用於電機的碳刷組件及電機的製作方法

2023-06-26 21:10:01

專利名稱：用於電機的碳刷組件及電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電機，尤其涉及一種電機的碳刷組件。
背景技術：
有刷電機的應用已經相當普遍，如直流電機和通用電機等。碳刷盒通常用來安裝碳刷於其內並導引碳刷與換向器接觸從而將電流從碳刷傳遞至換向器。碳刷盒裡通常還裝設有一彈簧，用於向碳刷提供彈力，以保證碳刷與換向器的接觸。由於碳刷的使用壽命直接關係到電機的使用壽命，因此碳刷都會做得儘量長。這就要求在碳刷從初始狀態(碳刷是新的)到壽命終結狀態(碳刷快用完)時，彈簧始終需向碳刷提供預定的彈力以保證碳刷與換向器的接觸，然而，碳刷從初始狀態至壽命終結狀態時，彈簧長度已發生很大變
化，很難自始至終提供預定的彈力。 一般的彈簧為螺旋彈簧(coil spring),彈簧設置於碳刷的末端，此種設置方式將限制能提供恆定彈力的彈簧長度。業界也有人用扭力彈簧(torsion spring)代替螺旋彈簧應用於小型碳刷上，由於扭力彈簧設置於碳刷盒外側，能較大限度地利用碳刷。然而，扭力彈簧的運動範圍有限。
美國專利公告第5,602,957號揭露了一種恆力彈簧(constant forcespring),所述恆力彈簧由彈性板材通常為彈簧鋼製成，其兩末端為巻曲部分，連接兩末端的連接部為平板狀。彈簧的中間連接部抵頂碳刷的末端，巻曲部分被部分拉直直到位於其末端的巻筒結構被擋在碳刷盒靠近換向器的一端的擋板上。由於巻曲部分被部分拉直，因而彈簧具有回到原始狀態的趨勢，從而產生向外拽碳刷的力，以保持碳刷與換向器接觸。由於彈簧施加給
4碳刷的彈力始終為定值，因而此種類型的彈簧被稱為恆力彈簧。應用此種類 型的彈簧，碳刷的可利用長度基本等於碳刷盒的長度，從而可以最大限度的 提高碳刷的壽命。
然而，上述方案中的恆力彈簧，在碳刷組裝和壽命終止時，容易從碳刷 盒脫落，在馬達內部造成短路，這在高壓馬達中是非常危險的。 因此有必要開發一種可克服以上問題的碳刷組件。

發明內容
本發明解決現有技術問題所採用的技術方案是本發明實施例提供一種 用於電機的碳刷組件，包括
碳刷，包括第一末端和遠離第一末端的第二末端，所述第一末端用於與 電機的換向器滑動接觸；
碳刷盒，用於安裝碳刷於其內並導引碳刷運動，所述碳刷盒包括第一端 部和遠離第一端部的第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近碳刷的第一末端 而第二端部遠離碳刷的第一末端；
彈簧，用於驅動碳刷運動，所述彈簧為恆力彈簧，包括兩巻曲部和連接 兩巻曲部的連接部，所述連接部抵頂碳刷的第二末端，兩巻曲部的末端形成 巻筒結構，所述碳刷盒的第一端部的兩側分別設有掛鈎，所述巻筒結構分別 掛靠於相應的掛鈎上。
本發明還提供一種電機，包括
定子，
轉子，包括轉軸，繞組和換向器；及
至少兩碳刷組件，用於連接換向器至電源，所述每一碳刷組件包括
碳刷，包括第一末端和遠離第一末端的第二末端，所述第一末端用 於與電機的換向器滑動接觸；碳刷盒，用於安裝碳刷及引導引碳刷運動，所述碳刷盒包括第一端 部和遠離第一端部的第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近換向器而第 二端部遠離換向器；
彈簧，用於驅動碳刷朝換向器運動，所述彈簧為恆力彈簧，包括兩 巻曲部和連接兩巻曲部的連接部，所述連接部朝換向器抵頂碳刷的第二 末端，兩巻曲部的末端形成巻筒結構，所述碳刷盒的第一端部的兩側分 別設有掛鈎，所述巻筒結構分別掛於相應的掛鈎上，所述巻曲部的位於 其末端與連接部之間的部分被拉直。
本技術方案具有的有益效果是碳刷盒上的掛鈎在碳刷組裝和壽命終結 時可起到固定彈簧的作用，從而可避免彈簧從碳刷盒脫落造成短路。
為了能更進一步了解本發明的特徵以及技術內容，請參閱以下有關本發 明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發 明加以限制。


圖1所示為本發明一實施例的電機的剖面示意圖2所示為本發明一實施例的電刷組件的立體示意圖3所示為本發明一實施例的電刷組件的電刷盒的立體示意圖4所示為本發明一實施例的電刷組件的電刷與彈簧的立體示意圖5所示為本發明一實施例的電刷組件的彈簧的側視圖。
具體實施例方式
為使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白， 以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所 描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
6圖1所示的電機10為通用電機，包括殼體12，收容於殼體12內的定子 14和轉子20。所述轉子20包括轉軸22、沿轉軸22堆疊的轉子鐵心24、纏 繞於轉子鐵心24上的轉子繞組26，及與轉子繞組26末端連接的換向器28。 葉輪30裝設於轉軸22的末端，可隨轉軸22於渦殼32內旋轉。所述定子14 包括定子疊片16及纏繞於疊片16上的定子繞組18。所述電機包括兩個碳刷 組件34，用於與換向器28電接觸，從而連接轉子繞組26至外接電源。通用 電機通常分為串勵式和並勵式兩種。在並勵式電機中，定子繞組和轉子繞組 並聯連接，因此碳刷直接連接換向器至電機端子。在串勵式電機中，定子繞 組和轉子繞組串聯連接，因此至少一個碳刷通過定子繞組連接至電機端子。
優選地，所述兩碳刷組件34結構相同，下面以一個為例進行說明。如圖 2所示，所述碳刷組件34包括碳刷40、碳刷盒50、和彈簧70。如圖4所 示，所述碳刷40為長條形，具有方形截面，包括第一和第二末端42、 44和 四側壁46。第一末端42用於與換向器28滑動接觸，第二末端44延伸有刷 辨48。碳刷盒50可導引碳刷40運動。優選地，所述碳刷盒50為銅製管狀 結構，包括靠近換向器28的第一端部52及遠離換向器28的第二端部54, 所述第二端部54可以形成電機端子與定子繞組18相連。彈簧70為恆力彈 簧，如圖4和圖5所示，所述彈簧70包括兩巻曲部74和連接兩巻曲部74的 連接部72。所述連接部72為平板狀，用於朝換向器28抵頂碳刷40的第二 末端44;所述巻曲部74的末端巻成巻筒結構，靠近連接部72的部分被拉直 並貼靠於碳刷40的兩側壁46，連接部72與兩巻曲部74的被拉直部分構成 U形結構。
如圖3所示，所述碳刷盒50具有兩開口 56，分別形成於靠近第一端部 52的兩側壁上。所述每一開口 56的邊緣處朝外延伸有兩擋板58，用於擋止 所述彈簧70的兩巻曲部74的巻筒形末端朝連接部72方向巻曲被拉直部分。 使用時，由於彈簧70的兩巻曲部74的被拉直部分具有巻曲的趨勢，從而向碳刷40的第二末端44施加朝向第一末端42的彈力，將碳刷40的第一末端 42推出至碳刷盒50外側。擋板58末端朝彈簧70巻筒形末端彎折形成折片 60，掛鈎62形成於折片的末端，掛鈎62通過連接片64與折片60相連，連 接片64上方位於掛鈎62與折片60之間形成缺口，以供彈簧70的巻筒結構 的筒壁插入並使得掛鈎62伸入至巻筒內。
本發明實施例中，在組裝碳刷40及在碳刷40壽命終結時，掛鈎62可起 到固定彈簧70至碳刷盒50的作用，從而避免彈簧70從碳刷盒50脫落。折 片60與彈簧70巻曲部74的巻筒結構的外表面摩擦接觸，兩者之間的摩擦力 可作為防止巻曲部74伸展的阻力。現有技術中的恆力彈簧，巻曲部在巻曲過 程中，有可能不順著己經巻好的巻筒結構巻曲而產生脹開(balloon out),本 實施例中的連接片64與巻筒結構間的摩擦力可阻止巻筒結構脹開。
可選地，所述碳刷盒50的一側壁形成有兩定位凸塊66，用於與定子殼 體12上的兩凹陷配合卡扣，從而沿碳刷盒長度方向(即電機徑向)將碳刷盒 定位，並設定碳刷盒50與換向器28間的徑向距離。鎖固裝置36可用於將碳 刷盒50鎖固至定子殼體12。優選地，所述碳刷盒50，包括擋板58、折片 60、掛鈎62、連接片64，由金屬板通過衝壓和彎折形成。可以理解地，所述 碳刷盒還可以由其他材料如塑料通過注塑成型。
可以理解地，本發明的電機10不限於通用電機，還可以是其他任何需要 使用碳刷組件的電機，如永磁直流電機等。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明， 不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干推演或 替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種用於電機的碳刷組件，包括碳刷，包括第一末端和遠離第一末端的第二末端，所述第一末端用於與電機的換向器滑動接觸；碳刷盒，用於安裝碳刷於其內並導引碳刷運動，所述碳刷盒包括第一端部和遠離第一端部的第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近碳刷的第一末端而第二端部遠離碳刷的第一末端；彈簧，用於驅動碳刷運動；其特徵在於所述彈簧為恆力彈簧，包括兩捲曲部和連接兩捲曲部的連接部，所述連接部抵頂碳刷的第二末端，兩捲曲部的末端形成捲筒結構，所述碳刷盒的第一端部的兩側分別設有掛鈎，所述捲筒結構分別掛於相應的掛鈎上，所述捲曲部的位於其末端與連接部之間的部分被拉直。
2、 根據權利要求1所述的碳刷組件，其特徵在於所述碳刷盒的第一端部的兩側壁開設有開口，以供彈簧穿過。
3、 根據權利要求2所述的碳刷組件，其特徵在於每一開口邊緣朝外延伸有擋板，所述掛鈎形成於所述擋板上。
4、 根據權利要求3所述的碳刷組件，其特徵在於所述每一擋板的末端朝彈簧的巻筒結構彎折形成折片，所述掛鈎與折片的末端相連。
5、 根據權利要求3或4所述的碳刷組件，其特徵在於所述掛鈎與折片之間形成缺口，以供彈簧的巻筒結構的筒壁插入並使得掛鈎伸入至巻筒內。
6、 一種電機，包括定子，轉子，包括轉軸，繞組和換向器；及至少兩碳刷組件，用於連接換向器至電源，所述每一碳刷組件包括-碳刷，包括第一末端和遠離第一末端的第二末端，所述第一末端用於與電機的換向器滑動接觸；碳刷盒，用於安裝碳刷及引導引碳刷運動，所述碳刷盒包括第一端部和遠離第一端部的第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近換向器而第二端部遠離換向器；彈簧，用於驅動碳刷朝換向器運動；其特徵在於所述彈簧為恆力彈簧，包括兩巻曲部和連接兩巻曲部的連接部，所述連接部朝換向器抵頂碳刷的第二末端，兩巻曲部的末端形成巻筒結構，所述碳刷盒的第一端部的兩側分別設有掛鈎，所述巻筒結構分別掛於相應的掛鈎上，所述巻曲部的位於其末端與連接部之間的部分被拉直。
7、 根據權利要求6所述的電機，其特徵在於所述碳刷盒的第一端部的兩側壁開設有開口，以供彈簧穿過。
8、 根據權利要求7所述的碳刷組件，其特徵在於每一開口邊緣朝外延伸有擋板，所述掛鈎形成於所述擋板上。
9、 根據權利要求8所述的碳刷組件，其特徵在於所述每一擋板的末端朝彈簧的巻筒結構彎折形成折片，所述掛鈎與折片的末端相連。
10、 根據權利要求6至9任一項所述的碳刷組件，其特徵在於所述彈簧由具彈性板材製成，所述連接部與兩巻曲部的被拉直部分形成u形結構。
全文摘要
本發明涉及用於電機的碳刷組件及電機。所述碳刷組件包括碳刷，包括第一末端和第二末端，所述第一末端用於與電機的換向器滑動接觸；碳刷盒，用於安裝碳刷於其內並導引碳刷運動，所述碳刷盒包括第一端部和第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近碳刷的第一末端而第二端部遠離碳刷的第一末端；恆力彈簧，包括兩捲曲部和連接兩捲曲部的連接部，連接部抵頂碳刷的第二末端，捲曲部的末端形成捲筒結構，碳刷盒的第一端部的兩側分別設有掛鈎，捲筒結構分別掛於相應的掛鈎上，捲曲部的位於末端與連接部之間的部分被拉直。本發明提供的碳刷組件，碳刷盒上的掛鈎在碳刷組裝和壽命終結時可起到固定彈簧的作用，從而可避免彈簧從碳刷盒脫落造成短路。
文檔編號H02K13/00GK101540466SQ200910002469
公開日2009年9月23日 申請日期2009年1月19日 優先權日2008年2月4日
發明者羅賓·華納, 譚少振 申請人:德昌電機(深圳)有限公司