CN218868059U - 一种用于电机的换向组件和电机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于电机的换向组件，其中，所述换向组件至少包括：换向器，所述换向器被配置成适于与所述电机的转子轴连接并且具有多个换向片，其中，相邻换向片的换向片棱边以分离间隙间隔开；和电刷，所述电刷至少部分地贴靠在所述换向器的所述换向片的表面上，其中，所述电刷的接触所述换向片的表面的电刷棱边在沿所述换向组件的纵轴线的延伸尺度上不平行于所述换向片棱边，使得当所述换向器围绕所述纵轴线旋转时所述电刷棱边逐渐地越过所述换向片棱边，其中，所述电刷的所述电刷棱边弧形地构造。本申请还涉及一种相应的电机。能够减小电刷在换向组件的运行过程中的机械振动，从而降低电刷的磨损和换向噪声。

Description

一种用于电机的换向组件和电机

技术领域

本申请涉及电机领域，尤其是涉及一种用于电机、尤其是直流电机的换向组件。本申请还涉及一种相应的电机。

背景技术

用于电机的换向组件通常具有换向器和电刷，所述换向器由多个换向片组成，在相邻的换向片之间存在分离间隙，并且所述电刷被按压到换向器的周向表面上，其中，通过换向器和电刷的配合能够引导电流并且转换电流的方向，从而将电机输入的直流电流转换成电枢绕组内的交变电流或者将电枢绕组中的交变电动势转换成输出的直流电压。

在现有的用于电机的换向组件中，电刷的接触换向片的表面的电刷棱边直线地构造，电刷在相邻的两个侧边之间形成尖角部。在这种情况下，在换向器围绕所述旋转轴线旋转时，当换向器的换向片棱边和电刷棱边平行于换向组件的纵轴线时，电刷的电刷棱边在整个棱边长度上同时进入到两个换向片之间的分离间隙中并且同时与换向片的换向片棱边接触，而当电刷棱边不平行于换向组件的纵轴线时，电刷的尖角部会进入到两个换向片之间的分离间隙中并且首先与换向片的换向片棱边接触，这一方面可能导致电刷不期望地卡在换向片之间的分离间隙中，从而使换向组件无法正常工作，另一方面可能产生机械脉冲，所述机械脉冲导致电刷的机械振动，该机械振动使电刷部分地、甚至完全地从换向器的表面升起，从而进一步引起电刷磨损和换向噪声，严重时甚至可能产生电刷电火花，这增大了电刷的负荷并且不利地影响换向组件的使用寿命。

实用新型内容

因此，本申请的目的在于提出一种用于电机的换向组件，通过所述换向组件能够以简单的方式减小电刷在换向组件的运行过程中的机械振动，从而降低电刷的磨损和换向噪声，避免产生引起电磁兼容性问题的电刷电火花和由电刷电火花引起的电火花腐蚀，由此显著提升换向组件的使用寿命。

根据本申请的第一方面，提供一种用于电机的换向组件，其特征在于，所述换向组件至少包括：

-换向器，所述换向器被配置成适于与所述电机的转子轴连接并且具有多个换向片，其中，相邻换向片的换向片棱边以分离间隙间隔开；和

-电刷，所述电刷至少部分地贴靠在所述换向器的所述换向片的表面上，

其中，所述电刷的接触所述换向片的表面的电刷棱边在沿所述换向组件的纵轴线的延伸尺度上不平行于所述换向片棱边，使得当所述换向器围绕所述纵轴线旋转时所述电刷棱边逐渐地越过所述换向片棱边，其中，所述电刷的所述电刷棱边弧形地构造。

相比于现有技术，在根据本申请的换向组件中，电刷的电刷棱边以分区段的方式逐渐地越过换向片棱边，例如从分离间隙逐渐地越过换向片棱边与换向片的表面接触或者从换向片逐渐地越过换向片棱边进入到分离间隙中，并且还有效地防止尖角部接触换向片棱边，其方式是，电刷的电刷棱边在沿换向组件的纵轴线的延伸尺度上不平行于换向片棱边并且电刷的电刷棱边弧形地构造。这能够避免电刷在整个棱边长度上同时进入分离间隙中并且与换向片的换向片棱边接触，从而防止电刷卡入在换向片之间的分离间隙中并且尽可能地避免电刷在接触换向片棱边时产生机械振动，由此减小电刷和换向器的磨损和换向噪声并且避免产生电刷电火花，这能够有效地延长换向组件的使用寿命并且提高换向组件的工作效率。

根据本申请的示例性实施例，所述电刷棱边的圆心位于所述电刷的垂直于主延伸方向的中轴线上。

根据本申请的示例性实施例，所述电刷的主延伸方向不平行于所述换向片棱边，使得所述电刷相对于所述换向片斜置。

根据本申请的示例性实施例，所述电刷的所述主延伸方向与换向片棱边围成的角度小于45°。

根据本申请的示例性实施例，所述电刷具有近似平行四边形；和/或，所述电刷的面向所述换向器的端面具有适配于所述换向器的曲率。

根据本申请的示例性实施例，所述电刷的所述电刷棱边以倒圆或倒斜角的方式构造。

根据本申请的示例性实施例，所述换向片的所述换向片棱边以倒圆或倒斜角的方式构造。

根据本申请的示例性实施例，所述换向组件还包括弹簧装置，所述弹簧装置构造成用于将所述电刷压到所述换向器的所述换向片的表面上。

根据本申请的第二方面，提供一种电机，所述电机包括根据本申请的换向组件。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本申请，可以更好地理解本申请的原理、特点和优点。附图包括：

图1示出了根据本申请的一个示例性实施例的用于电机的换向组件的示意性视图；

图2a至图2c分别示出了根据本申请的不同示例性实施例的换向组件的俯视图；

图3示出了根据本申请的另一个示例性实施例的用于电机的换向组件的示意性视图。

附图标记

100换向组件，10换向器，11换向片，12分离间隙，20电刷，30，弹簧装置，1换向片棱边，2电刷棱边

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本申请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用于解释本申请，而不用于限定本申请的保护范围。

在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据情况理解上述术语在本公开中的含义。

在本说明书中，为了方便起见，使用“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。构成要素的位置关系根据描述每个构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在说明书中说明的词句，根据情况可以适当地更换。

图1示出了根据本申请的一个示例性实施例的用于电机、尤其是直流电机的换向组件100的示意性视图。在此，直流电机包括主磁极、电枢和换向组件100等部件，其中，主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件并且由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成，其中，电枢包括电枢铁心和电枢绕组并且安装在直流电机的转子轴上。

如图1所示，用于直流电机的换向组件100包括换向器10，所述换向器构造成用于与直流电机的转子轴连接并且用于将电流传递和换向到电枢铁心的绕组，其中，换向器10能够与电枢同步地围绕转子轴或者说换向组件100的纵轴线X旋转。在此，换向器10具有多个沿换向器10的周向方向均匀分布的换向片11，其中，相邻的换向片11或者说换向片11的换向片棱边1相对彼此以分离间隙12间隔开并且相互绝缘。示例性地，换向片11的换向片棱边1平行于换向组件100的纵轴线X或者说旋转轴线。在此，换向片11由导电材料构造，例如构造为铜片。在此，换向器10柱形地构型并且换向器10的各个换向片11具有相应的曲率。

如图1所示，用于直流电机的换向组件100包括电刷20，所述电刷至少部分地贴靠在换向器10的换向片11的表面上，其中，通过电刷20将电流传递给换向器10的换向片11。在此，通过换向器10和电刷20的配合能够实现直流电机的电枢绕组中的电流换向，从而产生持续旋转的电磁力。在此，电刷20在面向换向器10的端面上设有电刷棱边2，所述电刷棱边接触换向片11的表面。当换向器10旋转时，电刷20的电刷棱边2首先跨越一个换向片11的换向片棱边1进入到分离间隙12中，然后从分离间隙12跨越相邻的换向片11的换向片棱边1与所述相邻的换向片11的表面接触。在此，电刷20示例性地由石墨制成。

示例性地，如图1所示，用于直流电机的换向组件100还包括弹簧装置30，所述弹簧装置构造成用于向电刷20加载压力，从而使电刷20可靠地贴靠在换向器10的换向片11的表面上。当然也可以考虑另外的装置以将电刷20按压到换向器10的表面上，例如刷握。

根据本申请，电刷20的电刷棱边2在沿换向组件100的纵轴线X的延伸尺度上不平行于换向片11的换向片棱边1，使得当换向器10围绕所述纵轴线X旋转时电刷棱边2以分区段的方式逐渐地越过换向片棱边1，并且电刷棱边2弧形地构造，参见图2a至图2c。由此避免电刷棱边2在整个棱边长度上同时跨越换向片棱边1，以从换向片11的区域进入到分离间隙12中或者从分离间隙12进入到换向片11的区域中，并且避免电刷20的尖角部直接接触换向片棱边1，从而防止电刷20卡入在分离间隙12中并且尽可能地减小电刷棱边2在越过换向片棱边1时的机械振动，这能够有效地降低电刷20和换向片11彼此接触时产生的磨损和换向噪声，并且避免产生电刷电火花和由电刷电火花引起的电火花腐蚀，由此显著提升换向组件100的使用寿命并且改善换向组件100的工作性能。

图2a至图2c分别示出了根据本申请的不同示例性实施例的换向组件100的俯视图。

如图2a所示，换向组件100的电刷20的电刷棱边2弧形地构造，由此电刷棱边2在沿换向组件100的纵轴线X的延伸尺度上不平行于换向片11的换向片棱边1。在此，电刷20的主延伸方向平行于换向片棱边1。在本申请的上下文中，一物体的“主延伸方向”尤其应理解为平行于恰好完全包围该物体的最小几何平行六面体的最长边延伸的方向。当换向器10围绕纵轴线X或者说旋转轴线旋转时，电刷棱边2的沿换向器10的周向方向朝前突出的第一弧形区段首先跨越换向片棱边1，然后逐渐过渡到电刷棱边2的相对于所述第一弧形区段位于后方的第二弧形区段。在这种情况下，电刷棱边2能够有效地逐渐越过换向片棱边1，从而减小电刷棱边2在越过换向片棱边1时的机械振动。

示例性地，如图2a所示，弧形构造的电刷棱边2的圆心位于电刷20的垂直于主延伸方向的中轴线上。由此使电刷棱边2的中间弧形区段沿换向器10的周向方向位于电刷20的最前方，而电刷棱边2的两侧弧形区段相对于所述中间弧形区段位于后方。当换向器10旋转时，电刷棱边2的中间弧形区段首先越过换向片棱边1，然后逐渐过渡到电刷棱边2的两侧弧形区段。但也可以考虑，弧形构造的电刷棱边2的圆心位于其它部位处，例如位于电刷20的侧面上。

与图2a示出的实施例不同，在图2b示出的实施例中，电刷20的主延伸方向不平行于换向片棱边1，使得电刷20相对于换向片11斜置。示例性地，电刷20具有近似矩形的形状并且电刷棱边2呈弧形地构造。在这种情况下，当换向器10围绕纵轴线X旋转时，电刷20的沿换向器10的周向方向朝前突出的第一区段首先越过换向片棱边1，所述第一区段的两个侧边之间不形成尖角，而是形成倒圆的角部，所述角部首先接触换向片棱边1，而电刷20的相对于所述第一区段位于后方的第二区段随后逐渐越过换向片棱边1。

示例性地，电刷的主延伸方向与换向片棱边1围成的角度小于45°，优选最大30°，尤其最大为20°。

与图2b示出的实施例不同，在图2c示出的实施例中，电刷20具有近似平行四边形的形状。在此，电刷20的主延伸方向同样不平行于换向片棱边1，使得电刷20相对于换向片11斜置，并且电刷棱边2呈弧形地构造。此外还可以考虑，电刷20具有本领域技术人员认为有意义的其他形状，例如近似梯形的形状。

示例性地，电刷20的面向换向器10的端面具有适配于换向器10的曲率，其中，电刷20的该端面凹形地构造，由此电刷20能够更贴合地抵靠在换向器10的相应凸形构造的换向片11上，从而增大在电刷20和换向片11之间的导电面积并且提升换向组件100的工作效率。

图3示出了根据本申请的另一个示例性实施例的用于电机的换向组件100的示意性视图。

示例性地，如图3所示，电刷20的电刷棱边2以倒圆的方式构造。但也可以考虑，电刷20的电刷棱边2以倒斜角的方式构造。由此实现电刷棱边2在接触换向片棱边1时的平滑过渡并且减小电刷棱边2的机械振动，从而降低电刷20和换向片11的磨损和换向噪声。

示例性地，如图3所示，换向片11的换向片棱边1以倒斜角的方式构造。但也可以考虑，换向片11的换向片棱边1以倒圆的方式构造。这能够进一步确保电刷棱边2接触换向片棱边1时的平滑过渡，从而尽可能地减小电刷棱边2的机械振动。

示例性地，换向片11的换向片棱边1相对于换向组件100的纵轴线X倾斜地取向，由此使相邻换向片11之间的分离间隙12同样相对于纵轴线X倾斜地取向。在此，电刷20的主延伸方向示例性地平行于换向组件100的纵轴线X。在这情况下，电刷20的电刷棱边2在沿换向组件100的纵轴线X的延伸尺度上不平行于换向片棱边1，使得当换向器10围绕纵轴线X旋转时电刷棱边2逐渐地越过换向片棱边1。

前面对于实施方式的阐释仅在所述示例的框架下描述本申请。当然，只要在技术上有意义，实施方式的各个特征能够自由地相互组合，而不偏离本申请的框架。

对于本领域的技术人员而言，本申请的其他优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本申请就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本申请的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。

Claims (10)

1.一种用于电机的换向组件(100)，其特征在于，所述换向组件(100)至少包括：

-换向器(10)，所述换向器被配置成适于与所述电机的转子轴连接并且具有多个换向片(11)，其中，相邻换向片(11)的换向片棱边(1)以分离间隙(12)间隔开；和

-电刷(20)，所述电刷至少部分地贴靠在所述换向器(10)的所述换向片(11)的表面上，

其中，所述电刷(20)的接触所述换向片(11)的表面的电刷棱边(2)在沿所述换向组件(100)的纵轴线(X)的延伸尺度上不平行于所述换向片棱边(1)，使得当所述换向器(10)围绕所述纵轴线(X)旋转时所述电刷棱边(2)逐渐地越过所述换向片棱边(1)，其中，所述电刷(20)的所述电刷棱边(2)弧形地构造。

2.根据权利要求1所述的换向组件(100)，其特征在于，

所述电刷棱边(2)的圆心位于所述电刷(20)的垂直于主延伸方向的中轴线上。

3.根据权利要求1或2所述的换向组件(100)，其特征在于，

所述电刷(20)的主延伸方向不平行于所述换向片棱边(1)，使得所述电刷(20)相对于所述换向片(11)斜置。

4.根据权利要求3所述的换向组件(100)，其特征在于，

所述电刷(20)的所述主延伸方向与所述换向片棱边(1)围成的角度小于45°。

5.根据权利要求1或2所述的换向组件(100)，其特征在于，

所述电刷(20)具有近似平行四边形的形状。

6.根据权利要求1或2所述的换向组件(100)，其特征在于，

所述电刷(20)的面向所述换向器(10)的端面具有适配于所述换向器(10)的曲率。

7.根据权利要求1或2所述的换向组件(100)，其特征在于，

所述电刷(20)的所述电刷棱边(2)以倒圆或倒斜角的方式构造。

8.根据权利要求1或2所述的换向组件(100)，其特征在于，

所述换向片(11)的所述换向片棱边(1)以倒圆或倒斜角的方式构造；和/或

所述换向片(11)的所述换向片棱边(1)相对于所述换向组件(100)的纵轴线(X)倾斜地取向。

9.根据权利要求1或2所述的换向组件(100)，其特征在于，

所述换向组件(100)还包括弹簧装置(30)，所述弹簧装置构造成用于将所述电刷(20)压到所述换向器(10)的所述换向片(11)的表面上。

10.一种电机，所述电机包括根据权利要求1至9中任一项所述的换向组件(100)。

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