CN103368030A - 有刷电机用电刷 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有刷电机用电刷。所述电刷包括用于与电机转子换向器滑动接触的主体部和用于连接主体部至电机供电端的电源连接线。主体部包括第一导电层、第二导电层及设于第一与第二导电层之间用于隔开第一与第二导电层的隔离层。第一导电层与电源连接线连接。第二导电层与电机供电端之间无连接线。隔离层的横向泄漏电阻值大于第一导电层与第二导电层的纵向电阻值。中间隔离层隔离两导电层从而使得所述两导电层之间近似绝缘，形成一等效电容结构。该多层结构电刷可为电机转子/定子线圈提供感应电动势释放路径，从而避免在电刷的第一导电层离开换向片的瞬间产生火花，同时达到抑制电磁干扰的效果。

Description

有刷电机用电刷
技术领域
本发明涉及一种有刷电机用电刷。
背景技术
电机通常包括定子和可相对定子旋转的转子。有刷电机，转子通常设有换向器和与换向器电连接的转子绕组；定子设有与转子绕组相对的磁极(绕组式或永磁式)。换向器通过与电刷一端(电刷另一端电连接至电机供电端子)滑动接触而向转子绕组供电，转子绕组通电后形成磁场，与定子磁极相互作用从而驱动转子旋转。有刷电机中，换向火花和电磁干扰一直以来是设计需要考虑的关键问题。
本发明旨在提供一种可改善/抑制换向火花和电磁干扰的电刷。
发明内容
本发明提供一种电刷，包括用于与换向器的换向片滑动接触的主体部和连接导线。所述主体部包括第一导电层、第二导电层及设于第一导电层与第二导电层之间用于隔离第一导电层与第二导电层的隔离层。所述连接导线连接至第一导电层，所述隔离层的横向泄漏电阻值大于第一导电层与第二导电层的纵向电阻值。
较佳的，所述第二导电层的宽度大于换向器的相邻换向片之间间隔的宽度。
较佳的，所述隔离层的横向泄漏电阻值为第一导电层纵向电阻值的10倍以上。
另一方面，本发明提供一种有刷电机用电刷，包括用于与换向器的换向片滑动接触的主体部和用于连接至电机供电端的电源连接线。所述主体部包括第一导电层、第二导电层及设于第一导电层与第二导电层之间用于隔开第一导电层与第二导电层的隔离层。所述第一导电层连接至所述电源连接线。所述第二导电层与第一导电层之间未通过连接导线连接。所述隔离层的横向泄漏电阻值大于第一导电层与第二导电层的纵向电阻值。
再一方面，本发明提供一种有刷电机用电刷，包括用于与换向器的换向片滑动接触的主体部和用于连接所述主体部至电机供电端的电源连接线。所述主体部包括第一导电层、第二导电层及设于第一导电层与第二导电层之间的隔离层。所述第一导电层与所述电源连接线连接。所述第二导电层的纵向电阻大于等于第一导电层的纵向电阻。所述隔离层的横向泄漏电阻值大于第一导电层纵向电阻值的10倍以上。所述隔离层隔开第一导电层与第二导电层从而形成一类似电容结构。
上述具有隔离层结构的电刷，隔离层隔离第一导电层与第二导电层从而使得所述两导电层之间近似绝缘，形成一类似/等效电容结构，可为电机转子/定子线圈提供感应电动势释放路径，从而避免在电刷的主导电层(第一导电层)离开换向片的瞬间产生火花，同时达到抑制电磁干扰的效果。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1是本发明一实施例的电刷的剖视示意图；
图2和图3分别为图1的电刷与平面展开状态下的换向器于两不同位置下的示意图；
图4所示为本发明另一实施例的电刷的剖视示意图，
图5所示为本发明再一实施例的电刷的剖视示意图，
图6所示为本发明又一实施例的电刷的剖视示意图。
具体实施方式
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。
为方便后续描述，先对“电刷纵向”和“电刷横向”作以下定义：
“电刷纵向”是指沿电刷长度方向，所述方向垂直换向器运动方向。
“电刷横向”是指沿电刷宽度方向，所述方向与换向器运动方向一致。
图1至图3所示为依本发明一实施例的电刷，包括用于与换向器的换向片滑动接触的主体部10和用于连接至电机供电端的连接导线30。
所述主体部10包括第一导电层12、第二导电层14及设于第一与第二导电层12、14之间用于隔开第一导电层12与第二导电层14的中间隔离层16。所述第一导电层12、中间隔离层16及第二导电层14沿换向器的运动方向排列。
在本实施例中，所述第一导电层12为主导电层，其厚度大于第二导电层14的厚度。所述第一导电层12与第二导电层14可由具相同电阻率材料制成，也可由具不同电阻率材料制成。
优选地，所述第二导电层14的纵向电阻大于第一导电层12的纵向电阻。在一具体实施例中，所述第二导电层14的宽度小于第一导电层12的三分之
所述连接导线30一端固定连接(机械连接和电连接)至第一导电层12，另一端电连接至电机的供电端如电机的用于与外界电源连接的导电端子。因此所述连接导线也称为电源连接线。所述电源连接线30未穿过中间隔离层16而进入第二导电层14。所述第二导电层14与第一导电层12之间未通过连接导线连接。这样，第二导电层14未通过连接导线连接至电机的供电端。
电刷主体部10远离电源连接线30的一端(换向器接触端)用于顺次与换向器的换向片51～53滑动接触。所述位于第一与第二导电层12、14之间的中间隔离层16优选地由绝缘材料制成。此种主体部10结构设置近似电容结构，中间隔离层16隔离第一导电层12与第二导电层14从而使得第一导电层12与第二导电层14之间近似绝缘。这样，来自电源连接线30的电流在通过电刷主体部10时沿图中箭头I所指方向流经第一导电层12(未通过第二导电层14)后便流向换向片51～53。
图2和图3分别为图1的电刷与处于平面展开状态下的换向器于两不同位置下的示意图。
下面参照图2和图3对电机的换向过程进行详细描述。
图2和图3中，标号51、52、53所指为固定至电机转轴的换向器的换向片(一个换向器可包括若干个用于与电刷滑动接触的换向片，电机转子绕组的线端分别连接至相应的换向片)。在本实施例中，电机转子按照图中箭头R所指方向旋转。这样，针对每一换向片，第一导电层12最先离开所述换向片，第二导电层14最后离开。如图2中状态，第一导电层12已部分离开换向片53且同时接触换向片52、53。此时，连接于换向片52、53之间的转子线圈60中未有电流流过。当转子再继续转动一定角度至如图3所示位置时，电刷的第一导电层12完全离开换向片53而仅与换向片52接触，第二导电层14即将但尚未离开换向片53。此时，连接于换向片52、53间的线圈60的电流产生突变(从零突变至i)。线圈60两端因此而产生感应电动势。由于电刷中间隔离层16的电阻远大于第一与第二导电层12、14的电阻，所述连接于两换向片52、53之间的三层结构的电刷相当于一个电容，可为线圈60提供感应电动势释放路径，从而避免在电刷的第一导电层12离开换向片53的瞬间产生火花，并达到抑制电磁干扰的效果。
优选地，所述第二导电层14的宽度t大于换向器的相邻换向片之间间隔的宽度w，从而为线圈60的感应电动势提供足够的释放时间。
可以理解地，所述中间隔离层16很难做到完全绝缘。大量实验证明，只要所述中间隔离层16的横向泄漏电阻足够大，所述电刷依然具有较好的抑制火花的作用。优选地，所述中间隔离层16的横向泄漏电阻值大于所述第一导电层12的纵向电阻值10倍以上。
图4所示为本发明另一实施例的电刷，所述电刷主体部10包括一对分别位于第一导电层12宽度方向两侧的第二导电层14，每一第一导电层12与第二导电层14之间设一中间隔离层16，此种电刷可适用于双向旋转电机。
图5所示为本发明再一实施例的电刷，为了增加中间隔离层16的电容特性，所述中间隔离层16与第一导电层12、第二导电层14之间的连接界面可设成锯齿状或波浪状而增加两者间的接触面积。
图6所示为本发明又一实施例的电刷，在本实施中，一对电容18分别设置于第一导电层12与两第二导电层14之间，以增加第一导电层12与第二导电层14之间的电容特性。在本实施例中，所述电容18通过表面黏贴技术固定安装设于本体部10内靠近连接导线30的一端。电容18的两电极分别紧贴从而电连接至第一导电层和第二导电层。这样，在电刷由于使用被磨损变短后，两导电层12与14之间依然能保持较好的电容特性。
可选地，所述电容18也可设置于本体部10外，电容18的两电极通过导线分别连接至第一导电层12和第二导电层14。
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，例如将换向器固定至电机定子即换向器不转，而将电刷安装至电机转子即电刷随电机转子旋转等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种有刷电机用电刷，所述电机包括具有若干换向片的换向器，所述电刷包括用于与所述换向器的换向片滑动接触的主体部和用于连接所述主体部至电机供电端的电源连接线，其特征在于：所述主体部包括第一导电层、第二导电层及设于第一导电层与第二导电层之间用于隔离第一导电层与第二导电层的隔离层，所述第一导电层和第二导电层中只有第一导电层与所述电源连接线连接，所述隔离层的横向泄漏电阻值大于第一导电层与第二导电层的纵向电阻值。
2.根据权利要求1所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述第二导电层的宽度大于换向器的相邻换向片之间间隔的宽度。
3.根据权利要求1所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述第二导电层的纵向电阻大于第一导电层的纵向电阻。
4.根据权利要求1至3任一项所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述隔离层的横向泄漏电阻值为第一导电层纵向电阻值的10倍以上。
5.根据权利要求1至3任一项所述所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述第一导电层与第二导电层由具相同电阻率材料制成。
6.根据权利要求1至3任一项所述所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述第一导电层与第二导电层由具不同电阻率材料制成。
7.根据权利要求1所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述电刷主体部包括一对分别位于第一导电层两侧的第二导电层，每一第一导电层与第二导电层之间设一隔离层。
8.根据权利要求1至3任一项所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述隔离层与第一导电层及第二导电层之间的连接界面为锯齿状或波浪状。
9.根据权利要求1所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述电刷还包括一设置于第一导电层与第二导电层之间的电容，所述电容的两电极分别与第一导电层和第二导电层电连接。
10.根据权利要求9所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述电容设置于电刷本体部内。
11.一种有刷电机用电刷，包括用于与换向器的换向片滑动接触的主体部和用于连接至电机供电端的电源连接线，其特征在于：所述主体部包括第一导电层、第二导电层及设于第一导电层与第二导电层之间用于隔离第一导电层与第二导电层的隔离层，所述第一导电层连接至所述电源连接线，所述第二导电层与电机供电端之间无导线连接，所述隔离层的横向泄漏电阻值大于第一导电层与第二导电层的纵向电阻值。
12.一种有刷电机用电刷，包括用于与换向器的换向片滑动接触的主体部和用于连接所述主体部至电机供电端的电源连接线，其特征在于：所述主体部包括第一导电层、第二导电层及设于第一导电层与第二导电层之间的隔离层，所述第一导电层与所述电源连接线连接，所述第二导电层的纵向电阻大于等于第一导电层的纵向电阻，所述隔离层的横向泄漏电阻值大于第一导电层纵向电阻值的10倍以上，所述隔离层隔离第一导电层与第二导电层从而形成一等效电容结构。
13.根据权利要求12所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述电刷主体部包括一对分别位于第一导电层两侧的第二导电层，每一第一导电层与第二导电层之间设一隔离层。
14.根据权利要求12所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述隔离层与第一导电层及第二导电层之间的连接界面为锯齿状或波浪状。
15.根据权利要求12所述的有刷电机用电刷，其特征在于：所述电刷还包括一设置于第一导电层与第二导电层之间的电容，所述电容的两电极分别与第一导电层和第二导电层电连接。
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