[发明专利]有刷电机换向器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及有刷电机的换向器，尤其涉及换向器的火花抑制结构。

背景技术

有刷电机包括定子以及相对定子转动的转子。转子包括转轴、固定于转轴的转子磁芯、固定于转轴并与转子磁芯相邻的换向器、以及缠绕于转子磁芯的齿上并与换向器电连接的转子绕组。定子包括定子磁极、供电端子、以及至少一对用于与换向器的换向片滑动接触的电刷。外部电源经供电端子、电刷和换向器被提供给转子绕组，转子绕组通电后形成转子磁场，与定子磁场相互作用从而驱动转子旋转。

换向过程中，当电刷离开某一换向片时，流过相应转子绕组的电流发生突变，产生较大的感应电动势，从而在电刷与该换向片之间形成强电场。电刷与该换向片附近的空气在强电场的作用下发生气体电离，从而形成电弧放电路径并产生电火花（也可称作换向火花）。换向火花较强时，将破坏电刷与换向器之间的滑动接触，使两者磨损增加。因此，如何抑制换向火花是电机设计需要考虑的关键问题之一。

发明内容

本发明的一方面提供一种换向器，包括电绝缘的基体、以及若干沿周向间隔分布于基体外表面的换向片。换向器还包括若干与基体各自成型的电绝缘的气体释放部件。每一气体释放部件在两相邻换向片之间具有气体释放表面。气体释放部件可经气体释放表面释放出导电性小于空气的气体。沿换向器径向气体释放表面低于换向片的外表面从而与所述两相邻换向片的两相对侧壁共同形成扩散空间，使得气体释放部件所释放出的气体沿所述扩散空间扩散。

较佳的，所述基体与若干换向片不可拆卸地成型为一体。

较佳的，所述基体与若干气体释放部件不可拆卸地成型为一体。

可选的，所述气体释放部件至少部分注射成型于所述基体外表面的若干槽中。

可选的，所述气体释放部件至少部分插装于所述基体外表面的若干槽中。

可选的，所述气体释放部件至少部分注射成型于相邻换向片之间。

可选的，所述气体释放部件至少部分插装于相邻换向片之间。

较佳的，所述气体释放部件由热塑性材料制成。

本发明的另一方面提供一种换向器的形成方法。换向器包括电绝缘的基体、以及若干沿周向间隔分布于基体外表面的换向片。所述方法包括在换向器中设置若干电绝缘的气体释放部件的步骤。每一气体释放部件在两相邻换向片之间具有气体释放表面，并可经气体释放表面释放出导电性小于空气的气体。气体释放表面低于换向片的外表面从而与所述两相邻换向片的两相对侧壁共同形成扩散空间，使得气体释放部件所释放出的气体沿所述扩散空间扩散。

根据一较佳实施方案，所述若干气体释放部件被设置于各对相邻换向片之间。

可选的，所述设置气体释放部件步骤之前包括将若干换向片沿周向间隔安装至基体外表面的步骤。

可选的，所述设置气体释放部件步骤之后包括在换向片内侧一体成型基体于气体释放部件和换向片表面上的步骤。

根据另一较佳实施方案，所述若干气体释放部件被设置于基体外表面上的若干沿周向间隔分布的凹槽中。

可选的，所述设置气体释放部件步骤之后包括将若干换向片沿周向间隔安装至基体外表面的步骤。

可选取的，所述方法还包括：在一金属环内侧一体成型基体于金属环表面上的步骤，所述基体的径向外端设若干用于容纳气体释放部件的凹槽或孔；以及在所述金属环上形成若干通槽，使各通槽与基体的对应凹槽或孔相连通的步骤。

根据再一较佳实施方案，所述若干气体释放部件被周向间隔地设置于一金属环的内表面。

可选的，所述设置若干气体释放部件步骤之后包括：在所述金属环内侧一体成型基体于气体释放部件和金属环表面上的步骤；以及在所述金属环上形成若干通槽从而形成所述若干间隔分布的换向片并暴露所述若干气体释放部件的步骤。

本发明实施例中，由于气体释放部件所释放气体的导电性小于空气。因此当转子转组在换向过程中产生较大感应电动势时，相邻换向片之间以及换向片与电刷之间发生的气体电离程度（也即电弧放电程度）减弱，即电火花得以减小，从而可以降低电火花对电刷和换向片造成的磨损。减小电火花也可以降低电火花所导致的换向器温度升高的程度，从而可进一步降低电刷和换向片的磨损。

附图说明

附图中：

图1示出依据本发明一较佳实施例的换向器；

图2示出图1的换向器的左视图；

图3示出图1的换向器的基体；

图4示出图1的换向器的换向片；

图5示出图1的换向器的气体释放部件；

图6示出图1的换向器的电火花抑制原理图；