换向器原理与结构

换向器原理与结构
换向器是直流永磁串激电机、单相串激电机上为了能够让电机持续转动下去的一个部件，见图1-9。

当线圈通过电流后，在磁场的作用下，通过吸引和排斥力转动，当它转到和磁铁平衡时，原来通着电的线圈对应换向器上的触片就与电刷分离开，而电刷连接到符合产生推动力的那组线圈对应的触片上，这样不停的重复下去，直流电动机就转起来了。

如果没有换向器的作用，那电机只能转不到半圈就卡死了，无法实现持续的运转。

图1-9 换向器
结构上，换向器是多个成型的接触片围成圆型环，分别与转子绕组元件上的每个触头连接，外边与两个电刷接触。

换向器大多采用半塑型换向器，由塑料壳体、铜质换向片、云母片间绝缘及金属衬套组成，如图1-10。

由于片间绝缘仍为云母片，不是全部为塑料，故称半塑换向器。

小的换向器可以没有金属衬套。

换向片大多用电解铜制成，对耐磨性及表面软化温度有更高要求的换向器可采用银铜或镉铜。

换向片的侧面呈梯形，因此须用梯形铜排冲断成形，梯形铜排大多由棒料拉拔成形，通过冷拉，既保证了梯形排尺寸的—致性，并且提高了电解铜的硬度。

图1-10中所示的换向片带有向下伸长的燕尾结构，这是为防止换向器在高速运转时换向片被离心力拉出。

近年来，为了节省铜材，省去换向片伸长的燕尾部份，将换向片侧面做成凹形并轧花，以及在上部就制成钩形，这种结构在国外已用得不少，也能耐受换向器高速运转时的离心力的作用。

由于换向片与线圈线头连接处的结构不同，可分成槽形换向器和钩形换向器两种。

在换向片的升高部份铣槽，
线圈头就嵌在此槽中，然后点焊(热压焊)，漆包线的漆膜在点焊时的高温下熔化散逸，使得线头和线头以及和换向片槽壁形成良好的电气连接。

1.换向片
2.塑料壳体
3.金属衬套
4.云母片
图1-10 换向器结构
钩形换向器在绕制转子线圈时，线圈头绕在换向片的钩子上，线圈绕制完毕，各个线头都已绕在相应的换向片钩子上了，然后在点焊时把钩子压下，使线头与换向器形成良好的电气连接，采用钩形换向器，容易使线圈线头与换向器连接的工序实行自动化，但目前大多用在换向片数少及电机功率较小的场合，主要是考虑大功率电机线圈的线径粗，缠绕困难，而换向片数多时，弯钩宽度要狭，相邻线头容易短路，因此大多用在小功率电机上。

换向器的壳体采用玻璃纤维增强的热固性塑料或电木粉，对塑料的耐热性和机械强度有较高的要求，并且要求热膨胀系效尽可能与换向片铜材接近。

金属衬套的作用，是防止换向器压到转轴上时使塑料受到机械应力。

片间绝缘采用云母板或粉云母板，由于云母的耐磨性比铜强，因此必须进行拉槽，使片间的云母板低于换向片，避免耐磨的云母板凸出于换向片，影响电刷与换向片的接触，造成换向恶化，电机不能运转。

换向器最终的总体成形采用热压工艺，先将已冲制成形的换向片和云母片排列成圆柱状，套上整形模，再压入到压模中，放入称过重量的塑料；如常用的酚醛玻璃纤维塑料，合上上模，放在热压机上压制，热压温度为150～170℃，压
力约为300 x105 Pa（约300kgf/cm2），按换向器厚度大小，在5～15分钟内成形，然后在130 ℃下后固化处理5小时。

另一种全塑料换向器，片间绝缘是与壳体成一体的塑料。

这种换向器大多制成钩形，换向片材料用铜管加工，先在铜管两端铣出齿槽，留出要作为弯钩的齿，而将其他铣出的齿向内弯折，与铜管内壁形成30～45°角度，然后放入压模，加塑料热汗，压制成形后，下刻铣槽，一直将铜管壁铣穿，即成为完整的换向器。

这种结构，目前大多用在小的换向器上，具有用料省、工艺简便等优点。

为了节省铜材并更适宜于自动化生产，采用钢板料，经轧制、冲料、弯圆，然后再压塑成形。

此种工艺，已在大批量生产的全塑换向器中使用。

图1-11所示是几种类型的换向器。

槽型带加固环：槽型换向器：钩型换向器：
钩型带加固环：卷办式加C型：
图1-11 换向器分类。