CN101919142A - 电机的电刷组及其弹簧和密封布置以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电机的电刷组及其弹簧和密封布置以及其制造方法。该电刷组具有简单、价廉而又牢固的结构并可用简捷的工序以经济的方式组装。这种电刷组由4块叠置的环形板件(1，3，5，7)即两块分别与一个或多个电刷(9)电连接的外导电板(1，3)和两块布置在其间的用电绝缘材料制成的导板(5，7)组成，后者具有凸部和凹入的造型，以便构成电刷(9)的径向导槽(21)和作用到该电刷上的弹簧(35)的簧座(40)。该弹簧为螺旋形弹簧，围绕一根轴(39)卷制而成，该轴伸出该弹簧的扁平的两端可在相应簧座(40)的导向槽中进行导向移动而不产生扭转并可锁定在止动销(43)后面。在组装电刷组时，首先将导电板和导板(1，3，5，7)在轴向内叠置在一起并用铆钉上，然后在径向内把电刷(9)推入导槽(21)并把弹簧(35)嵌入簧座(40)。

Description

电机的电刷组及其弹簧和密封布置以及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电机用的电刷组。这种电刷组的优先申请领域为汽车用的电动机尤其是内燃机的启动器(启动电动机)。
背景技术
人们对汽车的启动器在寿命和功率收益方面不断地提出了更高的要求，其中一部分是由于不断提升的环境要求引起的。例如为了节省燃料，已在许多新式汽车中安装了启动-停止功能，在这种功能情况下，发动机在汽车停止时自动停止，而在启动时，它又能自动启动。这势必导致启动器由于必须采取例如增加导线横截面和/或增加电刷数这类措施而增加负载，从而增加材料费用。其结果是必须尽量通过降低安装费用来应对高昂的材料费用。
发明内容
本发明的目的是提出一种结构简单而又价廉的电机电刷组，用这种结构可特别明显地简化安装过程并由此降低价格，但仍可使用较多的电刷数，例如6个电刷。
根据本发明，这个目的是通过权利要求1所述的电刷组来实现的。从属权利要求则涉及本发明电刷组或其弹簧和/或密封布置的其他有利方案及其组装方法。
附图说明
下面参照附图来详细说明本发明电刷组的一种结构型式及其组装方法。
图1组装前的电刷组的主要部件透视图；
图2两块导板之一的透视图；
图3组装好的电刷组的透视图；
图4尚待嵌入弹簧的已部分组装的电刷组；
图5、6和7电刷弹簧嵌入其簧座的过程。
具体实施方式
电刷组的支承结构按图1由4个环形板状部件即一块上导电板1和一块下导电板3以及布置在其间的一块上导板5和一块下导板7组成。其中，上下导电板用适当导电率的金属板制成，而上下导板则用电绝缘材料最好用注塑件制成。就这里所述的结构型式而言，电刷组具有6个电刷9，其中各三个分别与上下导电板电连接。电连接通过一根电缆11来完成，该电缆最好通过压入固定在相应电刷9上，而其另一端11a则与相应的导电板1、3焊接。
导板5、7在其面向导电板1、3的一面做成平面，而其相向的两面则分别具有凸起13和凹进的造形，且两块导板5、7的这种造形基本上互成镜像或相同转像。
从图2所示稍微比图1放大一些的下导板7的单独图示中可以看出，凸起13具有上支撑面15。支撑面15在导板5、7合拢时与上导板5的对应支撑面接触，所以导板5、7通过凸起13相互支撑着，凸起13交替地配有定位销17和定位孔19，它们与上导板5的对应的销和孔相啮合，以使导板在正确的角度位置内相互定中心和定位(对准位置)。导板5、7互成镜像或相同转像并最好做成完全相同的形状，这有利于简化电刷组的制作。导电板1和3也做成基本上相互镜像对称，除了由于功能需要例如在下导电板3上配有一个从下导电板3整体突出的连接电缆用的接线片45(未示出)而不符合镜像对称外。
下导板7的造形在凸起13之间具有径向贯通导槽21形成的凹槽。这些导槽与上导板5的对应导槽互补构成径向导向槽，电刷9嵌入其中而可进行径向导向移动。在每个导槽21旁边并对应该导槽为作用到该电刷的弹簧配置了一个簧座40，其结构和功能尚待稍后述及。
在组装电刷组时，按图1所示顺序叠放导电板1、3和导板5、7，并在此例中用6个铆钉23、24作为连接件把它们连接成一个刚性连接的环形块体。
为了穿过铆钉23、24，在导电板1、3中设置有孔25、26，且每块导板5、7也配有相应的孔27并在其延伸到每个凸起13向外指向的一侧有半圆槽29。
在图示带有6个电刷9的结构型式中，铆钉的配置是这样的：每块导电板(例如1)只有三个铆钉23的三个安装孔25，而其余则大致呈三角形状，构成三个弯曲部31而为其余三个铆钉24提供了位置。所以在组装这些部件时，三个铆钉23即各第二个铆钉穿过上导电板1的孔25和两块导板5、7的孔27并把它们相互连接起来，而其余三个铆钉24则穿过两块导板5、7的孔27和下导电板3的孔26并将这些部件不可拆卸地相互连接起来。因此每块导电板1或3通过三个铆钉与两块导板5、7连接、但不与另一块导电板3或1连接。通过铆钉的这种配置，避免了铆钉同时与上导电板1和下导电板3产生电接触和短路。在导电板1、3之间的这种导电连接避免了使用附加的绝缘套管来使铆钉对导电板1、3绝缘。
在4块板件1、3、5和7拼接后，可将电刷径向从外部插入由导板5、7的导槽21构成的导向槽中。由于电刷9通过电缆11已经与相应的导电板1或3不可拆卸地连接，所以电缆11的长度和柔度必须选择成能够把电刷9插入导向槽中。
在部件铆接并把电刷9插入导向槽中后，就获得图4所示的电刷组的中间状态。
图4还示出了一个圆筒形充填体33(模型，标准样件)，其直径等于或稍大于电刷组所用的换向器的直径。这种标准样件在组装和运输过程中作为模型使用，这种模型作为可移动的弹簧加载的电刷9的径向向内的止挡将其锁定在相应径向导槽21内的最终位置。
为了使电刷组完备和具有功能作用，还必须安装弹簧来把电刷径向向内压向电机的对应的换向器。如图4所示，对应电刷9的弹簧35用弹簧钢带卷制成螺旋形弹簧，其呈槽形弯起的外端37应紧贴到相应电刷9的径向向外指向的端面上。而螺旋形弹簧35的里端则固定尤其是焊接在卷芯39上，该卷芯具有扁平的矩形横截面，所以其同样是扁平的两端伸出螺旋形弹簧35的两侧。每个弹簧35都嵌入一个相应的簧座40中，这些簧座分别在对应电刷旁边在导板5、7内构成，且其上下端面分别具有一个导向槽41用以支承弹簧35的卷芯39的上端或下端。
图5、6和7表示下导板7的放大俯视图并用来说明弹簧35嵌入对应电刷9的簧座40的过程。图5表示在嵌入之前在卷芯39上的弹簧35。图6表示弹簧35已部分嵌入，此时卷芯39的两端引入上下导向槽41的起始段中。在弹簧35的自由端37靠在电刷9的外端面后，弹簧35仍在继续插入，此时，它一方面被预压紧，另一方面它的卷芯39则通过导向槽41的一个向内凸起的止动销43。由于弹簧35的自由端37压到电刷9上，在该弹簧和固定在其里端的卷芯39上作用一个反作用力，该反作用力在该弹簧的自由端及固定其上的卷芯39上作用一转矩(图5至7沿反时针方向)，通过该转矩使卷芯39锁定到止动销43后面，于是弹簧35达到其最终位置并通过其自身的反作用力固定在该位置内。
电刷组在弹簧嵌入后基本上组装完毕。下导电板3具有一个径向凸起的接线片45，其端部与馈电电缆连接。(上导电板1具有一个未示出的接地线。)在电刷组装入启动器时，接线片45必须通过机壳壁延伸并须用密封元件对机壳壁进行密封。图3表示电刷组的组装好的最终状态，这时已用弹性材料制成的密封元件47密封，其特点是具有一个在横向内延伸的、一端敞口的槽49，该槽容许密封元件47侧向推到接线片45，亦即在切向内推向电刷组。这样就避免了在径向内的费时和费力的套装以及可能导致导电板3和接线片45变形的径向力的作用。此外，由此可实现一种简单的、与下导电板3连成一体的接线片形式的电连接，而无须电缆和电缆端头。
图3组装好的电刷组未示出组装和运输用的模型33(标准样件)，而是已经装上换向器50，电刷的径向里端应紧贴在该换向器上不断滑动。
综上所述，电刷组的组装过程大体上包括三个步骤，即：
a)通过导电板和导板1、5、6和3的叠放并用轴向放入的铆钉23、24连接在一起完成轴向组装，其中全部铆钉可在一道工序中同时铆接；
b)通过把电刷9径向推入相应的导槽21中并随即将弹簧35用其卷芯39径向插入相应的簧座40和导向槽41中完成径向组装，其中全部6个弹簧35可同时径向插入；
c)通过把横向开槽的密封元件47切向套装到接线片45上完成切向组装。
总之，这是电刷组的一种很简捷而又经济的组装方法。特别是螺旋形弹簧35的径向嵌接提供了如下的好处：弹簧35在嵌入前无需或只需很小的预压紧；通过径向移入径向向外敞口的簧座40可提供方便的操作；在弹簧嵌入之前，电刷装置在径向内存在较大的容许偏差。由于弹簧的反作用力，在其达到最终位置时，弹簧35的扁平卷芯39可自动地锁定在上下导板的导向槽41的止动销43的后面。除了定位销17和铆钉23、24处，通过弹簧卷芯37的反作用力更进一步提高了整个电刷组的刚度。
本发明不局限于上面详细述及的结构型式，亦即尽管上面示出和描述的带6个电刷的电刷组是优先的结构型式，但本发明与电刷数无关，在极端情况中也可只用一个电刷。作为拼装导电板和导板的连接件也可不用前述的铆钉，而可有选择地或附加地用螺钉、夹子之类的连接件，也可用粘接。

Claims (12)

1.电机的电刷组具有下列特征：
a)4个环形板(1、3、5、7)叠放在一起并用紧固件刚性连成一体；
b)两个外板件为环形导电板(1、3)，它们与一个或多个电刷(9)电导连接；
c)在两块导电板(1、3)之间放置两块用电绝缘材料制成的导板(5、7)，后者相向的一侧具有凸起(13)和凹入(21)的造型，其中，凸起构成支撑面(15)用以支撑另一块导板的相应支撑面(15)；
d)导板的凹部有助于构成径向导槽(21)，与导电板(1、3)电连接的电刷(9)布置在这些导槽中而可径向移动。
2.按权利要求1的电刷组，其紧固件用铆钉(23、24)构成，这些铆钉通过导电板(1、3)和导板(5、7)延伸。
3.按权利要求2的电刷组，其中每块导电板(1或3)都用铆钉(23、24)与两块导板(5、7)连接，但不与另一块导电板(3或1)连接。
4.按权利要求1的电刷组，其中每个电刷(9)都用一根柔性的电缆(11)与相应的导电板(1、3)进行机械和电气连接，该电缆的柔性和长度是这样定的，即电刷(9)在导电板和导板连接在一起后可径向从外部引入相应的、由导板构成的导槽(21)中。
5.电机的电刷组的弹簧布置具有如下的特征：
a)在电刷组的大致呈环形的基体上为电刷(9)设置了至少一个径向导向槽(21)并为作用在该电刷上的弹簧设置了至少一个簧座(40)；
b)设计成螺旋形弹簧的弹簧(35)布置在该簧座或每个簧座内，该弹簧的外端紧贴电刷(9)，其内端固定在卷芯(39)上，而该卷芯的两端则伸出螺旋形弹簧(35)并具有扁平的横截面；
c)在簧座(40)的上下端面内分别为卷芯(39)的两端设置有槽形的导向槽(41)，该导向槽径向向外这样敞口，使螺形弹簧用其卷芯径向从外面嵌入簧座(40)中，且卷芯的两端在槽形导槽或导向槽(41)中可抗扭地进行导向运动。
6.按权利要求5的弹簧布置，其中，导向槽(41)各具有一个止动销(43)，卷芯(39)的两端在弹簧嵌入簧座(40)时锁定在该止动销的后面并通过用其外端紧贴在电刷(9)上的弹簧(35)的反作用力予以固定。
7.特别是按权利要求1至3任一项的电机电刷组的密封装置具有一个从电刷组的导电板(3)径向伸出的电接线片(45)和一个可推到该接线片上的橡胶弹性的密封元件(47)，该密封元件具有一个朝一侧敞口的槽(49)，借助该槽可把密封元件在相对于环形电刷组的切线方向内推到接线片(45)上。
8.电机的电刷组的制作方法包括下列步骤：
a)用金属板预制两块环形导电板(1、3)，至少一个电刷(9)通过一根柔性电缆(11)与每块导电板电导连接；
b)用电绝缘材料预制两块导板，该导板具有凸部和凹槽，其中，两块导板的凹槽与在径向内延伸的电刷(9)的导槽(21)和朝径向向外敞口的作用到电刷(9)上的弹簧(35)的簧座(40)相互补充。
c)把一块导电板(1)、两块导板(5、7)和另一块导电板(3)—按此顺序—轴向叠放成一个板堆；
d)用紧固件将这些板连接成一体；
e)将电刷(9)径向引入由导板构成的导槽(21)中；
f)把设计成螺旋形弹簧的弹簧(35)径向嵌入由导板构成的簧座(40)中。
9.按权利要求8的方法，其中，这些板用铆钉连接成一体。
10.按权利要求8或9的方法，其中，每块导电板(1或3)通过紧固件或铆钉(23、24)与两块导板(5、7)连接，但不与另一块导电板(3或1)连接。
11.按权利要求8的方法，其中，在把螺旋形弹簧(35)径向嵌入簧座(40)时，该弹簧的凸部(39)通过由弹簧(35)作用的弹力锁定在簧座(40)上设置的止动销(43)的后面。
12.按权利要求8至11任一项的方法，其中，下一步是把弹性密封元件(47)切向推到一个在一块导电板上径向凸起的电接线片(45)上。
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