CN101826695A - 直流电机及其碳刷 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及直流电机及其碳刷。所述直流电机包括转子和定子，所述转子包括转轴及固定至转轴的换向器，所述定子包括至少一对碳刷，所述碳刷包括一接触面用于与换向器的弧形表面接触，从沿平行转轴轴线方向看，所述接触面为V型，且所述接触面相对转轴轴线方向倾斜，从而使得所述接触面与换向器的弧形表面初始接触为点接触。本发明的碳刷，与换向器的弧形表面初始接触为点接触，可以改善马达电流的波动，便于减少振源，以达到降噪的效果；而且，还可以减少碳刷与换向器间的接触点，以增加基波与谐波的dBA差值，从而使用者可以不需要霍尔元件即可计算马达的速度。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种直流电机，尤其涉及直流电机的碳刷。
【背景技术】
在直流电机中，噪声是衡量电机性能的一个重要指标。
传统的降噪技术是利用避振胶粘在振源点上，此种工序过程复杂而且需要额外的避振胶。
有些马达，如用于汽车车窗的马达，需要计算马达转速从而获得车窗开启的程度。传统的计算马达转速的方法需要利用霍尔元件来感应马达的转动从而来计算马达的转速，过程复杂而且需要额外的霍尔元件。
【发明内容】
本发明提供一种新型碳刷，包括顶面、底面、位于顶面与底面之间的用于与换向器的弧形表面接触的接触面，沿碳刷的高度方向看，所述接触面为V型，且所述接触面相对其高度方向倾斜。
优选地，所述接触面的倾斜角度范围为2～60度。
优选地，所述接触面从底边/顶边向顶边/底边逐渐倾斜，且倾斜角度一致。
优选地，所述接触面包括两段，所述两段的倾斜角度不相等，最先接触碳刷的一段的倾斜角度大于另一段的倾斜角度。
本发明还提供一种直流电机，包括转子和定子，所述转子包括转轴及固定至转轴的换向器，所述定子包括至少一对碳刷，所述碳刷包括一接触面用于与换向器的弧形表面接触，从沿平行转轴轴线方向看，所述接触面为V形，且所述接触面相对转轴轴线方向倾斜，从而使得所述接触面与换向器的弧形表面初始接触时为点接触。
优选地，所述碳刷为六面体结构。
优选地，所述碳刷的两侧面分别开设有导槽，所述定子包括一端盖，所述端盖上设有两碳刷座，每一碳刷座延伸有一对导杆分别可滑动地收容于对应碳刷的导槽内。
优选地，所述定子包括一端盖，一对扭力弹簧分别设置于端盖与碳刷之间，以向碳刷施加朝向换向器的偏压力。
优选地，所述接触面的倾斜角度范围为2～60度。
优选地，所述接触面包括两段，其中一段相对另一段更靠近换向器，所述其中一段的倾斜角度大于另一段的倾斜角度。
本发明所举实施例具有以下有益效果：碳刷与换向器的弧形表面初始接触为点接触，可以改善马达电流的波动，便于减少振源，以达到降噪的效果；而且，还可以减少碳刷与换向器间的接触点，以增加基波与谐波dBA差值，从而使用者可以不需要霍尔元件即可计算马达的速度。
【附图说明】
图1所示为本发明一实施例的碳刷的立体结构示意图；
图2A所示为本发明实施例的碳刷与换向器间的立体结构关系示意图；
图2B为图2A的垂直换向器轴向看的侧视图；
图2C为图2A的平行换向器轴向看的侧视图；
图3所示为本发明实施例的碳刷安装于马达端盖上的立体示意图；
图4A所示为传统技术马达的电流波形图；
图4B所示为本发明实施例的马达的电流波形图；
图4C所示为传统技术马达的电流波形傅立叶分解图；
图4D所示为本发明实施例的马达的电流波形傅立叶分解图；
图5所示为本发明另一实施例的碳刷的立体结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图对本发明的进行阐述。
图1所示为本发明一实施例的碳刷的立体示意图。
请参阅图1A，本发明一实施例的碳刷10包括碳刷本体12及固定至本体12的刷辨14。所述碳刷本体12大致为六面体结构，包括前面12a、后面12b、顶面12c、底面12d及一对侧面12e。在本发明中，碳刷本体12前面12a与后面12b间的距离定义为碳刷本体的长度，顶面12c与底面12d间的距离为碳刷本体的高度，两侧面12e间的距离为碳刷本体的宽度。
刷辨14从碳刷本体12的一侧面12e延伸。
请一并参阅图2A至图2C，碳刷本体12的前面12a用于与换向器20的弧形表面接触，因此也称接触面。从沿碳刷的高度方向看，所述接触面12a为V型，即所述接触面12a沿碳刷本体的宽度方向为中间朝后凹而两侧向前突出，如图2C所示。所述接触面12a从底面12d至顶面12c相对其高度方向向后倾斜一定角度，也即V型接触面相对换向器20表面倾斜一定角度，从而使得当所述接触面12a与换向器20的弧形表面初始接触时，只有位于接触面12a底端两侧的某两点与换向器表面接触，即每一碳刷与换向器实现两点接触。此种点接触方式有助于碳刷在使用过程中，碳刷接触面快速被磨成与换向器的弧形表面相对应的形状从而减小两者间的摩擦。优选地，所述接触面12a从底边向顶边逐渐倾斜，且倾斜角度一致，优选地，所述接触面12a的倾斜角度大于2度。
请一并参阅图3，一对碳刷10安装于电机定子端盖30两侧的碳刷座32上，所述端盖30中央设有安装孔33，以供装有换向器的转轴(图未示)装设。所述每一碳刷座32包括一对垂直电机转轴方向并朝换向器延伸的导杆34，每一碳刷本体12的两侧面分别设有一导槽，每一导槽内对应收容一导杆34，用于引导碳刷本体12的滑动。一扭力弹簧36安装于端盖30的凸柱38上，扭力弹簧36的一端抵顶碳刷本体12的后面，用于向碳刷本体12施加偏压力，以保证碳刷本体12的接触面12a与换向器20表面接触。
图4A所示为传统技术马达的电流波形图，图4B所示为本发明实施例的马达的电流波形图；图4C所示为传统技术马达的电流波形傅立叶分解图，图4D所示为本发明实施例的马达的电流波形傅立叶分解图。
请参阅图4A至图4D，在本发明中的碳刷，与换向器的弧形表面初始接触为点接触，从而可改善马达电流的波动，便于减少振源，以达到降噪的效果。而且，还可以减少碳刷与换向器间的接触点，以增加基波与谐波的dBA差值，优选地，所述dBA差值大于6分贝，从而使用者可以不需要使用霍尔元件即可计算马达的速度。
图5所示为本发明另一实施例的碳刷的立体结构示意图。
请参阅图5，所述碳刷接触面12a包括两段，所述两段相对其高度方向的倾斜角度不相等，其中一段13相对另一段更靠近换向器从而为最先接触换向器的一段，所述其中一段13的倾斜角度大于另一段的倾斜角度。优选地，所述最先接触碳刷的一段13位于接触面的最底端，相对另一段朝前突出，优选地，所述最先接触碳刷的一段13沿碳刷高度方向只占碳刷接触面12a的小部分。优选地，所述最先接触碳刷的一段13的倾斜角度小于60度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳刷，包括顶面、底面、位于顶面与底面之间的用于与换向器的弧形表面接触的接触面，其特征在于，沿碳刷的高度方向看，所述接触面为V型，且所述接触面相对其高度方向倾斜。
2.根据权利要求1所述的碳刷，其特征在于，所述接触面的倾斜角度范围为2～60度。
3.根据权利要求1或2所述的碳刷，其特征在于，所述接触面从底边/顶边向顶边/底边逐渐倾斜，且倾斜角度一致。
4.根据权利要求1或2所述的碳刷，其特征在于，所述接触面包括两段，所述两段的倾斜角度不相等，最先接触碳刷的一段的倾斜角度大于另一段的倾斜角度。
5.一种直流电机，包括转子和定子，所述转子包括转轴及固定至转轴的换向器，所述定子包括至少一对碳刷，所述碳刷包括一接触面用于与换向器的弧形表面接触，其特征在于，从沿平行转轴轴线方向看，所述接触面为V形，且所述接触面相对转轴轴线方向倾斜，从而使得所述接触面与换向器的弧形表面初始接触时为点接触。
6.根据权利要求5所述的直流电机，其特征在于，所述碳刷为六面体结构。
7.根据权利要求6所述的直流电机，其特征在于，所述碳刷的两侧面分别开设有导槽，所述定子包括一端盖，所述端盖上设有两碳刷座，每一碳刷座延伸有一对导杆分别可滑动地收容于对应碳刷的导槽内。
8.根据权利要求5所述的直流电机，其特征在于，所述定子包括一端盖，一对扭力弹簧分别设置于端盖与碳刷之间，以向碳刷施加朝向换向器的偏压力。
9.根据权利要求5至8任一项所述的直流电机，其特征在于，所述接触面的倾斜角度范围为2～60度。
10.根据权利要求5所述的直流电机，其特征在于，所述接触面包括两段，其中一段相对另一段更靠近换向器，所述其中一段的倾斜角度大于另一段的倾斜角度。
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