CN101656441A - 用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成及电动马达 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成及电动马达，包括一电刷20、一弹簧30、一对轨道36和用于在轨道36上止住电刷20的制动装置。该电刷20在其一对相对的侧面24上各具有一凹槽21。轨道36设于凹槽21内，用于引导电刷20至换向器，且电刷在一预先确定的运动范围内可沿所述轨道自由滑动。弹簧30沿轨道36朝向马达的换向器推电刷20，并且弹簧30抵接电刷23远离所述换向器的一末端。所述制动装置在所述弹簧30和至少一轨道36之间具有一制动器，用以限制所述电刷沿轨道的运动范围。本发明对轨道电刷总成的轨道的改进，防止在寿命尽头时，电刷可能从轨道中滑出而导致马达中的短路和灾难性故障。

Description

用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成及电动马达
技术领域
本发明涉及一种用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成及电动马达，特别涉及一种用于电动马达，特别是用于永磁直流马达的轨道引导的电刷总成，以及一种电动马达。
背景技术
轨道引导的电刷总成为人们所熟知，例如参见欧洲专利EP1592112。轨道电刷总成包括一对轨道和一在其相对的侧面上具有两个凹槽的电刷。所述电刷由一弹簧驱动，并被位于所述凹槽内的轨道夹住，沿所述轨道朝向马达的换向器滑动。
此种设计的一个问题在于：到寿命尽头时，电刷可能从轨道中滑出并在马达中造成短路，进而会导致灾难性故障。
发明内容
由此，需要一种具有引导的电刷总成的电动马达，在寿命终止时，当用坏时(到达使用寿命的终点)，其电刷保持被夹住于电刷引导系统中。
本发明通过使用一轨道电刷引导系统来实现，其在轨道和电刷弹簧之间具有一制动器机构，用于防止电刷到达其使用寿命的终点时(用坏)，其由轨道上释放。
因而，一方面，本发明提供一种用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成，包括：
一电刷，其一对相对的侧面上各具有一凹槽；
一对轨道，其设于所述凹槽内，用于引导所述电刷至所述换向器，该电刷在一预先确定的运动范围内可沿所述轨道自由滑动；
一弹簧，其沿轨道朝向所述换向器推动电刷，该弹簧抵接该电刷远离所述换向器的一末端；以及
制动装置，用于在寿命终止时将电刷固定至轨道，其特征在于，所述制动装置在所述弹簧和至少一轨道之间包括一制动器，用以限制所述电刷在所述弹簧推动下沿轨道的运动范围。
更可取地，特征为所述至少一轨道的所述制动器与所述弹簧的一末端抵接。
更可取地，特征为一凸出部形成于所述至少一轨道上。
更可取地，所述凸出部为所述至少一轨道的一冲制部分。
更可取地，特征为所述至少一轨道的一变形的末端部分。
可选择地，特征可以为所述至少一轨道的一弯曲的和折叠的末端部分。
更可取地，所述弹簧为一螺旋弹簧，并且形成于电刷的远离所述换向器的末端上的一突柱形成一适合于该弹簧的座。
更可取地，该电刷具有一用于连接该电刷至电力的刷辨，并且该刷辨自该电刷延伸穿过所述突柱。
更可取地，该突柱的一侧面形成有一凹陷，其引导该刷辨远离所述弹簧。
更可取地，所述凹槽延伸穿过所述突柱。
另一方面，本发明提供一种电动马达，其包含一如上述定义的轨道电刷总成。
更可取地，该马达具有四个电刷总成。
更可取地，所述电刷总成安装于一电刷卡上。
本发明对轨道电刷总成的轨道的改进，防止在寿命尽头时，电刷可能从轨道中滑出而导致马达中的短路和灾难性故障。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1为根据本发明一较佳实施例的一永磁直流马达的爆炸示意图；
图2为一电刷卡的透视图，其为图1所示马达的一部分；
图3为一轨道电刷总成的透视图，其为图2所示电刷卡的一部分；
图4为图2所示电刷卡的轨道电刷总成的放大图；
图5为图4所示的轨道电刷总成的电刷的放大图；
图6为图4所示的轨道电刷总成的轨道总成的示意图；以及
图7为图3所示的轨道电刷总成用坏时的透视图。
具体实施方式
图1中的马达10为一永磁马达的爆炸图。马达10具有一永磁定子11、一绕线转子12，该绕线转子12包括马达绕组13和一换向器14及电刷装置，电刷装置用于将电力从马达接线端(图未示)经由所述换向器传递至所述马达绕组。该电刷装置包括一安装有复数电刷总成17的电刷卡16。图中还显示了尾架和轴承。图2和图3所示为电刷卡16。在这一实施例中，该电刷卡16上安装有四个电刷总成17。每一电刷总成17包括一电刷20(见图4)、一用于引导该电刷至所述换向器的轨道形式的引导系统和一用于沿所述轨道弹性驱动该电刷并使之与所述换向器接触的弹簧。该电刷卡16上还安装有马达的其它元件，例如由扼流圈18所代表的噪音抑制元件。图3显示去除了电刷和其它元件的电刷卡16，从而显示电刷引导系统。该电刷卡16为一塑料材料模制的零件，并且所述轨道通过模制入该电刷卡而与该电刷固定。
图4所示为一由所述电刷卡16脱离的轨道电刷总成17。该些电刷总成在结构上基本相同，因此仅详细说明一个电刷总成。电刷总成17包括电刷20、弹簧30和引导系统。电刷20为一大体上为直角棱柱形状的碳基块，其具有能够与所述换向器滑动接触的第一表面22，以及在该第一表面22对面的用于抵接所述弹簧30并支撑一用于连接该电刷20至电力的嵌入式刷辨28的第二表面23。电刷20具有四个在第一表面22和第二表面23之间延伸的侧面24(见图5)。两个相对的侧面各自具有一由第一表面22延伸至第二表面23的凹槽21。凹槽21用于收容抵接所述引导系统。
弹簧30为一具有一第一末端31和一第二末端32的螺旋弹簧。该第一末端31用于顶住一形成于该电刷卡16的壁19上的弹簧座34。该第二末端32用于抵抵接电刷20的第二表面23，从而促使该电刷20远离弹簧座34。电刷20的第二表面23形成有一圆柱形突柱26(见图5)，凹槽21延伸穿过该突柱26。该突柱26形成有一与弹簧30相适配的座，并且该弹簧30以紧配合方式固定至该突柱26，例如，弹簧30弹性地弹起以抵接套住该突柱26并因此弹性地紧握该突柱26，稳固地将该弹簧30固定至该电刷20。所述电刷刷辨28可以轴向或横向附接至该电刷20。如果以横向附接，该刷辨28附接至该突柱26的内侧较为理想，从而避免妨碍弹簧30和突柱26之间的连接。不过，该刷辨28最好是以轴向附接，其穿过突柱26延伸进入该电刷20。为方便附接该弹簧30，该突柱26具有一凹陷29，其用于引导该刷辨28远离弹簧30，且不妨碍该弹簧30附加至该电刷20。
请一并参阅图4与图6，在本实施例中，所述引导系统为一对轨道36以大体上平行的方式延伸，轨道36之间具有预先确定的间隙。在此，大体上平行是指平行或接近于平行，考虑到凹槽之间距离的变化以及电刷和轨道的特定的制造公差的变化，如果所述轨道36轻微地会聚，有利于在轨道36的末端37更紧地握紧电刷20。所述轨道36最好通过将一单独的杆弯成U形来制成，U形的底38通过包覆成型固定至所述电刷卡(例如，通过将电刷卡模制在所述底之上和附近，将该底牢固地固定至该电刷卡)。还可以用其它方式来将轨道固定至所述电刷卡，例如将其压入电刷卡上的洞内。
通过位于电刷20的凹槽21内的轨道36，电刷20由所述引导系统夹住。由此在弹簧30的推力作用下，电刷20能够沿轨道36自由滑动，但其不能在其它方向运动。需要注意的是，由于收容轨道36的凹槽2延伸穿过所述突柱26，弹簧30位于轨道36外侧，由此轨道36也引导弹簧30并防止其压缩时松垂或扭曲。使用时，如线15所表示，在所述电刷沿所述轨道的允许运动的限制范围内，该弹簧30压迫电刷20使其与所述换向器的边缘接触。
为防止电刷20自所述轨道滑出，特别是当电刷20磨损至寿命尽头时，提供了一制动器机构。该制动器机构包括形成于轨道36上的一制动器，其在电刷20到达行程终点时阻挡弹簧30。在本实施例中，行程终点是电刷20使用至寿命尽头时，电刷20的第二表面23所到达的位置。在行程终点，制动器阻挡弹簧30以免其进一步延伸，由此防止弹簧将电刷压至所述换向器。当电刷20继续磨损时，电刷20和换向器之间产生间隙，因此产生断路而防止马达继续工作。由于弹簧30稳固地固定至电刷22的第二末端23，该电刷被保持于轨道36内。所述凹槽21穿过突柱26的延伸提供了一较长的引导路线，从而更好的引导电刷20(电刷的定位更加稳定)，在确认电刷用至寿命尽头及处于滑出轨道36的危险之前，允许电刷进一步磨损。
所述制动器机构，首选的形式中，为设置在行程末端，即在对应于弹簧30的第二末端32的位置的一位置处，对每个轨道36邻近于其末端37的一简单冲制。此冲制产生一充分大的凸出部39，其形成于轨道36的外部，从而防止弹簧30沿轨道36的进一步运动。图7所示的电刷总成17类似于图4所示的电刷总成，只是该电刷20已经磨损至其耐用极限，并因而才被认为用坏。在此位置，所谓的寿命终止位置，弹簧的第二末端32抵接凸出部39，防止弹簧30继续向换向器的边缘15推动电刷20并使之从轨道36之间滑出。替代设计有效但不够简单，其可以包括轨道的弯曲，特别是轨道末端的一向外弯或一弯曲和折回，从而使横穿轨道的外部宽度增加。
由此，对轨道电刷总成的轨道的改进，防止在寿命尽头时，电刷可能从轨道中滑出而导致马达中的短路和灾难性故障。
在本申请的说明书和权利要求书中，每一用语如“包括”、“包含”、“含有”和“具有”等，以及其变形，其表示的是包括一切的意思，用来详细说明所声明的项目的存在，但是并不排除附加项目的存在。
虽然本发明已经参照一个或多个较佳实施例进行了详细说明，但可以理解的是，熟悉此技术的人可以进行各种修改。因此，本发明的保护范围根据所附的权利要求来确定。例如，虽然所述制动器详细描述和展示为形成于两个铁轨上，但是其也可以仅形成于其中一个铁轨上。
同样，虽然较佳实施例中指出所述弹簧为紧紧固定至所述电刷，但是其也可以简单的以一牢固或甚至宽松的方式抵接至所述电刷的末端，被所述用作弹簧底座的突柱引导。这种方式中，所述电刷在寿命终止时因为电刷不再受到朝向所述换向器的驱动而被保持于轨道之间，因为其足够大而保持不能从轨道末端和换向器之间的间隙穿过而脱离轨道。因为弹簧不再压迫电刷使之与换向器接触，马达将不再继续正常运转，而电刷不再继续被换向器磨损至电刷能够自轨道滑出的程度。

Claims (13)

1.一种用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成，包括：
一电刷(20)，其一对相对的侧面(24)上各具有一凹槽(21)；
一对轨道(36)，其设于所述凹槽(21)内，用于引导所述电刷(20)至所述换向器，该电刷(20)在一预先确定的运动范围内可沿所述轨道(36)自由滑动；
一弹簧(30)，其沿轨道(36)朝所述换向器推所述电刷(20)，该弹簧(30)抵接该电刷(20)远离所述换向器的一末端；以及
制动装置，用于在电刷寿命终止时将电刷(20)固定至轨道(36)，其特征在于，所述制动装置包括设置于所述弹簧(30)和至少一轨道(36)之间的制动器，用以限制所述电刷在所述弹簧推动下沿轨道的运动范围。
2.如权利要求1所述的用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成，其特征在于，所述制动器设置于所述至少一轨道(36)上，与所述弹簧(30)的一末端抵接。
3.如权利要求2所述的用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成，其特征在于，所述制动器为形成于所述至少一轨道(36)上的凸出部(39)。
4.如权利要求3所述的用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成，其特征在于，所述凸出部(39)为所述至少一轨道(36)的一冲制部分。
5.如权利要求2所述的用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成，其特征在于，所述制动器为所述至少一轨道(36)的变形的末端部分(37)。
6.如权利要求2所述的用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成，其特征在于，所述制动器为所述至少一轨道的弯曲的和折叠的末端部分。
7.如权利要求1所述的用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成，其特征在于，所述弹簧(30)为一螺旋弹簧，形成于电刷(20)的远离所述换向器的末端上的一突柱(26)形成一适合于该弹簧(30)的座。
8.如权利要求7所述的用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成，其特征在于，该电刷(20)具有一用于连接该电刷至电力的刷辨(28)，并且该刷辨(28)自该电刷(20)延伸穿过突柱(26)。
9.如权利要求8所述的用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成，其特征在于，该突柱(26)的侧面形成有一凹陷(29)，其引导该刷辨(28)远离所述弹簧(30)。
10.如权利要求7所述的用于具有换向器的电动马达的轨道电刷总成，其特征在于，所述凹槽(21)延伸穿过所述突柱(26)。
11.一种电动马达，其特征在于，其包含如权利要求1-10任一项所述的一轨道电刷总成(17)。
12.如权利要求11所述的电动马达，其特征在于，该马达具有四个电刷总成(17)。
13.如权利要求12所述的电动马达，其特征在于，所述电刷总成(17)安装于一电刷卡(16)上。
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