专利名称：带有换向器的串励电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机领域，具体讲是一种带有换向器的串励电机。
背景技术：
电机产品基于转子有无励磁电源可分为两类一类是转子无励磁电源的感应电 机，感应电机通过定子的励磁绕组产生的旋转感应磁场，切割转子的封闭回路线圈，驱动转 子旋转；另一类是转子有励磁电源的电机，如串励电机，转子的励磁电源需要通过换向器来 实现转子在旋转时切换转子线圈中的电流方向，实现转子的连续的转动。串励电机属于转子有励磁电源的电机，由于其控制电路简单，调速范围大，通过控 制电压就可以实现无极调速等独特的优点，普遍应用于在电动工具和家用电器中，如滚筒 洗衣机、吸尘器等。随着家用电器的普及，这种电机的前景越来越大。串励电机一般都带有换向器，其定子绕组和转子绕组串联。如图1、图2所示，所述 的串励电机包括定子、转子、前端盖(30)和后端盖(60)组成，定子由定子铁芯(51)和缠绕 于定子铁芯(51)上的定子绕组(52)、(53)组成，其作用是产生励磁磁通，导磁及支撑前后 端盖；转子由转子铁芯、转子绕组(40)、转轴(41)及换向器(10)组成，其作用是保证并产 生连续的电磁力矩，通过转轴带动负载做功，将电能转化为机械能；前后端盖(30)、(60)起 支撑转子，将定、转子连结固定成一体的作用。一般前、后端盖内有滚动或滑动轴承(20)； 换向器(10) —般由整流子(11)和一对换向电刷装置(70)、(80)组成，换向电刷装置中一 般设有电刷片(71)和弹簧(72)，弹簧(72)可以保持电刷片(72)即使在有磨损的状况下也 能够与整流子(11)紧密接触。串励电机可接交直流电源，以直流电为例，外接直流电经上部定子绕组(53)，产生 一定方向的磁场，然后通过一个电刷片进入整流子(11)，通过整流子(11)上的铜头，将转 子绕组(40)分成两路并联支路，经由另外一个电刷片进入下部定子绕组(52)，上下定子两 股绕组产生相同方向的电磁场，在定子绕组产生的电磁场的作用下，对通入电流的转子绕 组产生力，并驱动转子旋转，转子上的整流子(11)的铜头在一对换向电刷装置(70)、(80) 的切换作用下，始终保持转子绕组中的两路并联的的电流对称、连续，保持转子产生的磁通 方向不变，从而使得转子产生连续转动。由于现有的串励电机采用的是碳刷式的电刷片，这种换向电刷装置存在两方面的 缺陷一方面，在转子高速旋转时，电刷片在整流子上进行滑动摩擦，产生一种高频噪音，这 种高频噪音电机使用在家用电器上，无法适应人们对生活品质的日益提高的需求；另一方 面，在转子高速旋转时，电刷片在整流子上进行滑动摩擦，电刷片和整流子容易产生快速磨 损，电刷片和整流子的寿命短。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种在换向时噪音小、零件磨损小的带有换向 器的串励电机，即采用滚动摩擦来代替滑动摩擦来解决上述现有技术的缺陷。
本发明的技术解决方案是，提供以下结构的带有换向器的串励电机，包括前端盖、 后端盖、定子和转子，所述的前后端盖内分别安装有轴承；所述的定子包括定子铁芯和至少 一对缠绕于定子铁芯的定子绕组，定子通过紧固件将前后端盖紧固连接；转子包括转子铁 芯、转子绕组、转轴和换向器，所述的换向器包括设置于转子上的整流子和设置于前端盖中 的换向装置；所述的转子绕组由多股线圈环形串联，并在每个串联接口点分别引出一个抽 头，并与整流子上对应的每个铜头连接。所述的换向装置包括换向外圈、滚动导子、保持架和至少一对接触导片，所述的换 向外圈安装于前端盖内，所述的滚动导子环形均勻分布在换向外圈和整流子之间，所述的 滚动导子位于能对滚动导子限位的保持架内；所述的接触导片嵌装在换向外圈的内环面 上，每个接触导片上各引出一根导线，所述的导线分别与串励电机的定子绕组串联。采用以上结构后与现有技术相比，本发明具有以下优点采用本发明，在换向器换 向时，整流子在转子的带动下，随着转子高速转动，整流子与滚动导子之间滚动摩擦，电流 可从定子绕组的一端经过一接触导片，通过处于该接触导片弧括范围内的滚动导子进入转 子绕组，在经过转子绕组后经由另一接触导片弧括范围内的滚动导子，到达另一接触导片， 最后进入定子绕组的另一端，从而实现电机换向，改变了现有技术电刷片与整流子之间的 滑动摩擦为本发明的整流子与滚动导子之间的滚动摩擦，减小了整流子的损耗，延长了电 机的使用寿命，而且滚动摩擦产生的噪音非常小，提高了电机的性能。作为改进，所述的串励电机还包括防尘限位盖，所述的防尘限位盖固定在换向外 圈的外侧面上，这样，既能对保持架限位，防止保持架产生轴向位移，也能起到防尘的作用。作为改进，所述的防尘限位盖上设有多个凸起，所述的多个凸起排布在防尘限位 盖13与保持架之间的位置，这样，在对保持架限位时，若没有凸起，保持架触碰防尘限位盖 时，二者之间是面接触，容易卡死，而设有凸起后，不会出现卡死的现象。作为改进，所述的换向外圈为环形结构，换向外圈的外环面和前端盖上设有相互 配合的防转结构，这样，能够防止换向外圈与前端盖发生相对转动。作为改进，所述的防转结构为分别设置在换向外圈和前端盖的定位销槽，所述的 定位销槽内设有定位销，这样能防止换向外圈在前端盖内受力转动。作为改进，所述的换向外圈的内环面为锥形面，所述的整流子与滚动导子的接触 面也为锥形面，其锥度与换向外圈的内环面的锥度一致，采用这种结构非常便于装配。作为改进，所述的换向外圈与前端盖之间设有一弹性垫圈，这样，弹性垫圈对换向 外圈会有一定的预推力，从而可以消除换向外圈、保持架、整流子之间的径向游隙，使得换 向外圈、滚动导子、整流子紧密接触，并在换向外圈、滚动导子、整流子存在磨损时能够消除 因磨损产生的间隙，解决因换向外圈、滚动导子、整流子之间存在间隙而产生导通不良的问 题。作为改进，整流子包括铜头和骨架，所述整流子上的铜头为片状结构，并嵌于整流 子骨架中，所述的铜头与整流子的锥形面的母线成一定角度排布，这样，滚动导子不会滚动 至相邻铜头之间的间隙中，降低了换向器在运作时的噪音，提高了本发明的可靠性。作为改进，所述的接触导片的形状为扇形，所述的扇形的夹角大于两相邻滚动导 子之间的夹角，所述的两相邻滚动导子之间的夹角是指两滚动导子的中心到转子中心所成 的夹角，这样，能够保证接触导片至少和一个滚动导子相接触，提高了本发明的性能。
图1为现有技术的采用电刷片实现换向的串励电机的结构示意图。图2为现有技术的采用电刷片实现换向的串励电机的侧面剖视图。图3为本发明的带有换向器的串励电机的正面剖视图。图4为本发明的带有换向器的串励电机的侧面剖视图。图5为本发明换向器的结构放大图。图6为本发明铜头排布的结构示意图。图中所示1、前端盖，2、后端盖，3、定子铁芯，4、定子绕组，5、转子绕组，6、转轴，7、 整流子，8、换向外圈，9、滚动导子，10、保持架，11、接触导片，12、导线，13、防尘限位盖，14、 凸起，15、定位销，16、弹性垫圈，17、铜头、18、骨架。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明如图所示，本发明的带有换向器的串励电机，包括前端盖1、后端盖2、定子和转 子，所述的前后端盖内分别安装有轴承；所述的定子包括定子铁芯3和一对缠绕于定子铁 芯的定子绕组4，定子通过紧固件将前后端盖紧固连接；转子包括转子铁芯、转子绕组5、转 轴6和换向器，所述的换向器包括设置于转子上的整流子7和设置于前端盖中的换向装置； 所述的转子绕组5由多股线圈环形串联，并在每个串联接口点分别引出一个抽头，并与整 流子7上对应的每个铜头连接。所述的换向装置包括换向外圈8、滚动导子9、保持架10和一对接触导片11，所述 的换向外圈8安装于前端盖1内，所述的滚动导子9环形均勻分布在换向外圈8和整流子 7之间，所述的滚动导子9位于能对滚动导子9限位的保持架10内；所述的接触导片11嵌 装在换向外圈8的内环面上，每个接触导片11上各引出一根导线12，所述的导线12分别与 串励电机的定子绕组4串联。所述的定子绕组4包括上下定子绕组，其中一个接触导片的导线与上定子绕组的 线圈连接，另一接触导片的导线与下定子绕组的线圈连接；所述的接触导片与滚动导子接 触，并相互导通，接触导片和滚动导子的共同作用相当于现有技术中的电刷的作用；另外， 串励电机可以分为定子线圈的对数的不同，分为不同级，上述结构相当于二级，若定子绕组 为两对的时，就是四级串励电机，此时接触导片也需要两对，其上的导线与定子绕组串联。所述的串励电机还包括防尘限位盖13，所述的防尘限位盖13固定在换向外圈8的 外侧面上；所述的防尘限位盖13 —个环形盖，其靠近圆心处刚好挡住保持架，能对保持架 起限位作用。所述的防尘限位盖上设有多个凸起14，所述的多个凸起排布在防尘限位盖13与 保持架之间的位置，即可以排布成一圈。所述的换向外圈8为环形结构，换向外圈8的外环面和前端盖1上设有相互配合 的防转结构。所述的防转结构为分别设置在换向外圈8和前端盖1的定位销槽，所述的定位销 槽内设有定位销15。
所述的换向外圈8的内环面为锥形面，所述的整流子7与滚动导子9的接触面也 为锥形面，其锥度与换向外圈8的内环面的锥度一致。所述的换向外圈8与前端盖1之间设有一弹性垫圈16。整流子包括铜头17和骨架18，所述的整流子上的铜头17为片状结构，并嵌于整流 子骨架18中，所述的铜头17与整流子的锥形面的母线成一定角度排布。所述的接触导片11的形状为扇形，所述的扇形的夹角大于两相邻滚动导子9之 间的夹角，所述的两相邻滚动导子之间的夹角是指两滚动导子的中心到转子中心所成的夹
权利要求
1.一种带有换向器的串励电机，包括前端盖(1)、后端盖(2)、定子和转子，所述的前 后端盖内分别安装有轴承；所述的定子包括定子铁芯(3)和至少一对缠绕于定子铁芯的定 子绕组(4)，定子通过紧固件将前后端盖紧固连接；转子包括转子铁芯、转子绕组(5)、转轴 (6)和换向器，所述的换向器包括设置于转子上的整流子(7)和设置于前端盖中的换向装 置；所述的转子绕组(5)由多股线圈环形串联，并在每个串联接口点分别引出一个抽头，并 与整流子(7)上对应的每个铜头连接，其特征在于所述的换向装置包括换向外圈(8)、滚 动导子(9)、保持架(10)和至少一对接触导片(11)，所述的换向外圈⑶安装于前端盖⑴ 内，所述的滚动导子(9)环形均勻分布在换向外圈(8)和整流子(7)之间，所述的滚动导子 (9)位于能对滚动导子(9)限位的保持架(10)内；所述的接触导片(11)嵌装在换向外圈 ⑶的内环面上，每个接触导片(11)上各引出一根导线(12)，所述的导线(12)分别与串励 电机的定子绕组(4)串联。
2.根据权利要求1所述的带有换向器的串励电机，其特征在于所述的串励电机还包 括防尘限位盖(13)，所述的防尘限位盖(13)固定在换向外圈(8)的外侧面上。
3.根据权利要求2所述的带有换向器的串励电机，其特征在于所述的防尘限位盖 (13)上设有多个凸起(14)，所述的多个凸起(14)排布在防尘限位盖(13)与保持架(10) 之间的位置。
4.根据权利要求1所述的带有换向器的串励电机，其特征在于所述的换向外圈(8) 为环形结构，换向外圈(8)的外环面和前端盖(1)上设有相互配合的防转结构。
5.根据权利要求4所述的带有换向器的串励电机，其特征在于所述的防转结构为分 别设置在换向外圈(8)和前端盖(1)的定位销槽，所述的定位销槽内设有定位销(15)。
6.根据权利要求1所述的带有换向器的串励电机，其特征在于所述的换向外圈(8) 的内环面为锥形面，所述的整流子(7)与滚动导子(9)的接触面也为锥形面，其锥度与换向 外圈(8)的内环面的锥度一致。
7.根据权利要求1所述的带有换向器的串励电机，其特征在于所述的换向外圈(8) 与前端盖(1)之间设有一弹性垫圈(16)。
8.根据权利要求1或6所述的带有换向器的串励电机，其特征在于整流子包括铜头 (17)和骨架(18)，所述的整流子上的铜头(17)为片状结构，并嵌于整流子骨架(18)中，所 述的铜头(17)与整流子的锥形面的母线成一定角度排布。
9.根据权利要求1所述的带有换向器的串励电机，其特征在于所述的接触导片(11) 的形状为扇形，所述的扇形的夹角大于两相邻滚动导子(9)之间的夹角，所述的两相邻滚 动导子之间的夹角是指两滚动导子的中心到转子中心所成的夹角。
全文摘要
本发明公开了一种带有换向器的串励电机，包括前端盖(1)、后端盖(2)、定子和转子；所述的定子包括定子铁芯(3)和定子绕组(4)；转子包括转子铁芯、转子绕组(5)、转轴(6)和换向器，所述的换向器包括设置于转子上的整流子(7)和设置于前端盖中的换向装置；所述的换向装置包括换向外圈(8)、滚动导子(9)、保持架(10)和接触导片(11)，所述的滚动导子环形均匀分布在换向外圈(8)和整流子(7)之间，所述的滚动导子位于保持架内；接触导片嵌装在换向外圈的内环面上，每个接触导片上各引出一根导线(12)，导线分别与定子绕组(4)串联。采用本发明，减小了整流子的损耗，延长了电机的使用寿命，而且噪音非常小。
文档编号H02K13/00GK102005864SQ20101057368
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者应艳杰, 张洁, 杨璐, 邵平, 饶宾期 申请人:中国计量学院