换向器及电机的制作方法

本申请涉及电机领域，尤其涉及一种换向器。

背景技术：

换向器是直流电机与交流整流子电动机电枢中的一个重要部件。其在电机转动时起换向作用，以便让电动机持续转动下去。作为工业、交通、国防及日常生活中不可或缺的重要基本设备，电机的下游行业包含了几乎全部国民经济基础行业。而换向器作为电机的核心器件之一，也伴随着电机行业的发展日益增长。

目前，已确认电机的噪音振动及emc与换向片的间隙的宽度成比例，也即当间隙宽度越小时，其emc越佳，且噪音及振动越小。但从工艺角度考虑的话，在现有技术中却无法随意减小间隙宽度。当前，换向片之间的整个间隙沿换向器的轴向方向通常具有不变的间隙宽度。由于换向片在车削过程中难以避免地会出现毛刺，且特别是在其收刀的一端易于出现毛刺。此时，若将间隙宽度设置成过窄，则容易发生相邻的两个换向片的毛刺之间相互接触而导致短路的问题，或者容易发生一个换向片的毛刺与相邻的换向片之间相互接触而导致短路的问题。因此，为避免短路现象，间隙宽度的最小值受到限制。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了换向器及电机，从而有效解决或缓解了现有技术中存在的以上这些问题以及其他方面问题中的一个或多个。

为解决上述技术问题之一，根据本申请的一个方面，提供一种换向器，其特征在于，包括：换向器基体；以及多个换向片，其沿周向环绕所述换向器基体布置，且相邻的换向片之间沿周向具有彼此邻接的第一间隙区段与第二间隙区段；各个所述换向片沿轴向的第二端设置绕组接线部，且所述换向片沿轴向的第一端远离所述绕组接线部；其中，相邻所述换向片的第二端之间第二间隙区段的宽度l2大于相邻所述换向片的第一端之间的第一间隙区段的宽度l1；且所述第二间隙区段的宽度l2小于相邻所述换向片的所述绕组接线部之间的间隔宽度l3。

根据本申请的另一个方面，提供一种电机，其包括如前所述的换向器。

根据本申请的技术方案，提供了一种换向器及电机。其通过在相邻换向片之间设置宽度发生变化的间隙，并使相邻换向片的第二端之间第二间隙区段的宽度l2大于相邻换向片的第一端之间的第一间隙区段的宽度l1，从而使得加工过程中最易于出现毛刺的区域之间间隔增大，以避免其短路风险；同时使得换向片的工作区保持为窄的间隙间距，以改善其emc，降低空气噪音，减少振动和电机性能更平稳。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本申请，附图中同样的附图标记指代视图中同样的元件。其中：

图1示出换向器的一个实施例的第一示意图；

图2示出换向器的一个实施例的第二示意图；

图3示出换向器的另一个实施例的示意图；

图4示出换向器的又一个实施例的示意图。

具体实施方式

请结合参阅图1至图4所示，其提供了根据本构想的换向器的多个实施例。其中，图1至图2示意性地示出该换向器的第一个实施例的基本元件组成及关键部位的尺寸关系。而图3及图4则分别示出该换向器的另外两个实施例的基本元件组成及关键部位的尺寸关系。

参见图1及图2，该换向器100包括换向器基体110及多个换向片120。其中，多个换向片120沿周向环绕换向器基体110布置。在组装完成后，该多个换向片120大致围成圆柱状结构。相邻的换向片120之间沿周向具有间隙，该间隙包括彼此邻接的第一间隙区段121与第二间隙区段122。此外各个换向片120沿轴向的第二端120b设置绕组接线部123，且这些换向片120沿轴向的第一端120a远离绕组接线部123。其中，相邻换向片120的第二端120b之间第二间隙区段122的宽度l2大于相邻换向片120的第一端120a之间的第一间隙区段121的宽度l1，并将第二间隙区段122的宽度l2设置成小于相邻换向片120的绕组接线部123之间的间隔宽度l3。此种布置通过在相邻换向片之间设置宽度发生变化的间隙，使得难以加工并易于出现毛刺的相邻换向片邻近绕组接线部的区域之间具有较大的间隙间距，从而避免其短路风险；并使得相邻换向片远离绕组接线部的区域之间保持为窄的间隙间距，由于此处通常为换向器与碳刷接触并促使换向的工作区域，故此处的窄间距能够改善换向器性能，优化emc，并能够降噪减振，改善其nvh，性能更平稳。此外还可避免换向片120对绕组接线部123所提供的支撑不足。

在前述实施例中，提及的绕组接线部可以如图1所示，呈现为绕组接线钩的形式，也可以呈现为其他图中未示出的结构形式，只要其可实现提供绕组缠绕接线的功能即可。事实上，在应用换向器的的电机领域内，该换向器上的绕组接线部一般呈现为从换向片的某一段延伸突出的条状结构，且该延伸突出的部分相对于换向片而言，在宽度上明显变窄。例如，参见图1，可见换向片120在轴向上的宽度在第二端处形成明显变窄的延伸突出部分，且该延伸突出部分在伸出一定长度后，再进行折弯，形成类似于“u”形的结构特征。具体的绕组缠线部分可能仅位于折弯段，也可能同时包括延伸段与折弯段。但无论具体缠线部分为何种情况，该整个“u”形结构特征的存在即是为了提供绕组缠线功能，故应将整个“u”形结构特征均看做是绕组接线部。当然，对于非“u”形的其他结构形式的绕组接线部，其界定方式也可参数前述原理，在此不再赘述。

本构想还关注到调整与间隙有关的各类尺寸关系，以便进一步地在避免短路的同时及优化换向器的emc与nvh。如下将对此做出若干示例性的说明。

在此基础上，可将第二间隙区段122的宽度l2与间隔宽度l3之间的差值设置成小于第二间隙区段122的宽度l2与第一间隙区段121的宽度l1之间的差值。也即，使得第二间隙区段122的宽度l2更接近于间隔宽度l3，由此能够尽可能地避免凸出的毛刺相互接触或毛刺与换向片相接触所导致的短路问题。

又如，可将换向片120的外表面从换向片第一端开始朝向第二端延伸的至少一部分通过机加工处理，其中，换向片外表面是指其沿径向朝外的表面。并将通过机加工处理的换向片外表面的轴向长度l5设置成大于相邻换向片120的第一端120a之间的第一间隙区段121的长度l4，具体而言，可以大至少1mm。由于l4也即该换向器上的碳刷沿轴向的实际工作长度。此时，既可以保证与碳刷进行工作接触的换向片的外表面均为经由机加工处理过的光滑平整表面，又可以保证换向片整个用于提供工作区间的第一间隙区段121的长度l4内均具有较窄间隙间距，由此使得整个电机的emc，nvh，性能平稳性均得到更好的优化。同时，还可使得l5小于所述换向片的第一端至第二端的长度。此时，当机加工工艺为例如车削等工艺时，在其抵达换向片的第二端之前收刀，也可以避免与绕组接线部发生干涉问题，且从收刀处至换向片第二端之间的换向片的外表面并不会与碳刷接触及参与工作，故其表面粗糙度也不会对换向器的工作性能造成任何影响。

再如，更具体而言，作为一个示例，可将第一间隙区段121的宽度l1设置成小于0.3mm，而不用担心存在短路风险。

此外，关于如何通过调整间隙区段的形状来达成区段之间具有不同宽度，可具有多种实现方式。如下将进行示例性地说明。

例如，既可将第二间隙区段122的宽度l2设置成从换向片120沿轴向的第二端120b朝向第一端120a保持恒定不变；如，使得第二间隙区段122形成图1所示的矩形间隙。又可将第二间隙区段122的宽度l2设置成从换向片120沿轴向的第二端120b朝向第一端120a呈线性地减小；如，使得第二间隙区段122形成图3所示的三角形间隙或图中未示出的梯形间隙；还可将第二间隙区段122的宽度l2设置成从换向片120沿轴向的第二端120b朝向第一端120a，呈非线性地减小；如，使得第二间隙区段122形成图4所示的半圆形间隙。

再者，作为换向器组装的一个示例，换向器基体110由电木制成，且可将多个换向片120压制于换向器基体110上。

此外，虽然图中未示出，在此还提供一种电机的实施例，其可包括前述任意实施例或其组合中的换向器100以及沿周向环绕换向片120布置并抵靠换向器100的换向片120的碳刷130，故其同样具有其所带来的技术效果，在此不再赘言。

更具体而言，可将相邻换向片120的第一端120a之间的第一间隙区段121的长度l4设置成大于碳刷130沿轴向的高度l6，也即确保碳刷与换向片所接触的整个区域均具有较窄间隙间距，由此使得整个碳刷均与换向片配合，由此使得整个换向器的emc与nvh均得到更好的优化。

以上具体实施方式仅用于说明本申请，而并非对本申请的限制。为说明相对位置关系，本申请中使用了左右、上下等相对的方位术语，并非对于绝对位置的限定。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请的范围的情况下，还可以对本申请的技术方案做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本申请的范畴，本申请的专利保护范围应由权利要求限定。