CN87104824A - 一种电动机 - Google Patents

Abstract

一种电动机具有一个容纳磁场用的一电动机外壳，以及一个适合于与电动机外壳的敞开端面相接合的外壳端盖。外壳端盖上装有与换向器形成滑动接触用的电刷机构。电刷机构的电刷配置成使得在电动机外壳和外壳端盖接合的情况下与换向器保持滑动接触，其中每个刷握臂的臂部分制成基本刚性，用以当电力输给刷握臂时防止电刷产生有害的拉锯运动，以及配置有将电刷强压在换向器上用的弹簧，用以防止接触电阻增加。

Description

概括地说，本发明涉及一种电动机，具体地说，本发现涉及具有这种结构的电动机：包含磁场的电动机外壳与装有电刷机构的外壳端盖相接合，其中将夹住电刷用的刷握臂制成基本刚性，用以供电给刷握臂时防止电刷产生有害的拉锯运动，以及防止接触电阻增加。

图9是普通型式电动机的纵剖面图，图10是沿图9中的线X-X′所作出的横剖面视图，以说明要装到外壳端盖上去的电刷机构。

普通型式的电动机一般具有图9图10中所示的结构。图中分别用参考编号1表示圆柱形的电动机外壳，2表示由一升永久磁铁形成的磁场;3表示转子;4表示外壳端盖;5表示换向器;6表示转轴;7表示轴承;8表示刷握臂;9表示电动机端子;10表示碳刷;11刷握臂装配部件。

在图中所示的实施例中，刷握臂8是用弹性板材制成的，靠近其一端夹住一个碳刷10，其另一端被固定装配到外壳端盖4上。刷握臂8是与图9中所示的电动机端子一体制成的，用以接受来自电动机端子9的电流。

如上所述，当装有电刷机构的外壳端盖4与电动机外壳1的敞口端接合时，迫使刷握臂8从图10中虚线所示的位置张开到实线所示的位置，以致使碳刷10与换向器保持滑动接触。

虽然使用碳刷的普通型式的电动机适合于较高功率的用途，但是当这种型式的电动机用于很高功率的用途时，会遇到以下一些问题：

（A）如图10所示，由于弹性刷握臂结构容易将电刷机构装到外壳端盖4上，并且有利于大量生产，所以这类电动机使用了这种弹性刷臂8。可是正如图10中所示，这种结构使碳刷强压在换向器5表面而发生弯曲，转子在这种情况下转动。假定换向器5在图10中所示的情况下反时针转动，首先以使弯曲臂8沿图中箭头a所指方向延伸的方式使碳刷10移动，当刷握臂8一直延伸到极端限度时，然后会使电刷10沿图中箭头b所指的方向移动，使得刷握臂8恢复到原来位置。也就是说，碳刷10在换向器5表面上进行一种如图中箭头a和b表示的所谓“拉锯运动”由于这种拉锯运动的结果，往往会产生有害的火花，从而成为获得高功率电动机方面的一个严重问题。

（B）为了解决以上（A）项中讨论的问题，设想过利用一种基本上刚性的刷握臂代替上述的弹性刷握臂8，并且借助于独立配置的弹簧强压在换向器5表面上。可是在这种情况下，电流是经过弹簧输给刷据臂的。换言之，弹簧必须既具有将碳刷10强压在换向器5表面的作用，又有将电力输给刷握臂的作用。这就会在选择适当的弹簧材料时出现一个难题。

（C）为了克服以上（B）项中讨论的问题，设想过只将推动作用赋予弹簧。而借助于连接到刷握臂的一种辫子状的独立导电引线将电力输给刚性刷握臂。这种布置可以解决（A）项和（B）项中所指出的那些问题，但却不是大量生产工艺方面所希望的，因为将引线连接到刷握臂牵涉到焊接和其它方法。

（D）为了解决（A）至（C）项中所讨论的问题，配置有一种相对于圆柱形的导电刷握臂导柱可转动地固定刚性刷握臂一端的刷握臂***。在这种情况下，利用刷握臂***将电力输给刷握臂，而利用弹簧将电刷强压在换向器上。可是，由于电力是经过使一个机件相对于另一个机件转动的位置输送的，这种布置在刷握臂***和刷握臂导柱之间会出现电接触问题。

本发明旨在克服上述的那些问题。

本发明的第一个目的是提供一种电动机，它有一个容纳磁场用的一电动机外壳，以及一个适合于与电动机外壳的敞开端面相接合的外壳端盖。外壳端盖上装有与换向器形成滑动接触用的电刷机构。电刷机构的电刷配置成使得在电动机外壳和外壳端盖接合的情况下与换向器保持滑动接触，其中每个刷握臂的臂部分制成基本刚性，用以当电力输给刷握臂时防止电刷产生有害的拉锯运动，以及配置有将电刷强压在换向器上用的弹簧，用以防止接触电阻增加。

本发明的第二个目的是提供一种电动机，其中每个刷握臂的一端夹有一块碳刷，其另一端有一个刷握臂***，外壳端盖装有导电的刷握臂导柱，刷握臂***被制成一种基本上抱合刷握臂导柱的圆管形状;刷握臂导柱与刷握臂***保持接触。从而形成一种横截面上的两点接触。

本发明的第三个目的是提供一种电动机，其中刷握臂导柱和/或刷握臂***上形成有一个凸环，用以保证可靠的两点接触。

本发明的第四个目的是提供一种电动机，其中形成在刷握臂***上的横截面切向部分构成一圆弧，该圆弧的直径大于形成在刷握臂导柱上的凸环的直径，使得圆弧部分中的一部分与凸环保持接触。

本发明的第五个目的是提供一种电动机，其中将刷握臂导柱的横截面制成圆形，使得凸环的横截面和横截面切向部分形成两点接触。

本发明的第六个目的是提供一种电动机，其中刷握臂***配置有两个彼此间以一定间隔的凸耳;刷握臂导柱穿过凸耳上的孔，并借助弹簧形成两点接触。

本发明的第七个目的是提供一种电动机，其中弹簧是一种螺旋形弹簧，弹簧的一端由弹簧座支承，弹簧的另一端固定地装配到刷握臂上，使得电刷借助弹簧的伸、缩而强压在换向器上。

图1表示本发明实施例的一种电动机的主要部件的结构。

图2是刷握臂导柱和刷臂***的接触部分的详图。

图3是刷握臂导柱与刷握臂***的主要接触部分的放大视图。

图4至图6表示图1中所示结构的一些改变。

图7（A），（B），和（C）表示配置在外壳端盖上的电刷机构经过改变的一些布置。

图8表示图2中所示的接触部分的一种改变。

图9和图10表示普通型式电动机的结构。

图1至图10中，分别用参考编号1表示一圆柱形电动机外壳;2表示由永久磁铁形成的磁场;3表示转子;4表示外壳端盖;5表示换向器，6表示转轴;7表示轴承;8表示刷握臂;9表示电动机端子;10表示碳刷;11表示刷握臂装配部件;12表示刷握臂导柱;12a表示凸环;12b表示隆环;13表示弹簧座;14表示弹簧;15表示刷握臂***;16表示形成在刷握臂***15上的切向部分;17表示螺钉;18表示凸耳;以及19表示孔。

与普通型式的电动机（图10）相同，图1中所示的外壳端盖4也是与如图9中所示的电动机外壳1相接合。

在图1所示的情况下。刷握臂8基本上呈刚性，碳刷10夹在近刷握臂的一端，刷握臂的另一端配置有刷握臂***15。外壳端盖4上装有导电柱体，作为刷握臂导柱12。如图1中所示的刷握臂***15具有抱合刷握臂导柱12的空心圆管形状。如果观察横截面，刷握臂导柱12是与刷握臂***15保持接触的。这些参照图2和图3后文还会作说明。也就是说，即使当刷臂导柱12和刷握臂***15之间出现“间隙”时（***15是由刷握臂导柱12可转动地支承的），弹簧14也会使刷握臂15强压在刷握臂导柱12上，以保持刷握臂***15与刷握臂导柱12处于良好接触。这时为了加大推力，可以将弹簧14推动刷握臂8的位置选在尽可能靠近刷握臂导柱12的位置。

虽然弹簧14的一端是由弹簧座13支承的（弹簧座13与刷握臂导柱12基本上处在相同的电位），其另一端推动刷握臂8，但是不用说，弹簧14的一端也可以由刷握臂8支承，而其另一端也可以推压弹簧座13。

刷握臂导柱12穿过外壳端盖4，作为电动机的端子，电力经过刷握臂***15和刷握臂导柱12的接触点输给刷握臂8。刷握臂8制成基本上刚性，弹簧14推动刷握臂8，从而使碳刷10强压在换向器5的表面上。其时，刷握臂8的***15由刷握臂导柱12可转动地支承，使得碳刷10即使磨损时也与换向器5的表面紧紧保持滑动接触。虽然除了从刷握臂导柱，经过刷握臂导柱12和***15的接触点通向刷握臂8的那条电流通路外，还有从刷握臂导柱12，经过弹簧座13和弹簧14通往刷握臂8的另一条电流通路，但是不必说，电力主要是经过刷握臂***15输送的。可以选定弹簧力和弹簧推动刷握臂8的位置，使得碳刷10即使磨损时，也不必改变电刷10压在换向器表面上的推力，以及刷握臂***压在刷握臂导柱12上的推力。

图2是刷握臂导柱和刷握臂***接触部分的一个详图，图3是其中主要部分的一个放大视图。图4至图6表示图1中所示结构的一些改变。图7（A），（B），（C）表示配置在外壳端上的电刷机构经过改变的一些布置。

图2和图3中，编号4，9，12和15对应于图1和图9中相同的部件。分别用12a表示形成在刷握臂导柱12上的凸环;16表示形成在根据本发明的刷握臂***上的切向部分;以及17表示螺钉。

图3（A）和图3（B）是分别沿图2中所示的线A-A和B-B作出的放大的横截面视图。

在刷握臂***15上，刷握臂导柱12与凸环12a连接位置上形成切向部分16。也就是说，当观察如图3（A）所示的横截面时，切向部分16和16配置在刷握臂导柱12与凸环12a形成的圆环连接的位置上。例如切向部分16和16适合于使得彼此以30°角相交。

利用这种布置，当弹簧14推动刷握臂8时，通过参照图1可清楚地知道，切向部分16和16总是沿图3（A）中箭头P所指的方向与刷握臂导柱12上的凸环12a保持接触（当观察如图3（A）所示的横截面时，形成两点接触）。在没有凸环的情况下，本发明可以采用另一种形式（在这种情况下，虽然观察横截面图时，显然形成两点接触，但实际上是形成两线接触）。如图8中所示，也可以通过在刷握臂***15的侧面上配置凸向刷握臂导柱12的隆环12b，代替配置在刷握臂导柱12上的凸环12a，而制成切向部分16和16。

而且，切向部分16和16不必具有直线形状，但可以是一种弧形，其直径大于凸环12a所形成的圆环的直径，使得圆弧部分与凸环12a保持接触。此外，刷握臂导柱12的横截面形状也不必是圆形的，而可以是在凸环12a和切向部分16的横截面之间能形成两点接触的一种形状。

当观察横截面图时，如图3（A）中的典型结构所示，通过配置至少切向部分16和16，以及借助弹簧14，本发明适合于实现两点接触。即是如图3（A）中箭头P所示，使刷握臂***15强压在刷握臂导柱12上。这就不用担心不良的电连接，而且导致电动机稳定地旋转。图4（A）和图4（B）中的参考编号4，5，7，8，10，12，13，14和15对应于图1中的相同部件。在图4（A）所示结构中，不同于图2和图3中所示的结构，把刷握臂导柱12制成正圆柱形。图4（B）是图4（A）中所示结构主要部分的一个放大视图，如图4（B）所示，刷握臂***15有两个相同间距的凸耳18，凸耳18和18上开有孔19和19，刷握臂导柱12穿过孔19，使得类似参照图2和图3所述的接触方式，利用弹簧14的作用形成两点接触，弹簧14是以抱合刷握臂导柱12的方式安装的，它把刷握臂8推向刷握臂导柱12。

图5中的参考编号4，5，8，10，12，13，14和15对应于图1中的相同部件。图5中所示的结构中，除了弹簧14是一种螺旋形弹簧外，刷握臂导柱12与刷握臂***15之间的接触方式与图1中所示的几乎相同（因而如图2和图3中所示）。

图6中的参考编号4，5，8，10，12，13，14和15对应图1中的相同部件。图6中的结构与图5中的结构不同之处在于弹簧14安装成传递拉伸力，而不是传递压缩力。

这些结构并不限于附图中所示的那些实施例。例如，作用在图4中所示的刷握臂8上的弹簧14可以具有图6中所示的结构，这种结构由弹簧14和弹簧座13组成。

图7（A）至图7（C）表示装配在外壳端盖上的电刷机构布置的一些改变，图中分别用编号4表示外壳端盖，5表示换向器，以及8表示刷握臂。

如上所述，由于刷握臂8给定为刚性（使用普通型式电刷机构的经验），本发明使得可以防止碳刷产生有害的拉锯运动。在设计本发明的刷握臂材料时，主要考虑的是电导率。选择弹簧的材料最好应考虑电导率及其固有弹力。虽然由于刷握臂8给定为刚性，以及由于刷握臂必须适合于相对刷握臂导柱可转动，以适应电刷的磨损，而可能出现刷握臂导柱与刷握臂之间的电连接问题，但还是能利用本发明解决这个难题。利用本发明，弹簧的支承结构比较简单，而且弹簧也作为将电流输给刷握臂的一条辅助通路。

Claims (7)

1、一种电动机，具有容纳一磁场用的一个电动机壳，以及适合与所述电动机外壳的敞口端相接合的一个外壳端盖，所述外壳端盖上装配有与一换向器形成滑动接触用电刷机构；所述电刷机构的电刷配置成使得在所述电动机外壳与所述外壳端盖相接合的情况下，与所述换向器形成滑动接触，其特征在于：所述电刷机构包括安装在所述外壳端盖上刷握臂导柱，与所述换向器形成滑动接触用的电刷，以及一端由所述刷握臂导柱可转动地支承，近其另一端上装有所述电刷的刷握臂；所述刷握臂的臂部适宜为基本刚性，由所述刷握臂导柱可转动地支承的所述刷握臂的那个刷握臂***(以所述刷握臂导柱与所述刷握臂***相接触部分的横截面形状)有两个沿关于所述刷握臂导柱横截面切线方向延伸相交的切向部分；所述刷握臂经过所述刷握臂导柱的横截面与所述刷握臂***的所述横截面切向部分相接触的那些点与电动机端子电连接；以及配置有对于所述刷握臂导柱保持导电的弹簧座和一开口端与所述弹簧座相接触，另一端与所述刷握臂相接触的弹簧。

2、根据要求1的一种电动机，其特征在于：所述刷握臂导柱形成导电柱体，以及所述刷握臂***形成大体上抱合所述刷握臂导柱的这样一种圆管形;所述刷握臂导柱与所述刷握臂***的横截面切向部分构成一种两点接触。

3、根据权利要求2的一种电动机，其特征在于：所述刷握臂导柱和1或所述刷握臂***上形成有凸环，以保证两点接触。

4、根据权利要求2的一种电动机，其特征在于：所述刷握臂***形成直径大于配置在所述刷握臂导柱上的所述凸环的圆环直径的弧形;所述弧形部分适合与所述凸环形成接触。

5、根据权利要求2的一种电动机，其特征在于：在所述刷握臂导柱的横截面制成一圆形，该凸环的横截面与该横截面切向部分形成两点接触。

6、根据权利要求1的一种电动机，其特征在于：每个所述所刷握臂***有两个等间距的凸耳;所述刷握臂导柱穿过所述凸耳中所开的孔。

7、根据权利要求1的一种电动机，其特征在于：所述弹簧为螺旋形弹簧;所述弹簧的一端由所述弹簧座支承，其另一端固定装配到所述刷握臂上，使得所述电刷利用所述弹簧的拉伸或压缩力而被强压在所述换向器上。

Images