CN100442611C - 碳刷保持装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个用于引导或者保持碳刷(16，18)并且在朝向电流传输元件如换向器(14)的方向上施加力的装置，它包括一个作用在该碳刷的背离工作表面的侧面上的第一弹簧元件(20)。为了使该碳刷以必需的压力被压向换向器，本发明建议，在第一弹簧元件(20)上作用有一个在朝向换向器(14)的方向上对该碳刷(16，18)施加力的第二弹簧元件。

Description

碳刷保持装置

技术领域

本发明涉及用于保持或引导碳刷和在朝向电流传输元件如换向器或滑环的方向上对碳刷施加力的装置，该装置包括一个作用在该碳刷的背离工作表面的侧面上的片簧元件作为第一弹簧元件，其与碳刷或一个与碳刷相连的部分以材料接合方式相互连接。

背景技术

一个相应的装置已经在DE-A-10207406(WO-A-03/071662)中公开了，在这里，碳刷从弯曲的片簧元件中伸出来，所述片簧元件具有承载部分，碳刷的背面平平地支撑在该承载部分上并且被焊接住。

此外，按照DE-C-10063405，碳刷平靠在片簧部分上并通过被自由切割的接片被固定。

在这种已知的装置中，片簧完成多种功能，即用于碳刷保持导向功能以及在朝换向器及滑环的方向上包加所需的力。还实现了电流传输。

在DE-A-19962705中公开了一个碳刷保持装置，其包括一个片簧并具有一个带缺口的承载部分，碳刷穿过该缺口，以便通过切口夹紧作用被固定。

按照US-A-4638203，一个碳刷保持装置具有L形弹簧元件，其一腿具有U形突出结构，该碳刷可以被固定在其中。

按照DE-A-2413578的小型仪器用电马达包括被构造成片簧的碳刷保持装置，其分别具有一个棱柱体形伸出部，它通过切口应力集中作用可以固定在片簧的一个切口中。

特别是，在上述类型的装置中表明的优点是，只需要较小的空间并且可以通过片簧实现顺利的电流传输。但是，可能出现的缺点是，片簧所产生的弹簧压力只能实现小的磨损长度。由于这种弹簧压力，相应的装置原则上也只被用于横截面小的碳刷，因此，这种装置被认为被局限于具有普通功率及用途的小马达的系统上。

还公如了一种碳刷保持装置，就一个碳刷来说，它有两个弹簧元件。在这里，第二弹簧元件所产生的力使碳刷理想地贴靠在换向器上。为了调节该作用力，可以按照US-A-1794291使第二弹簧卡扣在第一弹簧元件的突起上，以便根据不同的杠杆作用实现不同的作用力。

按照DE-C-312248，一个碳刷保持装置通过一个片簧可转动地与一个保持装置相连接。然后，通过螺旋弹簧施加扭矩，以产生将碳刷压向换向器方向的所需要的压力。

按照US-A-3816783，第一弹簧元件源于一个螺旋弹簧的一腿，它可将压力施加到碳刷上。

为了按照DE-A-2421497地将碳刷调向朝换向器方向，碳刷从一个可绕轴回转的臂件伸出。为确保将碳刷张紧到换向器上所必需的弹簧力，在碳刷上作用着一个螺旋弹簧。

按照US-A-2345429，一个与碳刷配合作用的弹簧元件的压力是由一个弹簧引起的，该弹簧作用在该弹簧元件上。

发明内容

本发明的基础技术问题是，如此改进开头所述类型的装置，即要确保碳刷总是在朝向电流传输元件如换向器或滑环的方向上承载所需要的压力，从而能使这个碳刷特别适用于大功率电机和对更长使用寿命提出要求的电机。本发明的另一个方面规定了，要继承将已知片簧装置的优点，即其需要较小空间并通过片簧提供良好的电流输送以及本身扮演用于碳刷保持装置，但同时又提供这样的可能性，即实现比在已知装置中更大的磨损长度并特别是能被应用在大功率电机中。因此应能确保，一方面通过第一片簧元件来实现碳刷的精确导向并同时确保通过片簧元件在碳刷的整个希望的磨损长度上实现这种为贴靠到换向器或滑环上而需要的压力。

按照本发明，这个技术问题主要通过以下方式来解决，即在片簧元件上作用一个作为第二弹簧元件将碳刷在朝向电流传输元件的方向上施加力的螺旋弹簧，其平贴在第一弹簧元件的背离碳刷的外表面上。

这样一来，按照本发明，这个由片簧引起的压力-其可能不足以确保，在碳刷之整个磨损长度上这种在朝该传输电流之元件的方向上所必需的挤压力-被如比提高，即一个螺旋弹簧作用在第一弹簧元件上。在此，片簧被用作碳刷导向机构并且还能被用于电流输送。

还存在这样的可能性，即第二弹簧元件从片簧接纳碳刷的部分开始延伸，通过第二弹簧，拉力在朝向电流传输元件的方向上作用在片簧上。

如果第一弹簧元件和第二弹簧元件可局部延伸于一个共同的或几乎共同的平面中，则还存在这样的可能性，即这些由弹簧元件所撑展的平面以例如为90°或大约90°的夹角相交。

片簧元件具有一个支承碳刷的承载部分，在这里，碳刷以其背侧端面平贴在该承载部分上。在该承载部分上，可以被自由切割并弯折出一些部分，以便导向接纳该碳刷。与此无关的，碳刷与承载部分以材料接合方式相连接。为了在碳刷和第一弹簧元件中充分实现材料接合式连接，特别规定了，碳刷在其背离换向器或背离滑环的端部上具有一个称为可焊接头部的层。

通过本发明教导，获得了这样一种结构，即它确保了弹簧压力造成一个磨损路程(Verschleissweg)，其按照弹簧设计方案明显地大于由片簧可实现的数值。因此，提供了一个更大的磨损路程。同时，电流输送可以通过第一弹簧元件实现，其也是碳刷的导引机构。

根据本发明教导，可以使用横截面较大且比较长的碳刷。因此，本发明装置可以被用于要求长使用寿命的电机中。但仍然保留了安装深度小且制造成本低的优点持。

附图说明

本发明的其它细节、优点和特征不仅从权利要求书、那些从权利要求书中得到特征本身和/或特征组合种以及从附图中得到的优选实施例中得到。附图所示为：

图1是在电机中安置的碳刷的原理图，

图2是碳刷装置的第二实施例的原理图，

图3是碳刷载板的从上方看的透视图，

图4是从下方看的图3的碳刷载板，

图5是带有弹簧系统的碳刷的放大图，和

图6是图5所示装置的仰视图。

具体实施方式

图1示出了通用电机10的原理图，其例如被规定用于机床或家用装置，它们例如以高达2000瓦或2500瓦的功率被驱动工作。

通用电机10包括一个壳体12和在这个壳体中安置的带换向器14的电机，碳刷16，18在施加力的情况下抵接在换向器上，以便传输电流。为此，碳刷16，18分别从一个只结合碳刷16来纯粹原理上标明的并呈已知的片簧20的形式的保持装置(碳刷握)伸出，该保持装置包括一个保持腿或保持部分22和一个接纳碳刷16的承载部分24。保持部分22可以按照已知方式被固定在支座和对置支座26，28，30之间。为此，保持部分22在本实施例中具有一个横截面弯成U形的部分32，它包围着支座28，与之相反，该邻接的部分则平贴在对置的支座26，30上。因此，保持装置20获得一个明确的固定，在这里，由于承载部分24相对保持部分22被预张紧，从承载部分24开始的碳刷16就获得了在朝向换向器14的方向上所需要的力加载。但是，也存在这种可能方案，即将保持部分22设置为插头接点，如从图3和图4中看到的那样。

碳刷16以其背侧表面34-其与在换向器14上靠置的表面36相反对应地延伸-平贴在承载部分24的面对换向器的表面38上并且可以通过由该承载部分24及由其所撑展开的平面的表面38被自由切割并向外折弯的唇片或凸肩片42，44被固定，其中至少分别一个唇片及一个凸肩片40，42，44沿着碳刷16的表面46，58延伸。因此，碳刷16在理想程度上被导引保持着，在必要情况下，通过夹紧结构被固定，同时不会发生一个伴随着切口应力集中而来的切口夹紧作用，然而这却发生在现有技术中。

作为补充或作为选择，碳刷16以其背面34按照材料接合方式固定在承载部分24上及其在碳刷侧延伸的表面38上。为此，碳刷16可以被钎焊或焊接到承载部分38上。必要时，为此可以沿碳刷16之的背面34设置一个由金属构成的部分，其不仅与碳刷16，而且与承载部分38以材料接合方式连接。

向碳刷16，18的电流传输通过片簧20来实现，其还被用作碳刷16的保持装置并因此引导碳刷。

因为片簧基本上具有一个粗的取决于行程的弹簧特性曲线，故可确保碳刷16，18可具有如为20mm至25mm的长度，碳刷在其整个磨损长度上以所要求的力贴靠在换向器14上。为此规定，在片簧20上作用一个第二弹簧元件，由此能在整个磨损长度上获得因此是恒定的弹簧压力，或者可以获得这样的弹簧压力，其足以使碳刷16，18在整个磨损长度上以必需的压力抵接在换向器14上。

作为附加弹簧，本发明设置了一个螺旋弹簧。但是，在图1中对此描述了一些变型方案，以便说明该附加弹簧的原理功能。

这样，一个变型方案规定，从支座28起伸出一个螺旋压力弹簧52，其作用到片簧20的承载部分24上，确切地说，是在碳刷16被固定到承载部分24上的这个区域中，更确切地说是作用在承载部分24的背离碳刷的面上。在这里，螺旋压力弹簧52应如此延伸，即这个弹簧与碳刷16的纵轴线相交，或者说被一条直线贯穿，该直线从换向器14的转动轴线开始延伸向螺旋压力弹簧52的固定点54。

作为优选或补充，可以设置一个拉力弹簧56，其从马达支座开始延伸并与承载部分24相连接，例如如图1原则所示的那样。

图2示出一个特别是成通用电机形式的电机58的另一原理结构图。在此示出了换向器60、电机壳体62以及碳刷KB1和KB2。在这里，片簧64作用在碳刷KB1和KB2上(只示出了与碳刷KB1的关系)，通过片簧，碳刷KB1，KB2获得一个在朝向换向器60的力加载。同时，片簧64被用作碳刷KB1，KB2的保持导向件，如已结合图1描述的那样。此外，片簧64可被用于电流传输。

为了确保在碳刷KB1，KB2的磨损长度上有一个足以将碳刷KB1，KB2压向换向器60的挤压力，一个螺旋弹簧68作为弹簧元件贴在片簧64的外表面66上。该螺旋弹簧68和片簧64延伸于一个平面内，该平面的走向垂直于换向器纵轴线。当然，其它配置结构也是可能的。那样，这些由弹簧元件所撑开的平面能以夹角如90°交角相交。其它结构方案同样是可能的。

如图2所示，螺旋弹簧68靠置在片簧64外表面68的一个区域中，该区域被该碳刷KB1的纵轴线70或直线72所贯穿，该直线始于换向器60的轴线。

由于第二弹簧68作用于片簧64上，所以确保碳刷KB1，KB2在其磨损长度范围里以所需压力抵靠在换向器60上，结果，因此就可以采用比较长的碳刷KB1，KB2，就是说，可以采用一般用在通用电机中的并最好长达20mm或25mm的长度的碳刷，但本发明不应局限于此。

在图3、4中，以透视图示出一个碳刷载板100的俯视图及仰视图，碳刷载板具有成板形的几何结构形状。从碳刷载板100起，延伸出一个由电绝缘材料如塑料制成的并有中央缺口102的载体124，所述中央缺口被一个未示出的换向器穿过，碳刷104，106在承受力的情况下贴在换向器上。为了一方面确保在碳刷104，106的整个磨损长度范围力都有所需力的加载和另一方面确保可靠引导碳刷104，106，按照本发明，设置一个弹簧系统，其由片簧108，110及螺旋弹簧112，114的组合体构成。

在图5、6中，以两个视图示出了具有碳刷106和螺旋弹簧112的片簧110。片簧包括承载部分116和相对承载部分被折弯的保持部分118，保持部分成插头接点的形式，通过其并因此通过片簧110，实现了对碳刷106的电流输送。保持部分118以一个端部120贯穿该承载部分124的缝状缺口122，该承载部分与碳刷载板100相连接。

片簧110的承载部116尤其通过焊接与碳刷106按照材料接合方式相连接。为此，碳刷106具有一个背侧部分126，其由金属或其它适于焊接的材料构成，它又以材料接合方式与碳刷106即前边的部分128相连接，该前边的部分在工作中磨损。

螺旋弹簧112以端部130沿承载部116的外侧面平平地延伸并且可与它最好通过焊接方式相连接。通过螺旋弹簧112，如前所述地实现了在片簧110上和因此在碳刷106上施加所要求的力，以使碳刷靠置在电流传输元件如换向器或滑环上。

为了能按照要求来张紧螺旋弹簧112，其内侧端部132起始于一个可转动的卡锁元件134，该卡锁元件可转动地支承在碳刷载板100中。承载部分124的沿碳刷载板100延伸的部分136具有一个形成卡锁爪138的缺口部分，其与具有突起的盘形卡锁元件134配合作用，从而通过卡锁元件134的转动和与该卡锁爪138的相互作用，螺旋弹簧112获得所需的预张紧。

为确保碳刷104，106被稳定保持在未示出的换向器上，碳刷104，106成弧形，其弯曲半径与片簧108，110的弯曲半径相适应。换句话说，碳刷104，106的弯曲半径大致从片簧108，110的回转点开始。

与片簧108，110一样，用于碳刷104，106的导向结构105，107起始于这个优选由塑料构成的承载部分124上。螺旋弹簧112，114同样是以相对碳刷载板100而电绝缘的方式支承着。

这些结合碳刷106和片簧110以及螺旋弹簧112所进行的解释相应地适用于碳刷104和与碳刷相关的或配合作用的元件。

另一个可实现紧凑结构的特征方案可从图3至5中看出。如此该片簧108，110的承载部分116在该碳刷106和保持部分118之间具有一个缺口140，螺旋弹簧112，114的卷成螺旋形的区域142局部延伸于该缺口内。在这里，所述部分114的高度能够在碳刷106，108的磨损过程中使片簧108，110与其保持部分116偏离开螺旋弹簧112，114亦即其区域142，同时不造成妨碍。

最好将片簧112，114与片簧108，110的保持部分116的背面焊接在一起，但这不是强制性的特征。其它连接可能方式也是可行的。而且，片簧112，114无需特殊连接就能贴靠在片簧108，110的外侧面上。

在安装时，螺旋弹簧112，114可以与片簧108，110和碳刷104，106一起在未被预张紧的情况下被装上，然后通过转动盘形卡锁元件134调节到锁要求的予张紧程度。如果握持螺旋弹簧112，114的内侧端部132的卡锁元件134被转动，则按照卡锁元件134的位置，该卡锁爪138卡入，由此实现卡锁及由此实现了螺旋弹簧112，114的预张紧。

本发明的教导允许通过片簧108，110实现碳刷104，106的简单可靠的导引，同时实现借助片簧件的电流输送。因此实现了微小的过渡电阻。同时获得的优点是，能确保碳刷在其希望的磨损长度上以必需的压力靠置在换向器或滑环或者作用相同的元件上，因为，在片簧108，110上还作用着成螺旋弹簧112，114形式的第二弹簧元件，第二弹簧元件可通过简单方式被张紧，借此能调节到所希望的压力。通过片簧108，110与碳刷104，106的这种材料接合式连接，确保了后者被明确保持住。

这种安装可以按照以下方式来简化，即螺旋弹簧112，114与片簧108，110和碳刷104，106在非张紧的状态下被安装在载板100上。通过碳刷104，106的弯曲的几何结构形状，可确保碳刷104，106的工作表面被稳定保持在换向器或滑环上。

Claims (8)

1.用于引导或保持碳刷(16，18，KB1，KB2，104，106)并在朝向电流传输元件的方向上施加力的装置，它包括作用在该碳刷的背离工作表面的侧面上的片簧(20，64，108，110)作为第一弹簧元件，该片簧与该碳刷或一个起始于该碳刷的部分(126)以材料接合方式相互连接，其特征在于：在朝向该电流传输元件(14，60)的方向上对该碳刷(16，18，KB1，KB2，104，106)施加力的、且成螺旋弹簧元件形式的第二弹簧元件(52，56，68，112，114)作用在该片簧(20，64，108，110)上，第二弹簧元件在该片簧(20，64，108，110)的背离碳刷的侧面上至少局部平贴在所述片簧上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该螺旋弹簧元件(52，68)在该片簧(20，64)的一个区域中贴靠在该片簧上，在所述区域中，该碳刷(16，18，KB1，KB2，104，106)与该片簧按照材料接合方式相连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一弹簧元件(20，64，108，110)和第二弹簧元件(52，56，68，112，114)分别以一个部分延伸在一个共同的平面中，这些弹簧元件在该共同的平面中相互连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该螺旋弹簧(112，114)以其内侧端部(132)从一个可转动的保持装置起伸出，该保持装置被构造成盘形卡锁元件(134)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：该卡锁元件(134)在其圆周上具有突起，为了张紧，该螺旋弹簧元件(112，114)与卡锁爪(138)配合作用，所述卡锁爪是一个由绝缘材料构成的载体(136)的缺口部分，所述片簧(108，110)借助一个被构造为插头的保持部分(118)被固定。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该碳刷(104，106)从该片簧(108，110)的一个承载部(116)起伸出来，该承载部具有缺口，其可被螺旋弹簧(112，114)穿过。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该螺旋弹簧(112，114)与该片簧(108，110)的承载部(116)焊接在一起。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流传输元件是换向器(14，60)或滑环。

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