交替分布，各换向片分别形成于各第一部分之上，其中，所述第一部分上形成有一导电层，所述第二部分的至少外表面含有激光直接成型材料，所述激光直接成型材料经特定激光照射后可产生用于形成所述导电层的还原剂。本发明实施例可以实现更小体积的换向器，并有利于提高生产效率。

Description

换向器及其形成方法

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其涉及有刷电机的换向器结构及其形成方法。

背景技术

有刷电机的换向器通常包括由电绝缘材料制成的换向器基体、若干沿周向间隔分布于换向器基体上用于与电刷滑动接触的换向片、以及自换向片一端一体向外延伸的导电端子。

现有的一种换向器形成过程中，换向器基体与各换向片单独成型后，后各换向片被均匀间隔地固定安装到换向器基体的外表面。现有的另一种形成过程中，首先形成沿轴向延伸的环形金属件，该环形金属件的一端向外延伸出若干间隔设置的导电端子；之后，在环形金属件内侧及导电端子上成型出换向器基体，使环形金属件固定于换向器基体的外表面，各导电端子与环形金属件相连的一端内嵌于该基体中；最后，在环形金属件对应于每两相邻导电端子之间的位置上形成轴向延伸槽，从而获得若干彼此电绝缘的换向片。

在采用电机作为动力源的运动系统中，常常需要电机在满足其性能要求的前提下具有尽可能小的体积，作为电机重要组成部分的换向器，如何使其具有尽可能小的体积也是其中需解决的问题之一。

发明内容

本发明的一方面提供一种换向器，包括电绝缘的换向器基体、若干沿周向间隔分布于换向器基体上的换向片、以及若干与换向片一一对应地电连接的导电端子，所述换向器基体具有若干第一部分与若干第二部分，所述第一部分与第二部分在周向上交替分布，各换向片分别形成于各第一部分之上，其中，所述第一部分上形成有一导电层，所述第二部分的至少外表面含有激光直接成型材料，所述激光直接成型材料经特定激光照射后可产生用于形成所述导电层的还原剂。

可选的，所述导电层的至少部分是换向片。

可选的，所述导电层为第一导电层，在所述第一导电层上形成有第二导电层，所述第二导电层的至少部分是换向片。

可选的，所述导电层呈非平面结构。

可选的，所述导电端子固定装配至所述换向器基体。

可选的，所述第一部分上具有凹孔，所述导电端子插装于相应凹孔内。

可选的，所述导电端子的外表面具有与所述导电层相同的导电层。

可选的，所述第一部分具有向外延伸的导电端子基部，所述基部的外表面具有与所述导电层相同的导电层。

可选的，所述换向器还包括套设于所述若干换向片外侧以固定换向片的保持环。

本发明的另一方面提供一种换向器的形成方法，包括：

提供电绝缘的换向器基体，所述换向器基体具有若干第一部分与若干第二部分，所述第一部分与第二部分沿周向交替分布，所述第一部分的外表面含有可激光直接成型材料；

通过激光照射所述换向器基体的第一部分外表面的可激光直接成型材料而形成还原剂层；以及，

在所述还原剂层上形成导电层，相邻第一部分上的导电层彼此电绝缘。

较佳的，所述导电层以化学镀方法在还原剂层上沉积金属而形成。

可选地，所述方法包括：

在换向器基体包含所述第一部分与第二部分在内的外表面上形成沿整个周向延伸的还原剂层和导电层；和

去除形成于换向器基体的第二部分上的还原剂层和导电层。

本发明所举实施例中，换向片可直接成型在换向器基体上，而无需独立成型及安装，因此可以实现更小体积的换向器，并有利于提高生产效率。

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示出本发明一实施例的换向器；

图2是图1中换向器的剖面示图；

图3是图1中换向器的层结构；

图4示出图1中换向器的一种形成方法；

图5示出图1中换向器的另一种形成方法；

图6示出本发明另一实施例的换向器；

图7是图6中换向器的剖面示图；

图8示出图6中换向器的一种形成方法；

图9示出图6中换向器的另一种形成方法；

图10示出本发明再一实施例的换向器的层结构。

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。

参考图1至图3，根据本发明一实施例的换向器10包括换向器基体12、若干沿周向间隔分布于换向器基体12上的用于与电机的供电用碳刷滑动接触的换向片14、以及若干与换向片14一一对应地电连接的导电端子16，导电端子16用于与电机绕组的末端电连接。其中，换向器基体12由电绝缘材料制成，包括沿转轴轴向延伸的柱状部18、以及自柱状部18的中部沿径向一体向外延伸出的环状凸缘20。柱状部18设有轴向贯穿孔22以供转轴穿过。环状凸缘20具有两个端面24及连接两个端面24的外柱面26，所述外柱面26上开设有若干沿周向均匀分布的凹孔28。可以理解的，前面所述柱状部18的中部并不限于指柱状部的正中间位置。环状凸缘20也不限于自柱状部的中部延伸出，例如还可以是自柱状部的一端向外延伸出。柱状部18及环状凸缘20的外表面具有若干第一部分30和若干第二部分32，第一部分30与第二部分32沿周向交替分布。各第一部分30上形成有还原剂层34（见图3）以及借助于还原剂层中的还原剂在还原剂层34上形成的导电层36，该导电层36的至少部分作为换向片14。导电层36呈弧形，在周向上与环状凸缘20外表面上的凹孔28位置对应，各导电端子16插装于相应凹孔28内并与对应的导电层36电连接。

图4示出换向器10的一种形成方法的流程，包括：

A1、形成具有轴向贯穿孔的换向器基体12，该基体的外表面含有激光直接成型材料。其中，换向器基体12可以由所述激光直接成型材料直接成型，作为替代，也可以采用普通电绝缘材料成型一基体内层后，再在该基体内层的外表面上设置由所述激光直接成型材料成型的外层。作为一种选择，所述激光直接成型材料可以是RTP公司的RTP3499-3X113393A(LCP)。

A2、形成若干金属导电端子16。

A3、以特定激光照射换向器基体12的第一部分30，从而在第一部分上形成金属粒子层34。由于换向器基体12未被激光照射的位置仍然呈电绝缘特性，因此相邻金属粒子层34之间的第二部分32仍然呈电绝缘性质。激光照射会融化激光直接成型材料中的其他一些成分，因此金属粒子层34相对于换向器基体12的第二部分32是凹陷的。作为一种选择，可以利用LPKF公司的激光活化技术实现上述过程。

A4、在金属粒子层34上形成金属导电层36，所述金属导电层36的至少部分作为换向片。本实施例中，可以通过化学镀方法在金属粒子层上沉积形成金属导电层，金属粒子层34中的金属可作为还原剂（金属粒子层也称为还原剂层），催化镀液中金属元素的沉积，粒子结构则有助于增强金属导电层的附着性。由于换向器基体的相邻金属粒子层之间电绝缘，因此，在金属粒子层上形成的金属导电层之间也电绝缘，即各换向片之间彼此电绝缘。可以理解，在该过程中，金属导电层36与环状凸缘20上的凹孔28对应位置处可一并形成贯穿孔29。

A5、将导电端子16通过贯穿孔29后紧紧插装到换向器基体12的环状凸缘20上的相应凹孔28内从而将导电端子16固定装配到换向器基体12上，并使导电端子16与相应的金属导电层36于贯穿孔29处电连接。

图5示出换向器10的另一种形成方法，包括：

B1、形成具有轴向贯穿孔的换向器基体12，该基体的外表面含有激光直接成型材料。

B2、形成若干导电端子16。

B3、以激光照射换向器基体12的外周面，形成在整个圆周方向上延伸的金属粒子层。

B4、在所述金属粒子层上形成在整个圆周方向上延伸的金属导电层。

B5、移除换向器基体12的各第二部分32处对应的金属导电层36，使换向器基体12的各第一部分30上的金属导电层36彼此之间电绝缘，每一金属导电层36的至少部分作为换向片。例如可以通过激光照射、蚀刻、高压水流等方式移除金属导电层36。

B6、将导电端子16固定装配到换向器基体12上，并使导电端子16与相应的金属导电层36电连接。

图6和图7示出根据本发明另一实施例的换向器40，其中，换向器基体12的环状凸缘20上不是设凹孔，而是在周向上与各第一部分30对应的位置处一体延伸出若干凸起42作为导电端子基体，并像换向器基体12的第一部分30一样，在导电端子基体42上形成金属粒子层和金属导电层44作为导电端子的导电部分，每一导电端子基体42上的金属导电层44与换向器基体12的相应第一部分30上的金属导电层36电连接。这样，不需另外形成导电端子，并且避免了导电端子的安装过程，可降低成本。

图8示出换向器40的一种形成方法，包括：

C1、形成具有轴向贯穿孔的换向器基体12，所述换向器基体12上一体延伸有若干沿周向间隔分布的导电端子基体42，所述换向器基体12和导电端子基体42的外表面含有激光直接成型材料。

C2、以激光照射换向器基体12的第一部分30以及导电端子基体42，在两者外表面上形成金属粒子层（即还原剂层），每一导电端子基体30上的金属粒子层与对应第一部分30上的金属粒子层相接。

C3、在所述金属粒子层上形成金属导电层36和44。换向器基体12的第一部分30上的金属导电层36的至少部分作为换向片，而导电端子基体42上形成的金属导电层44则作为导电端子的导电部位以电连接转子绕组或变阻器等。同样地，可以通过化学镀方法在金属粒子层上沉积形成金属导电层36和44。

图9示出换向器40的另一种形成方法，包括：

D1、形成具有轴向贯穿孔的换向器基体12，换向器基体12上一体延伸有若干沿周向间隔分布的导电端子基体42，换向器基体12和导电端子基体42的外表面含有激光直接成型材料。

D2、以激光照射导电端子基体42以及换向器基体12的外周面，在换向器基体12上形成在整个圆周方向上延伸的金属粒子层，在导电端子基体42上形成与换向器基体12的第一部分30上的金属粒子层相接的金属粒子层。

D3、在上述金属粒子层上形成金属导电层，其中，换向器基体12上的金属导电层也在整个圆周上延伸。

D4、移除换向器基体12的各第二部分32处对应的金属导电层36，使换向器基体12的各第一部分30上的金属导电层36彼此之间电绝缘，每一金属导电层36的至少部分作为换向片并与对应导电端子基体42上的金属导电层44相接合。

图10示出本发明再一实施例的换向器50的层结构，与换向器10相比，换向器50的第一导电层36上还形成有第二导电层52。作为一种选择，第二导电层52可以是电镀在第一导电层上36。并且，两导电层的材料可以不同，如第一导电层36为铜，第二导电层52为银。本实施例的两层导电层结构可以避免在某些应用中仅仅有一层较薄的导电层36时对换向器寿命的不利影响。

较佳的，可以在换向片外侧套设保持环以固定换向片。

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 (15)

1.一种换向器，包括电绝缘的换向器基体、若干沿周向间隔分布于换向器基体上的换向片、以及若干与换向片一一对应地电连接的导电端子，所述换向器基体具有若干第一部分与若干第二部分，所述第一部分与第二部分在周向上交替分布，各换向片分别形成于各第一部分之上，其特征在于，所述第一部分上形成有一导电层，所述第二部分的至少外表面含有可激光直接成型的材料，所述可激光直接成型的材料经特定激光照射后可产生用于形成所述导电层的还原剂，所述导电层形成所述换向片。

2.如权利要求1所述的换向器，其特征在于，沿换向器径向所述导电层高出所述换向器基体的第二部分。

3.如权利要求1所述的换向器，其特征在于，所述导电层为第一导电层，在所述第一导电层上还形成有第二导电层，所述第一、二导电层共同形成换向片。

4.如权利要求1所述的换向器，其特征在于，所述导电层呈非平面结构。

5.如权利要求1至3任一项所述的换向器，其特征在于，所述导电端子固定装配至所述换向器基体。

6.如权利要求5所述的换向器，其特征在于，所述换向器基体的第一部分上具有凹孔，所述导电端子固定插装于相应凹孔内。

7.如权利要求1至3任一项所述的换向器，其特征在于，所述第一部分具有向外延伸的导电端子基部，所述导电端子基部的外表面形成有与所述导电层相同的导电层。

8.如权利要求1至3任一项所述的换向器，其特征在于，所述换向器还包括套设于所述若干换向片外侧以固定换向片的保持环。

9.一种换向器形成方法，包括：

提供电绝缘的换向器基体，所述换向器基体具有若干第一部分与若干第二部分，所述第一部分与第二部分沿周向交替分布，所述第一部分的外表面含有可激光直接成型材料；

通过激光照射所述换向器基体的第一部分外表面的可激光直接成型材料而形成还原剂层；以及，

在所述还原剂层上形成导电层，相邻第一部分上的导电层彼此电绝缘。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述导电层以化学镀方法在还原剂层上沉积金属而形成。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

在换向器基体包含所述第一部分与第二部分在内的外表面上形成沿整个周向延伸的还原剂层和导电层；和

去除形成于换向器基体的第二部分上的还原剂层和导电层。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在还原剂层上仅形成一层导电层。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述导电层为第一导电层，所述方法还包括：在所述第一导电层上形成第二导电层。

14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：形成若干导电端子；以及将各导电端子固定装配至相应的第一部分，并与相应第一部分上的导电层电连接。

15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述换向器基体的第一部分上一体形成若干导电端子基体；以及，在所述导电端子基体上形成还原剂层和导电层。