有刷電機(jī)換向器的制造方法
【專利摘要】有刷電機(jī)換向器包括電絕緣的基體、若干沿周向間隔分布于基體上的換向片、以及若干在兩相鄰換向片之間的電絕緣氣體釋放部件。每一氣體釋放部件可經(jīng)氣體釋放表面釋放出導(dǎo)電性小于空氣的氣體。所述氣體釋放表面低于換向片的外表面從而與所述兩相鄰換向片的兩相對側(cè)壁共同形成擴(kuò)散空間。氣體釋放部件所釋放出的氣體沿所述擴(kuò)散空間擴(kuò)散，從而抑制換向火花，降低火花對電刷和換向片的磨損。
【專利說明】有刷電機(jī)換向器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有刷電機(jī)的換向器，尤其涉及換向器的火花抑制結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]有刷電機(jī)包括定子以及相對定子轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、固定于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子磁芯、固定于轉(zhuǎn)軸并與轉(zhuǎn)子磁芯相鄰的換向器、以及纏繞于轉(zhuǎn)子磁芯的齒上并與換向器電連接的轉(zhuǎn)子繞組。定子包括定子磁極、供電端子、以及至少一對用于與換向器的換向片滑動(dòng)接觸的電刷。外部電源經(jīng)供電端子、電刷和換向器被提供給轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子繞組通電后形成轉(zhuǎn)子磁場，與定子磁場相互作用從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0003]換向過程中，當(dāng)電刷離開某一換向片時(shí)，流過相應(yīng)轉(zhuǎn)子繞組的電流發(fā)生突變，產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢，從而在電刷與該換向片之間形成強(qiáng)電場。電刷與該換向片附近的空氣在強(qiáng)電場的作用下發(fā)生氣體電離，從而形成電弧放電路徑并產(chǎn)生電火花(也可稱作換向火花)。換向火花較強(qiáng)時(shí)，將破壞電刷與換向器之間的滑動(dòng)接觸，使兩者磨損增加。因此，如何抑制換向火花是電機(jī)設(shè)計(jì)需要考慮的關(guān)鍵問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種換向器，包括電絕緣的基體、以及若干沿周向間隔分布于基體上的換向片。換向器還包括若干電絕緣的氣體釋放部件。每一氣體釋放部件在兩相鄰換向片之間并具有氣體釋放表面。氣體釋放部件可經(jīng)氣體釋放表面釋放出導(dǎo)電性小于空氣的氣體。氣體釋放表面低于換向片的外表面從而與所述兩相鄰換向片的兩相對側(cè)壁共同形成擴(kuò)散空間，使得氣體釋放部件所釋放出的氣體沿所述擴(kuò)散空間擴(kuò)散。
[0005]根據(jù)一較佳實(shí)施方案，氣體釋放表面相對于兩相鄰換向片的徑向內(nèi)表面的外側(cè)。
[0006]根據(jù)另一較佳實(shí)施方案，所述兩相鄰換向片的兩相對側(cè)壁至少其中之一設(shè)凹陷部，所述氣體釋放部件延伸入所述凹陷部內(nèi)。
[0007]根據(jù)另一較佳實(shí)施方案，所述氣體釋放表面具有兩側(cè)面，該兩側(cè)面至少其中之一與同側(cè)換向器的側(cè)壁之間具有周向間隙以釋放所述氣體。
[0008]根據(jù)另一較佳實(shí)施方案，所述氣體釋放部件部分地設(shè)于兩相鄰換向片的徑向內(nèi)表面的內(nèi)側(cè)，并在徑向上由所述徑向內(nèi)表面定位。
[0009]可選的，所述兩相鄰換向片的兩相對側(cè)壁為斜面，且兩側(cè)壁之間的距離沿徑向從外向內(nèi)逐漸增大。
[0010]可選的，所述氣體釋放部件的軸向橫截面在相鄰換向片之間的部分呈梯形或三角形。
[0011]可選的，所述氣體釋放部件的軸向橫截面在相鄰換向片之間的部分呈凹凸起伏形狀。
[0012]可選的，所述氣體釋放表面位于兩相鄰換向片的徑向內(nèi)表面的內(nèi)側(cè)。
[0013]可選的，所述氣體釋放表面與兩相鄰換向片的徑向內(nèi)表面位于同一假想圓柱面上。
[0014]可選的，所述氣體釋放表面為凸面。
[0015]可選的，所述若干氣體釋放部件各自獨(dú)立成型。
[0016]可選的，所述若干氣體釋放部件與基體不可拆卸地一體成型。
[0017]較佳的，所述氣體釋放部件由熱塑型材料制成。
[0018]較佳的，所述基體由熱固型材料制成。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例中，由于氣體釋放部件所釋放氣體的導(dǎo)電性小于空氣。因此當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)組在換向過程中產(chǎn)生較大感應(yīng)電動(dòng)勢時(shí)，相鄰換向片之間以及換向片與電刷之間發(fā)生的氣體電離程度(也即電弧放電程度)減弱，即電火花得以減小，從而可以降低電火花對電刷和換向片造成的磨損。減小電火花也可以降低電火花所導(dǎo)致的換向器溫度升高的程度，從而可進(jìn)一步降低電刷和換向片的磨損。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]附圖中:
[0021]圖1是依據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的換向器的周向平面展開剖視示意圖；
[0022]圖2示出圖1的換向器的電火花抑制原理圖；
[0023]圖3是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的換向器的周向平面展開剖視示意圖；
[0024]圖4和圖5示出本發(fā)明提供的另外兩種可選的換向器的周向展開平面剖視圖；
[0025]圖6和圖7分別示出本發(fā)明第五和第六實(shí)施例的換向器。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見?？梢岳斫?，附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。附圖中顯示的尺寸僅僅是為了便于清晰描述，而并不限定比例關(guān)系。
[0027]圖1示出本發(fā)明一較佳實(shí)施例的換向器10的周向平面展開剖視示意圖。換向器10包括呈空心圓柱狀的電絕緣基體12、沿周向均勻間隔固定于基體12的外表面14的若干換向片16、以及若干與換向片16 對應(yīng)地電連接的導(dǎo)電端子(圖中未不出)。每兩個(gè)相鄰換向片16的兩個(gè)相對側(cè)壁18與基體12的外表面14共同形成凹槽，使相鄰換向片16彼此電絕緣。
[0028]本實(shí)施例中，每兩個(gè)相鄰的換向片16之間的凹槽內(nèi)設(shè)有電絕緣的氣體釋放部件20。氣體釋放部件20相對于換向片16的徑向內(nèi)表面22沿徑向向外凸起，其外表面位于相鄰換向片之間的部分形成氣體釋放表面24。該氣體釋放表面24低于換向片16的外表面26，并與相鄰換向片16的兩相對側(cè)壁18共同形成擴(kuò)散空間28。較佳的，氣體釋放部件20可通過注塑方式成型在對應(yīng)凹槽內(nèi)。換向器10工作過程中，氣體釋放部件20可經(jīng)氣體釋放表面24自然釋放出氣體并沿?cái)U(kuò)散空間28擴(kuò)散。氣體釋放表面24低于換向片16的外表面26可以避免氣體釋放部件20與電刷直接摩擦接觸而產(chǎn)生電絕緣粉屑，進(jìn)而避免電絕緣粉屑附著到換向片16的外表面26上從而影響換向片16與電刷接觸時(shí)的導(dǎo)電性。較佳的，氣體釋放部件20可以由已知的可自然釋放氣體的熱塑型材料成型,并且該材料所釋放氣體的導(dǎo)電性小于空氣。[0029]較佳的，相鄰換向片16的兩相對側(cè)壁18上均設(shè)有凹陷部30。氣體釋放部件20延伸入凹陷30內(nèi)以在徑向上定位氣體釋放部件20，避免氣體釋放部件20在換向器高速旋轉(zhuǎn)過程中被甩離凹槽。該凹陷30同時(shí)還可以增加相鄰換向片16之間的凹槽內(nèi)可容納的氣體釋放部件的體積，從而容許產(chǎn)生更多氣體。可以理解的，也可僅在兩相對側(cè)壁18的其中之一上設(shè)凹陷30。
[0030]一并結(jié)合圖2，本實(shí)施例中，氣體釋放部件20可經(jīng)氣體釋放表面24在兩相鄰換向片16之間以及換向片16與電刷32之間釋放出導(dǎo)電性小于空氣的氣體34。與傳統(tǒng)中未設(shè)置氣體釋放部件的換向器相比，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)組36在換向過程中產(chǎn)生較大感應(yīng)電動(dòng)勢時(shí)，由于氣體釋放部件20所釋放氣體的導(dǎo)電性小于空氣，因此在相鄰換向片16之間以及換向片16與電刷32之間發(fā)生的氣體電離程度(也即電弧放電程度)減弱，即電火花得以減小。減小電火花可以降低其對電刷和換向片造成的磨損。減小電火花也可以降低電火花所導(dǎo)致的換向器溫度升高的程度，從而可進(jìn)一步降低電刷和換向片的磨損。
[0031]圖3示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的換向器40的周向平面展開剖視示意圖。本實(shí)施例中，氣體釋放部件20與基體12由相同或不同的材料不可拆卸地一體成型。氣體釋放部件20自基體12的外表面14 一體延伸入相鄰換向片16之間的凹槽中。并且，氣體釋放部件20的氣體釋放表面24包括兩側(cè)面42，該兩側(cè)面42與相鄰換向器的兩側(cè)壁18之間具有周向間隙44，這樣可以增大氣體釋放表面24的面積從而增加氣體釋放量?？梢岳斫?，氣體釋放部件20也可僅有一個(gè)側(cè)面與換向片的側(cè)壁18之間形成可釋放氣體的周向間隙。進(jìn)一步的，還可以將氣體釋放表面24設(shè)為凹凸不平的表面以增大其表面積。當(dāng)然，
[0032]圖4和圖5分別示出本發(fā)明提供的另外兩種可選的換向器50和60。圖4所示的換向器50中，氣體釋放部件20設(shè)于基體12上開設(shè)的凹槽52內(nèi)，其氣體釋放表面24相對于兩相鄰換向片16的內(nèi)表面22在徑向上向內(nèi)凹陷。圖5所不的換向器60中，氣體釋放部件20設(shè)于基體12上開設(shè)的凹槽52內(nèi)，其氣體釋放表面24與兩相鄰換向片16的內(nèi)表面22處在同一假想圓柱面上。
[0033]圖6示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的換向器70。本實(shí)施例中，氣體釋放部件20與基體12由不同材料各自成型。每一氣體釋放部件20部分地設(shè)于相鄰換向片16的徑向內(nèi)表面22的內(nèi)側(cè)，并在徑向上由相鄰換向片16的徑向內(nèi)表面22定位。相鄰換向片16的兩相對側(cè)壁上沿徑向延伸而不設(shè)凹陷部，氣體釋放部件20伸入相鄰換向片16的兩相對側(cè)壁18之間的部分與所述兩相對側(cè)壁18相接觸而不具有間隙。氣體釋放部件20位于兩相對側(cè)壁18之間的徑向外表面形成氣體釋放表面24。
[0034]圖7示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的換向器80。本實(shí)施例中，氣體釋放部件20與基體12由不同材料各自成型。每一氣體釋放部件20整體設(shè)于相鄰換向片16的徑向內(nèi)表面22的內(nèi)側(cè)，其位于兩相鄰換向片16之間的氣體釋放表面24呈凸面。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例中的換向器較佳的可用于高功率電機(jī)，在此類應(yīng)用中，基體12可由熱固型材料制成，從而能夠在高溫環(huán)境中為換向片16提供穩(wěn)定的支撐。氣體釋放部件20較佳的可選擇在非高溫環(huán)境中也能自然釋放出導(dǎo)電性小于空氣的氣體的電絕緣材料制成，這樣，氣體釋放部件20在高溫中釋放的氣體更多，因此換向火花的抑制效果更佳。
[0036]當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例中的換向器也可用于低功率電機(jī)，可以理解的，在此類應(yīng)用中，氣體釋放部件20應(yīng)由在非高溫環(huán)境中也能釋放出導(dǎo)電性小于空氣的氣體的電絕緣材料制成。
[0037]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。例如，每兩個(gè)相鄰換向片的兩相對側(cè)壁還可以是斜面，且兩側(cè)壁之間的距離沿徑向從外向內(nèi)逐漸增大。例如，氣體釋放表面的軸向橫截面還可以是梯形、三角形或凹凸起伏形狀等。再例如，氣體釋放部件與基體由相同材料不可拆卸地一體成型，相鄰換向片的兩相對側(cè)壁上不設(shè)凹陷部且氣體釋放部件伸入相鄰換向片之間的凹槽內(nèi)的部分與換向片的兩側(cè)壁之間不設(shè)間隙。
【權(quán)利要求】
1.一種換向器，包括電絕緣的基體、以及若干沿周向間隔分布于基體上的換向片；其特征在于:所述換向器還包括若干電絕緣的氣體釋放部件，每一氣體釋放部件在兩相鄰換向片之間具有氣體釋放表面，所述氣體釋放部件可經(jīng)氣體釋放表面釋放出導(dǎo)電性小于空氣的氣體，所述氣體釋放表面低于換向片的外表面從而與所述兩相鄰換向片的兩相對側(cè)壁共同形成擴(kuò)散空間，使得氣體釋放部件所釋放出的氣體沿所述擴(kuò)散空間擴(kuò)散。
2.如權(quán)利要求1所述的換向器，其特征在于，所述氣體釋放表面位于兩相鄰換向片的徑向內(nèi)表面的外側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的換向器，其特征在于，所述兩相鄰換向片的兩相對側(cè)壁至少其中之一設(shè)凹陷部，所述氣體釋放部件延伸入所述凹陷部內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的換向器，其特征在于，所述兩相鄰換向片的兩相對側(cè)壁為斜面，且兩相對側(cè)壁之間的距離沿徑向從外向內(nèi)逐漸增大。
5.如權(quán)利要求4所述的換向器，其特征在于，所述氣體釋放部件的軸向橫截面在相鄰換向片之間的部分呈梯形或三角形。
6.如權(quán)利要求4所述的換向器，其特征在于，所述氣體釋放部件的軸向橫截面在相鄰換向片之間的部分呈凹凸起伏形狀。
7.如權(quán)利要求2所述的換向器，其特征在于，所述氣體釋放表面具有兩側(cè)面，該兩側(cè)面至少其中之一與同側(cè)換向器的側(cè)壁之間具有周向間隙以釋放所述氣體。
8.如權(quán)利要求2所述的換向器，其特征在于，所述氣體釋放部件部分地設(shè)于兩相鄰換向片的徑向內(nèi)表面的內(nèi)側(cè)，并在徑向上由所述徑向內(nèi)表面定位。
9.如權(quán)利要求1所述的換向器，其特征在于，所述氣體釋放表面位于兩相鄰換向片的徑向內(nèi)表面的內(nèi)側(cè)。
10.如權(quán)利要求1所述的換向器，其特征在于，所述氣體釋放表面與兩相鄰換向片的徑向內(nèi)表面位于同一假想圓柱面上。
11.如權(quán)利要求1所述的換向器，其特征在于，所述氣體釋放表面為凸面。
12.如權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的換向器，其特征在于，所述若干氣體釋放部件各自獨(dú)立成型。
13.如權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的換向器，其特征在于，所述若干氣體釋放部件與基體不可拆卸地一體成型。
14.如權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的換向器，其特征在于，所述氣體釋放部件由熱塑型材料制成。
15.如權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的換向器，其特征在于，所述基體由熱固型材料制成。
【文檔編號】H01R39/48GK103682929SQ201210336520
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月12日
【發(fā)明者】劉清式 申請人:德昌電機(jī)(深圳)有限公司