一种长脚换向器的制作方法

本发明涉及电机换向器，具体涉及一种长脚换向器，特别是一种具有防挂线、防压线、防虚焊结构和悬空支脚设计的长脚换向器。

背景技术：

1、换向器俗称整流子，是电机上用于让电机能够持续转动的核心部件。换向器通常由骨架、压圈以及若干极片装配而成。骨架呈管状结构，骨架上设有向外延伸的环形凸台，各极片包括主片和支脚，主片贴合于骨架外周面，支脚与环形凸台贴合，压圈压设在主片或支脚上，将极片固定于骨架。

2、在换向器的实际生产和使用过程中，极片的固定可靠性是影响电机工作稳定性的关键因素。现有换向器存在以下技术问题：

3、第一，极片固定可靠性不足。传统的极片依靠压圈与骨架之间的压紧力实现固定。在换向器高速旋转过程中，极片容易绕骨架发生径向旋转或轴向位移，导致极片之间的对称性被破坏，换向接触不良，电机工作不稳定。部分现有技术通过在极片上设置凹腔、压圈上设置凸块进行卡合，或通过在支脚上设置第三支脚与骨架凹槽配合，但这些结构仅能限制极片整体位移，对极片连接部的定位段缺乏专门的独立限位结构，定位段在定位凹槽内的位置精度和固定牢固性仍待提高。

4、第二，挂线和压线问题严重。在换向器的制造过程中，需要将漆包线或导线焊接至极片的接触段上。换向器在制造和转运过程中，线头容易钩挂在骨架的棱边、片体边缘或其他凸出结构上，产生挂线问题，导致线头被拉断或损伤。同时，线材在布线或整形过程中，容易被压入骨架与极片之间的间隙或片体与主体部之间的夹角处，产生压线问题，导致线材绝缘层受损，影响电气性能。

5、第三，绕线移位导致虚焊。极片的接触段通常是平直的矩形片结构，漆包线焊接至接触段后，在后续的绕线或整形工序中，线材受到拉力时容易沿接触段的宽度方向滑动移位，导致焊点被拉裂或形成虚焊，降低换向器的电气连接可靠性。

6、第四，主体部悬空不足，绝缘性能差。现有换向器中，骨架的主体部直接接触安装基面或接近安装基面，在高压工作环境下，主体部与安装基面之间的电气间隙不足，存在爬电和击穿风险，影响电机的绝缘性能和安全性。

7、因此，亟需一种新型的长脚换向器，通过专门的结构设计解决极片定位可靠性差、挂线压线、绕线移位虚焊以及主体部悬空不足等技术问题。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，其结构设计合理，通过定位凹槽对定位段的独立限位、导引斜面和避让斜面的防挂线和防压线设计、防脱延伸部的防虚焊设计以及悬空支脚的主体部悬空设计，实现了极片定位可靠、线材不挂不压、焊接稳固和绝缘性能优良的有益效果。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一种长脚换向器，包括骨架、极片以及压圈，极片安装于骨架上，压圈套设于骨架上并将极片定位于骨架，骨架包括主体部，主体部呈内部沿轴向开孔的柱体状，主体部的中部位置一体设有径向向外延伸的支撑环部，支撑环部的上表面设有定位凹槽；极片包括贴合部和与贴合部连接的连接部，贴合部贴合于主体部位于支撑环部上方的外周面，连接部包括依次一体连接的定位段、过渡段和接触段，定位段位于定位凹槽中，过渡段抵靠于支撑环部的外周面；支撑环部的下表面一体设有支撑片体，支撑片体具有向外延伸出支撑环部的支撑角部，支撑角部与定位凹槽对应设置，接触段支撑于支撑角部上；主体部位于支撑环部下方的底面沿轴向伸出主体部设有悬空支脚，悬空支脚与支撑角部对应设置，用于将主体部悬空。

4、通过采用上述技术方案，骨架的主体部为内部沿轴向开孔的柱体状，中部一体设置的支撑环部将骨架分为上部和下部两个区域。支撑环部的上表面设有定位凹槽，极片的贴合部贴合在主体部上部的外周面，连接部的定位段嵌入定位凹槽中，定位凹槽对定位段进行独立限位，使极片在骨架上的位置精确且固定牢固，防止极片在旋转过程中发生径向位移。连接部的过渡段抵靠于支撑环部的外周面，接触段向外延伸并支撑于支撑角部上，极片的贴合部、定位段、过渡段和接触段各段功能明确，定位可靠。支撑环部下表面一体设置的支撑片体具有向外延伸出支撑环部的支撑角部，支撑角部与定位凹槽对应设置，接触段支撑于支撑角部上，支撑角部为接触段提供了稳定支撑基础，确保接触段的位置精度。主体部下方设置的悬空支脚沿轴向伸出主体部，将主体部悬空于安装基面之上，增大了主体部与安装基面之间的电气间隙，提高了换向器的绝缘性能和电气安全性。

5、优选的，极片设有三个，三个极片之间的夹角为120度，定位凹槽的数量与极片一一对应设置，支撑片体为三角形片体，具有三个支撑角部，三个支撑角部与三个定位凹槽一一对应设置。

6、通过采用上述技术方案，三个极片以120度等角分布，定位凹槽和支撑角部均与极片一一对应设置，三极片结构对称性好，确保换向器旋转时的动平衡精度和换向接触均匀性。支撑片体采用三角形片体，三个支撑角部与三个定位凹槽在径向上对应设置，三角形片体的稳定结构为三个极片的接触段提供均衡的支撑力。

7、优选的，定位凹槽靠近主体部的一侧面与主体部之间设有间距段，贴合部的底部与间距段抵接设置。

8、通过采用上述技术方案，间距段设于定位凹槽与主体部之间，极片的贴合部底部抵接在间距段上，使贴合部的底部位置精确可控。间距段为贴合部提供了一个定位基准面，保证贴合部与主体部外周面贴合的紧密性和位置一致性。

9、优选的，三个支撑角部均在径向上延伸出支撑环部设置，三个支撑角部远离支撑环部的端部设有平直面。

10、通过采用上述技术方案，三个支撑角部在径向上延伸出支撑环部，增加了接触段的支撑面积和支撑长度。支撑角部端部设置的平直面为极片的接触段提供了平整的支撑基准，使接触段的支撑位置精确稳定。

11、优选的，三角形片体上位于两个支撑角部之间的边向支撑环部的侧面倾斜设有导引斜面，导引斜面用于防止挂线。

12、通过采用上述技术方案，三角形片体上两个支撑角部之间的边向支撑环部的侧面倾斜设置，形成导引斜面。在换向器的制造和转运过程中，线头接触导引斜面时，导引斜面的倾斜角度使线头沿斜面滑过而非钩挂在片体边缘，有效防止挂线，保护线材不被拉断或损伤。

13、优选的，主体部位于支撑环部下方远离支撑环部的底面向主体部的侧面向上倾斜设有避让斜面，避让斜面设有三个，三个避让斜面与三个支撑角部一一对应设置，避让斜面用于防止压线。

14、通过采用上述技术方案，主体部下方底部与侧面之间设置的避让斜面，消除了主体部底部与侧面之间的尖锐棱角。在线材布线或整形过程中，线材经过主体部下方时，避让斜面引导线材顺畅通过，避免线材被压入主体部与支撑环部之间的夹角区域，有效防止压线，保护线材绝缘层不受损伤。

15、优选的，主体部位于支撑环部下方外周面沿轴向设有三个定位凸起，三个定位凸起与三个导引斜面一一对应设置，定位凸起用于防止压线。

16、通过采用上述技术方案，主体部下方外周面上的定位凸起沿轴向设置，与导引斜面一一对应。定位凸起在主体部外周面形成凸起导向结构，引导线材沿定位凸起外侧通过，防止线材被压入主体部与支撑环部之间的夹缝，进一步强化防压线效果。

17、优选的，悬空支脚设有三个，三个悬空支脚与三个定位凸起一一对应设置，悬空支脚与定位凸起一体成型。

18、通过采用上述技术方案，三个悬空支脚与三个定位凸起一体成型，悬空支脚从主体部下方沿轴向伸出，结构强度好，支撑稳定。三个悬空支脚沿主体部圆周均匀分布，确保主体部悬空后的稳定性。悬空支脚与定位凸起一体成型简化了制造工艺，减少了零件数量。

19、优选的，每个悬空支脚的内侧面设有避让槽，三个避让槽位于主体部开孔的周向。

20、通过采用上述技术方案，悬空支脚内侧面设置的避让槽位于主体部开孔的周向，为安装转轴或其他内部部件提供了避让空间，避免悬空支脚与安装部件发生干涉。避让槽的设置同时减轻了悬空支脚的重量，有利于换向器的动平衡。

21、优选的，接触段远离过渡段的一端在接触段的宽度方向上向外延伸设有防脱延伸部，防脱延伸部和接触段之间弧形过渡，防脱延伸部和弧形过渡用于防止绕线移位导致虚焊。

22、通过采用上述技术方案，接触段自由端设置的防脱延伸部在宽度方向上向外延伸，增大了接触段末端的宽度尺寸。漆包线焊接至接触段后，在后续绕线或整形过程中，线材受到拉力时，防脱延伸部对线材的滑动形成阻挡，防止线材沿接触段宽度方向移位导致焊点被拉裂或形成虚焊。弧形过渡结构避免了尖锐棱角对线材的损伤，保证焊接的可靠性和线材的完整性。

23、优选的，压圈为环形状，压圈套设在贴合部外并抵接于支撑环部的上表面，并将定位段压紧到定位凹槽中。

24、通过采用上述技术方案，压圈套设在极片的贴合部外，并抵接于支撑环部的上表面，通过压圈的环形压紧力将极片的定位段压紧到定位凹槽中，使极片被可靠固定于骨架。压圈同时对贴合部进行径向约束，防止贴合部从主体部外周面剥离，进一步保证极片的固定牢固性。

25、与现有技术相比，本发明包括但不限于以下主要的有益效果：

26、1、通过定位凹槽对极片连接部定位段的独立限位，配合压圈对定位段的压紧作用，使极片在骨架上的位置精确且固定可靠，有效防止极片在换向器旋转过程中的径向位移，保证三个极片的对称性和换向接触的稳定性。

27、2、通过三角形片体上的导引斜面、主体部下方的避让斜面和定位凸起的协同配合，形成完整的防挂线和防压线结构，有效避免换向器在制造和转运过程中线头钩挂和线材受压损伤，提高了生产效率和产品合格率。

28、3、通过接触段自由端设置的防脱延伸部和弧形过渡结构，有效防止绕线移位导致虚焊，提高了极片与漆包线焊接的可靠性，延长了换向器的使用寿命。

29、4、通过悬空支脚将主体部悬空，增大了主体部与安装基面之间的电气间隙，提高了换向器的绝缘性能和电气安全性，使换向器适用于高压工作环境。

30、5、通过三个极片120度等角分布、三个定位凹槽、三个支撑角部、三个悬空支脚的一一对应设置，保证换向器旋转时的动平衡精度和换向接触均匀性，提高了电机工作的稳定性。