电机及发动机空气管理装置的制作方法

本发明涉及一种电机及采用所述电机的发动机空气管理装置。

背景技术：

目前，用于发动机空气管理(engineairmanagement,eam)装置的有刷电机均使用圆柱形换向器、电刷实现电流的换向。所述圆柱形换向器安装到电机转子的转轴，包括套设到转轴的柱状绝缘体、分布在柱状绝缘体外周表面的若干换向片。定子安装有径向的电刷筒，电刷可滑动地安装到电刷筒，电刷在弹簧的作用下抵顶到圆柱形换向器的外周面，与换向片滑动接触，电刷与换向片的接触面一般设置为平面或者形状与换向器的外周面类似的凹面。

然而，上述电机存在以下问题，由于所述电机的直径较小，受此径向尺寸的限制，电刷在圆周方向的长度较小，为了减小电流密度，圆柱形换向器和电刷需要有较长的轴向长度来增加所述电刷在轴向上的横截面积，导致电刷呈现又窄又长的形状，机械强度较弱，容易断裂。此外，电刷的接触面为平面或者凹面，很容易导致电刷与换向片接触不稳定，影响电机的电气性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电器性能及电刷的机械强度较佳的电机。

本发明提供一种电机，包括定子和转子，所述转子包括转轴、固定套设到转轴的转子磁芯和换向器，其特征在于：所述换向器为扁平换向器，包括固定套设到所述转轴的绝缘基座和若干换向片，所述若干换向片围绕所述转轴在圆周方向上间隔分布于所述绝缘基座的轴向端面，所述定子包括沿轴向与所述换向片滑动接触的电刷，所述电刷与所述换向片接触的接触面为中间凸起的弧面。

本发明还提供一种电机，包括定子和转子，所述转子包括转轴、固定套设到转轴的转子磁芯和换向器，其特征在于：所述换向器包括围绕所述转轴分布的多个换向片，所述若干换向片垂直于所述转轴设置，所述定子包括沿轴向与所述换向片滑动接触的电刷，所述电刷与所述换向片接触的接触面为中间凸起的弧面。

本发明还提供一种发动机空气管理装置，其包括上述电机。

相较于现有技术，本发明电机的电刷与换向片滑动接触的接触面为中间凸起的弧形，可以改善电刷与换向片的接触区域的吻合程度，使电机只需较少的磨合时间即可达到稳定的电气性能状态。此外，所述若干换向片设于绝缘基座的轴向端面，上述电刷在轴向方向上与换向器接触，使所述换向器有较大的径向尺寸，所述电刷与换向片有较大的接触面积，所述电刷的接触面形状可以做的更加均衡，从而增加电刷的机械强度。

【附图说明】

图1为本发明一实施例提供的一种电机的示意图；

图2是图1所示电机的分解示意图；

图3是图1所示电机的换向器与转轴的示意图；

图4是图3所示换向器的侧视图；

图5是图1所示电机的端盖的示意图；

图6是图5所示电机的端盖的平面示意图；

图7是图1所示电机的换向器及电刷的示意图；

图8是安装到弹性臂的电刷在一个视角方向的示意图；

图9是安装到弹性臂的电刷在另一个视角方向的示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

参考图1和图2，本实施例提供的电机100是有刷电机，包括定子20和转子80。本实施例中，转子80安装到定子20的内部并可相对定子20转动。

定子20包括筒状的外壳21、安装到外壳21内壁的永磁体(图中未显示)、安装到外壳21开口端的端盖板23、安装到端盖板23并至少部分收容于外壳21内的端盖22。外壳21的开口端设有凸出的定位部211，定位部211与端盖板23上的定位孔231相配合，从而将外壳21与端盖板23定位并固定在一起。端盖22上安装有电刷组件25和电源端子26，所述电源端子26用于连接外部电源。定子20还可以加设波形弹片24，波形弹片24安装到外壳21的与开口端相反的闭合端。

转子80包括转轴81、固定套设到转轴81的转子铁芯82、换向器83、绕制到转子铁芯32并与换向器83的换向片电连接的转子绕组84。转子铁芯82和换向器83都收容在外壳21内，且换向器83靠近外壳21的开口端。转轴81被安装到外壳21的闭合端内的轴承81a和安装到端盖板23内的轴承81b支撑，从而使转子80能够相对定子20转动。在其他实施例中，所述轴承81b也可以安装在所述端盖22内。转轴81的一端穿过端盖22以及端盖板23，且末端固定套设有小齿轮85用于对外驱动。所述转轴81上位于所述端盖22内的部分套设有一轴套86，所述轴套86用于加强转轴81此区域的强度，防止因振动而变形。所述轴套86优选但不限于由金属材料制成，例如也可以为绝缘材料。所述轴套86介于所述轴承81b与换向器83之间，并与轴承81b和换向器83轴向抵顶，对换向器83起到轴向的限位作用。

参考图3，换向器83为一扁平型换向器，包括固定套设到转轴81的绝缘基座831、形成于绝缘基座831的轴向端面的若干分割槽835，以及围绕所述转轴81在圆周方向上间隔分布于绝缘基座831轴向端面的若干换向片832。所述若干分割槽835沿圆周方向间隔排布，且位于相邻的换向片832之间，将相邻的换向片832间隔开。所述换向片832可以为且不限于金属层或者碳层。所述绝缘基座831的轴向端面与所述转轴81垂直。

优选的，所述绝缘基座831的轴向端面的中间部分形成一环形凸台834，所述环形凸台834的材质为绝缘材料，用于增强绝缘基座831与转轴81之间的固定连接，并在所述轴套86为金属材料时增加换向片832和所述轴套86之间的爬电距离。为了制程方便，所述若干分割槽道835也可以进一步延伸至所述环形凸台834，将环形凸台834分割为若干扇环形凸台。

所述若干换向片832分别设于所述环形凸台834的外侧，包括主体部832a以及形成在主体部832a径向外侧的接线部832b。主体部832a位于绝缘基座831的轴向端面，用于与电刷接触。每个换向片832的主体部832a位于相邻的两个分割槽道835之间。接线部832b为自主体部832a的径向外端延伸形成的位于绝缘基座831外周侧的挂钩，用于挂接转子绕组84以实现换向片832与绕组84电连接。优选地，主体部832a呈扇环形，其圆心与转轴81的中心重合，主体部832a的径向外侧面与绝缘基座831的外周表面平齐，或者未凸出于绝缘基座831的外周表面。主体部832a的径向内侧延伸至环形凸台834。

请参考图4，所述绝缘基座831的侧面轮廓包括圆弧段831b，通过圆弧做引导，可以使挂接换向片832挂钩后的转子绕组84的绕线在绝缘基座831的侧面可以得到有效支撑，减少所述绕线因悬空和电机振动而引起的断线问题。本实施例中，所述绝缘基座831的侧面轮廓包括平行于转轴81的直线段831a和自所述直线段831a向绝缘基座831的另一轴向端面(未标号)延伸的圆弧段831b。在其他实施例中，所述绝缘基座831的侧面轮廓也可以由两个以上的圆弧段连接而成。

优选的，挂接于挂钩上的绕线的两端84a和84b不交叉，直接向远离彼此的方向延伸，从而避免两端相互摩擦引起的断线问题。

参考图5至图7，端盖22靠近所述换向器83的一端设有一第一收容腔36，另一端设有一第二收容腔(图未示)。电刷组件25安装在所述第一收容腔36内。所述第二收容腔由盖板23闭合，其内安装有滤波元件电容和/或电阻。滤波元件电感可以安装于与电刷同侧的第一收容腔36内，也可以安装于所述第二收容腔内。电刷组件25包括两个弹性臂251和对应的两个电刷252。两个弹性臂251相对于转轴81对称分布，大致成一“八”字，并分别经由滤波元件如电感等与电源端子26电连接。弹性臂251由导电材料制成，一端安装到第一收容腔36的底部，另一端为悬空的自由端且安装电刷252。当然，弹性臂251的另一端也可以固定到第一收容腔36底部。弹性臂251与电刷252导电连接，并且对电刷252施加轴向弹力使电刷252沿轴向抵顶到换向片832的主体部832a，从而实现与换向片832的主体部832a滑动接触。优选的，所述弹性臂251的边缘具有向远离所述电刷252一侧弯折的翻边251a，增加所述弹性臂251的强度。优选的，所述弹性臂251用电阻焊的形式和固定于端盖22上的导电端子(图未示)形成可靠连接。所述导电端子经由电感连接到电源端子26。本实施例中，弹性臂251为弹片。可以理解的，弹性臂251也可以是弹簧丝。

请参考图7、图8和图9，电刷252具有一接触面253，用于与换向片832的主体部832a摩擦接触。所述接触面253在初始状态时为中间凸起的弧面，而所述换向片832的主体部832a基本上平面。优选的，若干主体部832a都垂直于电机轴向设置，且位于同一平面。优选的，从所述电机的径向方向上看，所述电刷252的接触面253为中间凸起的弧面。因此，电刷252的接触面253在初始状态下与换向片832的接触区域较小，接近线接触，可以改善接触区域的吻合程度，降低电机的噪音。如此，电机100只需较少的磨合时间即可达到稳定的电气性能状态，且接触平滑，具有相对稳定的齿槽转矩。可以理解地，随着电刷252的不断磨损，该接触面253最终会变成平面，即，接触面253与换向片832的接触面积会随着电刷252的损耗而逐渐增大。优选的，所述接触面253上还设置有多条在电机的径向方向上间隔排列的沟槽254，用于增加所述电刷252与换向片832瞬间的接触电阻，达到抑制换向火花，减少火花引起的电磁干扰的目的。优选的，从所述电机的轴向上看，所述多条沟槽254呈现以转轴的中心为圆心的同心弧形。

本实施例中，电刷252的接触面253在换向器83的绝缘基座831的轴向端面的投影为梯形。当然，电刷252的接触面253在绝缘基座831的轴向端面的投影的形状还可以为其他形状，例如扇形、矩形或扇环形。

本发明还提供一种发动机空气管理(engineairmanagement,eam)装置，其包括上述电机，所述用于控制汽车引擎气门回路的各阀门。

相较于现有技术，所述电刷252与换向片832滑动接触的接触面253为中间凸起的弧形，可以改善电刷252与换向片832的接触区域的吻合程度，使电机只需较少的磨合时间即可达到稳定的电气性能状态。此外，所述若干换向片832设于绝缘基座831的轴向端面，上述电刷252在轴向方向上与换向器83接触，使所述换向器83有较大的径向尺寸，所述电刷252与换向片832有较大的接触面积，所述电刷252的接触面形状可以做的更加均衡，从而增加电刷252的机械强度。

以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。