CN105281502A - 换向器和包括换向器的电机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于换向器的换向片，包括由第一金属材料制成的本体和由不同于第一金属材料的第二金属材料制成的连接件，本体和连接件被牢固地接合到一起而在接合处形成连接区域，所述连接区域的外表面被包覆有防腐蚀绝缘层，其中，所述换向片的本体适于固定在所述换向器的绝缘主体上并且适于与安装着所述换向器的电机的电刷滑动接触，所述换向片的连接件适于与安装着所述换向器的电机的绕组导线电连接。

Description

换向器和包括换向器的电机

技术领域

本发明涉及电机领域，更具体地涉及一种电机的换向器。

背景技术

换向器是直流电机最关键的部件之一，其在直流电机中的作用是使电机能够持续转动。

根据换向器的结构，换向器一般分为钩形换向器、槽形换向器和端面换向器三种。

传统的钩形换向器一般包括沿圆周方向布置而围成环状的多个换向片，换向片由铜材料制成并且包括本体部和钩形端。

这些换向片的本体部形成圆柱形的外表面，也称为换向器的圆柱形外表面，直流电机的电刷与此圆柱形外表面滑动接触，形成电连接。铜材料的圆柱形外表面用于引导电流。

这些换向片的钩形端成放射状径向向外定向。每个换向片的钩形端连接着转子绕组的一个触头端，转子的绕组导线的端部钩挂在换向片的钩形端上，两者通过焊接而形成可靠的导电连接。

如上述，换向器用于将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流或将绕组内的交变电动势转换为电刷端上的直流电动势。

然而，由于换向片由铜材料制成，这就使得直流电机的绕组导线不能使用铝材料，否则，在绕组导线的端部与换向器的钩形端部相焊接的位置-即两种材料(铜和铝)的接触位置-被暴露于空气中与水、盐雾等外界介质接触，在通电的情况下会产生电化学反应进而产生腐蚀。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服了耐腐蚀、以及降低了换向器以及整个电机的成本的换向器结构。

为此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于换向器的换向片，包括由第一金属材料制成的本体和由不同于第一金属材料的第二金属材料制成的连接件，本体和连接件被牢固地接合到一起而在接合处形成连接区域，所述连接区域的外表面被包覆有防腐蚀绝缘层，其中，所述换向片的本体适于固定在所述换向器的绝缘主体上并且适于与安装着所述换向器的电机的电刷滑动接触，所述换向片的连接件适于与安装着所述换向器的电机的绕组导线电连接。使用这种换向器结构，一方面，电机的绕组导线与换向片的钩末端部之间的焊接接触是相同材料的焊接接触，暴露于外界介质中不会发生腐蚀；另一方面，容易发生腐蚀的两种金属材料的接合处，不再是钩末端部，而是移位到本体与连接件之间的连接区域处，该连接区域处被防腐蚀绝缘层封闭，不会暴露而与外界介质接触，防止发生了腐蚀的发生。

根据一个可选实施例，所述第一金属材料是铜，所述第二金属材料是铝，所述本体和所述连接件通过焊接结合到一起。

根据一个可选实施例，所述第二金属材料与所述绕组导线的材料相同，所述防腐蚀绝缘层是树脂层，或本领域内的公知的任何其它适当的绝缘层。

根据一个可选实施例，所述防腐蚀绝缘层在本体和连接件接合到一起而形成所述连接区域之后被包覆成型在所述连接区域的外表面上。

根据一个可选实施例，所述本体包括适于固定在所述换向器的绝缘主体上并且适于与所述电刷滑动接触的本体部和从本体部向第一侧偏置的第一连接部，所述连接件包括适于与所述绕组导线电连接的钩末端部和相对于所述钩末端部朝向所述第一侧偏置的第二连接部，其中，所述本体的第一连接部和所述连接件的第二连接部部分地接合到一起而形成所述连接区域以及在所述第一连接部和第二连接部的另一部分之间形成用于填满所述防腐蚀绝缘层的空腔，所述本体部在与所述第一侧相反的第二侧与电刷滑动接触。

根据本发明的另一方面，提供了一种换向器，其包括具有圆柱形外表面的绝缘主体；沿所述绝缘主体的圆柱形外表面的圆周方向以均匀间隔开的方式固定于所述圆柱形外表面上的多个根据权利要求1-5中任一所述的换向片，其中，所述换向片的连接区域被所述防腐蚀绝缘层包覆固定到所述绝缘主体上，并且在所述圆周方向上，相邻的两个换向片之间限定出绝缘缝隙；以及多个绝缘片，在每个绝缘缝隙中设置一个绝缘片。

根据一个可选实施例，所述绝缘片为云母片。

根据一个可选实施例，所述绝缘主体由与所述换向片的防腐蚀绝缘层相同或不同的材料制成。

根据本发明的第三方面，提供了一种电机转子，其包括如上所述的换向器；插入由所述换向器的绝缘主体限定的内腔内的转轴；固定到所述转轴上的绕组铁芯；以及围绕所述绕组铁芯绕制的绕组导线，其中，所述绕组导线的端部连接到所述换向器的连接件的钩末端部。

根据一个可选实施例，所述电机转子是直流电机的转子。

根据本发明的换向器的换向片包括适于与直流电机的电刷滑动接触的铜制本体和适于与直流电机的绕组导线电连接的铝制钩件，铜制本体和铝制钩件通过诸如焊接的连接方式固定地接合到一起从而形成连接区域，连接区域的外表面上包覆成型有树脂绝缘层。这种结构的换向器允许与其一起使用的电机绕组使用铝导线绕制。连接区域的外表面上包覆的树脂绝缘层有效地起到了绝缘和防腐蚀的作用，使连接区域与外界完全隔开而不能暴露于空气中，避免通电时的铜和铝连接区域与外界介质发生电化学反应而产生腐蚀。根据本发明的换向器与直流电机的绕组导线之间的接触是铝材料与铝材料的接触，而非铜材料和铝材料的接触，不会发生相腐蚀的现象。

另外，由于铝材料密度低于铜材料，所以将换向片的一部分由铜材料替换成铝材料、将绕组导线由铜材料替换为铝材料，能够降低相应构件以及整个电机的重量，并且降低相应构件以及整个电机的成本。

附图说明

本发明的其它特征和优势将在下面参考附图对实施例的详细描述中变得显然。

图1示出了根据本发明的换向器的立体图；和

图2示出了图1的换向器的换向片的立体图。

具体实施方式

下面参考附图描述根据本发明的换向器的特殊实施例。应了解，在下面进行描述并且在附图中示出的实施例仅用于说明本发明的原理，而不用于限制本发明的范围。

图1示出了根据本发明的换向器100的立体图。

根据本发明的换向器100包括总体上圆筒形的绝缘主体10，被固定到绝缘主体10的外圆柱面上并且沿圆周方向均匀间隔开的多个换向片20，相邻的换向片20之间存在绝缘缝隙。通常，用诸如云母片的绝缘片15将相邻的换向片20之间的绝缘缝隙填满。另外，绝缘片15在绝缘缝隙中延伸不超出换向器100的外圆周面，即由各换向片20形成的圆柱形外表面22。

组装到绝缘本体10上的各换向片20形成圆柱形外表面22，用于与安装着换向器100的直流电机的电刷滑动接触。铜制的圆柱形外表面22用于引导电流。

具体参考图2中示出的换向片20的立体图。根据本发明的换向片20包括铜制本体30和铝制钩件40。铜制本体30包括平直的本体部32和从本体部32向第一侧偏置的连接部34。本体部32的与第一侧相反的第二侧用于与安装着根据本发明的换向器100的电机(未图示)的电刷滑动接触。铝制钩件40是一种连接件，其包括在与铜制本体30接合到一起之后与其本体部32位于一条线上的钩末端部42，从钩末端部42开始与铜制本体30的本体部32成一直线地朝向铜制本体30延伸的平直部44、从平直部44伸出并且从平直部44朝向第一侧偏置的连接部46，以及从钩末端部42弯向与第一侧相反的第二侧的弯部48。

铜制本体30的连接部34和铝制钩件40的连接部46被部分地固定地接合到一起，例如焊接到一起，而形成连接区域50，铜制本体30的连接部34和铝制钩件40的连接部46的另一部分之间形成空腔60。在铜制本体30和铝制钩件40被接合到一起而构成换向片20之后，通过注塑工艺，各换向片20被固定到绝缘主体10，如图1所示。空腔60内被充满例如与绝缘主体10相同材料的树脂，在换向器100上形成沿圆周方向延伸的绝缘带62。即，各换向片20的连接区域50外表面都被树脂层包围，包覆连接区域50的树脂层与绝缘主体10融合固定在一起，换向片20的连接区域50被作为防腐蚀绝缘层的树脂层包覆固定到绝缘主体10上。

组装到绝缘本体10上的各换向片20的钩末端部42用于与安装着换向器100的直流电机的绕组导线电连接。具体地，绕组铁芯(未示出)被固定到插入由换向器100的绝缘本体10限定的内腔12内的转轴(未示出)上，绕组导线被绕制到绕组铁芯上，绕组导线的各个触头端部被钩挂在换向片20的钩末端部42上，并且随后被焊接到一起，建立可靠的电连接。

至此，与直流电机的绕组导线以及与直流电机的电刷同时电连接的换向器能够将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流或将绕组内的交变电动势转换为电刷端上的直流电动势。

因为树脂层具有绝缘和防腐蚀作用，换向片20的铜制本体30和铝制钩件40之间的连接区域50通过树脂层与外界完全隔开，使其不能暴露于空气中，避免通电时的铜和铝连接区域与水、盐雾等外界介质发生接触，防止可能发生的电化学反应，因而避免换向片发生腐蚀。

因此，由于根据本发明的换向器100的换向片20的钩件由铝材料制成，所以与换向片电连接的绕组导线可以用铝导线，而不存在如现有技术中铜材料和铝材料发生腐蚀的问题。

据此，包括由根据本发明的换向器片20构成的换向器100的电机转子的组成部件包括：换向器100、插入由换向器100的绝缘本体10限定的内腔12内的转轴、固定到转轴上的绕组铁芯、以及绕制在绕组铁芯上的铝制绕组导线。铝制绕组导线的端部钩挂在换向片20的铝制钩件40的钩末端部42。绕制完成后，焊接铝制绕组导线的端部与铝制钩件40的钩末端部42，从而在它们之间建立可靠的电连接。

综上，根据本发明，换向片的铜制本体和铝制钩件之间的连接区域被树脂包围，不会与水、盐雾等外界介质直接接触进而发生电化学反应，因而换向片不会发生腐蚀。另外，换向片的钩件由铝材料制成，所以直流电机也可以采用铝制绕组导线，换向器钩件和绕组导线之间的焊接是铝材料与铝材料之间的焊接。另一方面，铝比铜密度低且价格便宜，所以换向器乃至整个电机的重量减轻了并且成本降低了。

上面关于本发明的特殊实施例进行了描述，但本发明并不意于限制于上面描述和附图示意的实施例。在不偏离由下面的权利要求限定的实质和范围的情况下，本领域内的技术人员可以对上述实施例进行各种修改和变异。

Claims (10)

1.一种用于换向器的换向片，包括由第一金属材料制成的本体和由不同于第一金属材料的第二金属材料制成的连接件，本体和连接件被牢固地接合到一起而在接合处形成连接区域，所述连接区域的外表面被包覆有防腐蚀绝缘层，其中，所述换向片的本体适于固定在所述换向器的绝缘主体上并且适于与安装着所述换向器的电机的电刷滑动接触，所述换向片的连接件适于与安装着所述换向器的电机的绕组导线电连接。

2.根据权利要求1所述的用于换向器的换向片，其中，所述第一金属材料是铜，所述第二金属材料是铝，所述本体和所述连接件通过焊接结合到一起。

3.根据权利要求1或2所述的用于换向器的换向片，其中，所述第二金属材料与所述绕组导线的材料相同，所述防腐蚀绝缘层是树脂层。

4.根据权利要求1-3中任一所述的用于换向器的换向片，其中，所述防腐蚀绝缘层在本体和连接件接合到一起而形成所述连接区域之后被包覆成型在所述连接区域的外表面上。

5.根据权利要求1-4中任一所述的用于换向器的换向片，其中，所述本体包括适于固定在所述换向器的绝缘主体上并且适于与所述电刷滑动接触的本体部和从本体部向第一侧偏置的第一连接部，所述连接件包括适于与所述绕组导线电连接的钩末端部和相对于所述钩末端部朝向所述第一侧偏置的第二连接部，其中，所述本体的第一连接部和所述连接件的第二连接部部分地接合到一起而形成所述连接区域以及在所述第一连接部和第二连接部的另一部分之间形成用于填满所述防腐蚀绝缘层的空腔，所述本体部在与所述第一侧相反的第二侧与电刷滑动接触。

6.一种换向器，包括：

具有圆柱形外表面的绝缘主体；

沿所述绝缘主体的圆柱形外表面的圆周方向以均匀间隔开的方式固定于所述圆柱形外表面上的多个根据权利要求1-5中任一所述的换向片，其中，所述换向片的连接区域被所述防腐蚀绝缘层包覆固定到所述绝缘主体上，并且在所述圆周方向上，相邻的两个换向片之间限定出绝缘缝隙；以及

多个绝缘片，在每个绝缘缝隙中设置绝缘片。

7.根据权利要求6所述的换向器，其中，所述绝缘片为云母片。

8.根据权利要求7所述的换向器，其中，所述绝缘主体由与所述换向片的防腐蚀绝缘层相同或不同的材料制成。

9.一种电机转子，包括：

根据权利要求6-8中任一所述的换向器；

插入由所述换向器的绝缘主体限定的内腔内的转轴；

固定到所述转轴上的绕组铁芯；以及

围绕所述绕组铁芯绕制的绕组导线，其中，所述绕组导线的端部连接到所述换向器的连接件的钩末端部。

10.根据权利要求9所述的电机转子，其中，所述电机转子是直流电机的转子。