直流電機及其碳刷的製作方法
2024-02-11 23:01:15
專利名稱：直流電機及其碳刷的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種直流電機，尤其涉及直流電機的碳刷。背景技術：
在直流電機中，噪聲是衡量電機性能的一個重要指標。傳統的降噪技術是利用避振膠粘在振源點上，此種工序過程複雜而且需要額外的 避振膠。有些馬達，如用於汽車車窗的馬達，需要計算馬達轉速從而獲得車窗開啟的程度。 傳統的計算馬達轉速的方法需要利用霍爾元件來感應馬達的轉動從而來計算馬達的轉速， 過程複雜而且需要額外的霍爾元件。
發明內容本發明提供一種新型碳刷，包括頂面、底面、位於頂面與底面之間的用於與換向器 的弧形表面接觸的接觸面，沿碳刷的高度方向看，所述接觸面為V型，且所述接觸面相對其 高度方向傾斜。優選地，所述接觸面的傾斜角度範圍為2 60度。優選地，所述接觸面從底邊/頂邊向頂邊/底邊逐漸傾斜，且傾斜角度一致。優選地，所述接觸面包括兩段，所述兩段的傾斜角度不相等，最先接觸碳刷的一段 的傾斜角度大於另一段的傾斜角度。本發明還提供一種直流電機，包括轉子和定子，所述轉子包括轉軸及固定至轉軸 的換向器，所述定子包括至少一對碳刷，所述碳刷包括一接觸面用於與換向器的弧形表面 接觸，從沿平行轉軸軸線方向看，所述接觸面為V形，且所述接觸面相對轉軸軸線方向傾 斜，從而使得所述接觸面與換向器的弧形表面初始接觸時為點接觸。優選地，所述碳刷為六面體結構。 優選地，所述碳刷的兩側面分別開設有導槽，所述定子包括一端蓋，所述端蓋上設 有兩碳刷座，每一碳刷座延伸有一對導杆分別可滑動地收容於對應碳刷的導槽內。優選地，所述定子包括一端蓋，一對扭力彈簧分別設置於端蓋與碳刷之間，以向碳 刷施加朝向換向器的偏壓力。優選地，所述接觸面的傾斜角度範圍為2 60度。優選地，所述接觸面包括兩段，其中一段相對另一段更靠近換向器，所述其中一段 的傾斜角度大於另一段的傾斜角度。本發明所舉實施例具有以下有益效果碳刷與換向器的弧形表面初始接觸為點接 觸，可以改善馬達電流的波動，便於減少振源，以達到降噪的效果；而且，還可以減少碳刷與 換向器間的接觸點，以增加基波與諧波dBA差值，從而使用者可以不需要霍爾元件即可計 算馬達的速度。
圖1所示為本發明一實施例的碳刷的立體結構示意圖；圖2A所示為本發明實施例的碳刷與換向器間的立體結構關係示意圖；圖2B為圖2A的垂直換向器軸向看的側視圖；圖2C為圖2A的平行換向器軸向看的側視圖；圖3所示為本發明實施例的碳刷安裝於馬達端蓋上的立體示意圖；圖4A所示為傳統技術馬達的電流波形圖；圖4B所示為本發明實施例的馬達的電流波形圖；圖4C所示為傳統技術馬達的電流波形傅立葉分解圖；圖4D所示為本發明實施例的馬達的電流波形傅立葉分解圖；圖5所示為本發明另一實施例的碳刷的立體結構示意圖。
具體實施方式下面將結合附圖對本發明的進行闡述。圖1所示為本發明一實施例的碳刷的立體示意圖。請參閱圖1A，本發明一實施例的碳刷10包括碳刷本體12及固定至本體12的刷辨 14。所述碳刷本體12大致為六面體結構，包括前面12a、後面12b、頂面12c、底面12d及一 對側面12e。在本發明中，碳刷本體12前面12a與後面12b間的距離定義為碳刷本體的長 度，頂面12c與底面12d間的距離為碳刷本體的高度，兩側面12e間的距離為碳刷本體的寬度。刷辨14從碳刷本體12的一側面12e延伸。請一併參閱圖2A至圖2C，碳刷本體12的前面12a用於與換向器20的弧形表面接 觸，因此也稱接觸面。從沿碳刷的高度方向看，所述接觸面12a為V型，即所述接觸面12a 沿碳刷本體的寬度方向為中間朝後凹而兩側向前突出，如圖2C所示。所述接觸面12a從底 面12d至頂面12c相對其高度方向向後傾斜一定角度，也即V型接觸面相對換向器20表面 傾斜一定角度，從而使得當所述接觸面12a與換向器20的弧形表面初始接觸時，只有位於 接觸面12a底端兩側的某兩點與換向器表面接觸，即每一碳刷與換向器實現兩點接觸。此 種點接觸方式有助於碳刷在使用過程中，碳刷接觸面快速被磨成與換向器的弧形表面相對 應的形狀從而減小兩者間的摩擦。優選地，所述接觸面12a從底邊向頂邊逐漸傾斜，且傾斜 角度一致，優選地，所述接觸面12a的傾斜角度大於2度。請一併參閱圖3，一對碳刷10安裝於電機定子端蓋30兩側的碳刷座32上，所述端 蓋30中央設有安裝孔33，以供裝有換向器的轉軸(圖未示)裝設。所述每一碳刷座32包 括一對垂直電機轉軸方向並朝換向器延伸的導杆34，每一碳刷本體12的兩側面分別設有 一導槽，每一導槽內對應收容一導杆34，用於引導碳刷本體12的滑動。一扭力彈簧36安裝 於端蓋30的凸柱38上，扭力彈簧36的一端抵頂碳刷本體12的後面，用於向碳刷本體12 施加偏壓力，以保證碳刷本體12的接觸面12a與換向器20表面接觸。圖4A所示為傳統技術馬達的電流波形圖，圖4B所示為本發明實施例的馬達的電 流波形圖；圖4C所示為傳統技術馬達的電流波形傅立葉分解圖，圖4D所示為本發明實施例 的馬達的電流波形傅立葉分解圖。
請參閱圖4A至圖4D，在本發明中的碳刷，與換向器的弧形表面初始接觸為點接 觸，從而可改善馬達電流的波動，便於減少振源，以達到降噪的效果。而且，還可以減少碳刷 與換向器間的接觸點，以增加基波與諧波的dBA差值，優選地，所述dBA差值大於6分貝，從 而使用者可以不需要使用霍爾元件即可計算馬達的速度。圖5所示為本發明另一實施例的碳刷的立體結構示意圖。請參閱圖5，所述碳刷接觸面12a包括兩段，所述兩段相對其高度方向的傾斜角度 不相等，其中一段13相對另一段更靠近換向器從而為最先接觸換向器的一段，所述其中一 段13的傾斜角度大於另一段的傾斜角度。優選地，所述最先接觸碳刷的一段13位於接觸 面的最底端，相對另一段朝前突出，優選地，所述最先接觸碳刷的一段13沿碳刷高度方向 只佔碳刷接觸面12a的小部分。優選地，所述最先接觸碳刷的一段13的傾斜角度小於60 度。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種碳刷，包括頂面、底面、位於頂面與底面之間的用於與換向器的弧形表面接觸的接觸面，其特徵在於，沿碳刷的高度方向看，所述接觸面為V型，且所述接觸面相對其高度方向傾斜。
2.根據權利要求1所述的碳刷，其特徵在於，所述接觸面的傾斜角度範圍為2 60度。
3.根據權利要求1或2所述的碳刷，其特徵在於，所述接觸面從底邊/頂邊向頂邊/底 邊逐漸傾斜，且傾斜角度一致。
4.根據權利要求1或2所述的碳刷，其特徵在於，所述接觸面包括兩段，所述兩段的傾 斜角度不相等，最先接觸碳刷的一段的傾斜角度大於另一段的傾斜角度。
5.一種直流電機，包括轉子和定子，所述轉子包括轉軸及固定至轉軸的換向器，所述定 子包括至少一對碳刷，所述碳刷包括一接觸面用於與換向器的弧形表面接觸，其特徵在於， 從沿平行轉軸軸線方向看，所述接觸面為V形，且所述接觸面相對轉軸軸線方向傾斜，從而 使得所述接觸面與換向器的弧形表面初始接觸時為點接觸。
6.根據權利要求5所述的直流電機，其特徵在於，所述碳刷為六面體結構。
7.根據權利要求6所述的直流電機，其特徵在於，所述碳刷的兩側面分別開設有導槽， 所述定子包括一端蓋，所述端蓋上設有兩碳刷座，每一碳刷座延伸有一對導杆分別可滑動 地收容於對應碳刷的導槽內。
8.根據權利要求5所述的直流電機，其特徵在於，所述定子包括一端蓋，一對扭力彈簧 分別設置於端蓋與碳刷之間，以向碳刷施加朝向換向器的偏壓力。
9.根據權利要求5至8任一項所述的直流電機，其特徵在於，所述接觸面的傾斜角度範 圍為2 60度。
10.根據權利要求5所述的直流電機，其特徵在於，所述接觸面包括兩段，其中一段相 對另一段更靠近換向器，所述其中一段的傾斜角度大於另一段的傾斜角度。
全文摘要
本發明涉及直流電機及其碳刷。所述直流電機包括轉子和定子，所述轉子包括轉軸及固定至轉軸的換向器，所述定子包括至少一對碳刷，所述碳刷包括一接觸面用於與換向器的弧形表面接觸，從沿平行轉軸軸線方向看，所述接觸面為V型，且所述接觸面相對轉軸軸線方向傾斜，從而使得所述接觸面與換向器的弧形表面初始接觸為點接觸。本發明的碳刷，與換向器的弧形表面初始接觸為點接觸，可以改善馬達電流的波動，便於減少振源，以達到降噪的效果；而且，還可以減少碳刷與換向器間的接觸點，以增加基波與諧波的dBA差值，從而使用者可以不需要霍爾元件即可計算馬達的速度。
文檔編號H02K13/00GK101826695SQ20101012713
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月3日 優先權日2010年3月3日
發明者劉清式, 金昌林, 雷遠東, 黃耀龍 申請人:德昌電機(深圳)有限公司