CN105470767B - 冷却风扇及其有刷电机、电刷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却风扇，其包括有刷电机和由有刷电机驱动的叶轮。有刷电机包括定子和转子，转子包括转轴、固定到转轴的换向器和转子铁芯、绕制于转子铁芯并与所述换向器的换向片电连接的转子绕组，定子包括具有一开口的外壳、位于所述外壳开口端的端盖、其特征在于，有刷电机还包括一电刷装置，电刷装置安装于所述开口端并位于外壳的内侧。电刷装置包括绝缘支撑件、设置于绝缘支撑件上的多个电刷安装架、第一电刷和第二电刷、分别用于弹性抵顶所述第一电刷和第二电刷的第一扭簧和第二扭簧，第一电刷和第二电刷分别安装于一对应的电刷安装架内，绝缘支撑件上设有一扭簧柱，第一扭簧和第二扭簧均固定于所述扭簧柱上。

Description

冷却风扇及其有刷电机、电刷装置

【技术领域】

本发明涉及有刷电机，尤其涉及一种冷却风扇的有刷电机及其电刷装置。

【背景技术】

永磁直流(PMDC)电机用途广泛，如用于车辆引擎增压空气冷却系统的风扇电机或用于摩托车引擎冷却风扇的电机通常都是有刷电机。受安装空间的限制，上述两种领域中均要求电机的尺寸较小。因此，电机的电刷装置上没有足够的空间设置用于改善电机的电磁兼容水平的电子元件，使得电机难以达到预期的电磁兼容水平。因此，有必要提供一种结构优化的电刷装置，使得其具有足够的可利用空间用于设置改善电机的电磁兼容水平的电子元件。

【发明内容】

本发明旨在提供一种具有更多用于装配电子元件的空间的电刷装置、使用该电刷装置的有刷电机以及使用该有刷电机的冷却风扇。

为此，本发明提供一种有刷电机的电刷装置，包括绝缘支撑件、设置于绝缘支撑件上的多个电刷安装架、第一电刷和第二电刷、分别用于弹性抵顶所述第一电刷和第二电刷的第一扭簧和第二扭簧，所述第一电刷和第二电刷分别安装于一对应的电刷安装架内，所述绝缘支撑件上设有一扭簧柱，所述第一扭簧和第二扭簧均固定于所述扭簧柱上。

较佳地，所述第一扭簧和第二扭簧分别套置于扭簧柱的顶端和底端，所述第一扭簧和第二扭簧由一绝缘件隔开。

较佳地，每一扭簧包括一柱状本体，所述绝缘件包括一绝缘板，所述绝缘板的外径大于扭簧的柱状本体的外径。

较佳地，所述绝缘件还包括自绝缘板延伸的一套筒部，所述套筒部将所述第一扭簧和第二扭簧的其中之一的柱状本体收容于其内。

较佳地，每一扭簧还包括自柱状本体的末端延伸的两弹性臂，所述绝缘件的套筒部上开设有开槽，用于供收容于其内的扭簧的弹性臂穿过。

较佳地，所述支撑件上还设有限位部，所述第一扭簧和第二扭簧各有一弹性臂抵顶于所述限位部上。

较佳地，所述第一电刷和第二电刷在支撑件的周向上间隔60度。

较佳地，所述支撑件上还设有用于与外部电源连接的第一接线端子和第二接线端子，所述第一接线端子和第二接线端子通过供电支路分别与第一电刷和第二电刷电连接，所述第一电刷和第二电刷分别与最靠近的接线端子关于所述通孔中心形成的圆心角大于或等于90度。

较佳地，所述供电支路上设有电感和/或电容等用于改善电磁兼容水平的电子元件。

本发明的第二方面提供一种有刷电机，包括定子和转子，所述转子包括转轴、固定到转轴的换向器和转子铁芯、绕制于转子铁芯并与所述换向器的换向片电连接的转子绕组，所述定子包括具有一开口的外壳、位于所述外壳开口端的端盖、其特征在于，所述有刷电机还包括一电刷装置，所述电刷装置安装于所述开口端并位于端盖的内侧。所述电刷装置包括绝缘支撑件、设置于绝缘支撑件上的多个电刷安装架、第一电刷和第二电刷、分别用于弹性抵顶所述第一电刷和第二电刷的第一扭簧和第二扭簧，所述第一电刷和第二电刷分别安装于一对应的电刷安装架内，所述绝缘支撑件上设有一扭簧柱，所述第一扭簧和第二扭簧均固定于所述扭簧柱上。

本发明的第三方面提供一种冷却风扇，包括有刷电机和由所述有刷电机驱动的叶轮。所述有刷电机包括定子和转子，所述转子包括转轴、固定到转轴的换向器和转子铁芯、绕制于转子铁芯并与所述换向器的换向片电连接的转子绕组，所述定子包括具有一开口的外壳、位于所述外壳开口端的端盖、其特征在于，所述有刷电机还包括一电刷装置，所述电刷装置安装于所述开口端并位于端盖的内侧。所述电刷装置包括绝缘支撑件、设置于绝缘支撑件上的多个电刷安装架、第一电刷和第二电刷、分别用于弹性抵顶所述第一电刷和第二电刷的第一扭簧和第二扭簧，所述第一电刷和第二电刷分别安装于一对应的电刷安装架内，所述绝缘支撑件上设有一扭簧柱，所述第一扭簧和第二扭簧均固定于所述扭簧柱上。

本发明的电刷装置中，两个扭簧均固定于一个扭簧柱上，这样省去了一个扭簧柱，增大了可利用空间。所述可利用空间可以用于设置改善电磁兼容水平的电子元件，提高电机的电磁兼容水平。

【附图说明】

图1是本发明一实施例提供的一种冷却风扇的结构框图。

图2是图1所示冷却风扇所使用的有刷电机的示意图。

图3是图2所示有刷电机的爆炸图。

图4是图2所示有刷电机的电刷装置的示意图。

图5是图4所示电刷装置的平面示意图。

图6是图4所示电刷装置的扭簧与绝缘件的位置关系示意图。

图7是图6所示扭簧与绝缘件的位置关系的另一视角图。

【具体实施方式】

参考图1，本发明提供的一种冷却风扇100，用于汽车引擎的空气增压冷却系统、或摩托车引擎冷却系统等安装空间狭小的场合。所述冷却风扇100包括有刷电机200和叶轮201。叶轮201由电机200驱动而旋转产生气流，从而对冷凝器或待冷却装置进行冷却。

参考图2和图3，本发明一个实施例提供的有刷直流电机200包括定子50和转子90。定子50包括外壳51、安装到外壳51内壁的永磁体55、安装到外壳51的开口端的电刷装置60和端盖53。所述电刷装置60位于端盖53的内侧，即端盖53面朝外壳51的一侧。端盖53设有轴承座54用于安装轴承57。

转子90包括转轴91、固定到转轴91的转子铁芯95和换向器93、绕制于转子铁芯95的齿上并与换向器93的换向片电连接的转子绕组97。转轴91通过定子端盖53上的轴承57、以及设于外壳51底部的轴承(图未示)安装到定子50，使转子90能够相对于定子50转动。

同时参阅图4和图5，电刷装置60包括绝缘的支撑件61、设置于绝缘支撑件61的电刷安装架63a、63b、分别安装于电刷安装架63a、63b内的电刷65a、65b、分别用于弹性抵顶电刷65a、65b的扭簧69a、69b、以及用于连接外部电源的接线端子71a、71b等。支撑件61呈中间具有通孔的圆盘状，该通孔供电机转子90的转轴91和/或换向器93穿过(见图2)。电刷安装架63a、63b设置于支撑件61上，电刷65a、65b沿支撑件61的径向安装到电刷安装架63，并在扭簧69a、69b的作用下与转子90的换向器93接触。所述支撑件61上设有扭簧柱67，所述扭簧69a、69ba、69b固定于所述扭簧柱67上。

电刷安装架63a、63b，或者说电刷65a、65b，与相邻的接线端子71a/71b在支撑件61上关于通孔中心O形成的圆心角α大于或等于90°。具体的说，电刷安装架63a、63b包括第一电刷安装架63a和第二电刷安装架63b，第一电刷安装架63a和第二电刷安装架63b沿径向延伸且第一安装架63a与第二安装架63b在支撑件61的圆周方向相互间隔角度为60°，即第一电刷安装架63a与第二电刷安装架63b关于支撑件61的通孔中心的圆心角β为60度。因此，每个电刷安装架63a/63b与对应最靠近的接线端子71a/71b之间间隔的圆心角α为150度左右，即沿周向接线端子71a/71b偏离对应电刷安装架63a/63b150度左右。因此，接线端子71与主要的电磁干扰源(电刷65)具有尽可能大的距离，从而降低了电机的内部电磁干扰对电源接线端子的影响。

本实施例中只有两个电刷安装架63a、63b，电刷安装架63a、63b及其对应的电刷63a/63b被安装在尽可能远离接线端子71a/71b的位置。接线端子71a、71b包括分别用于连接电源正负极的第一接线端子71a和第二接线端子71b，且第一接线端子71a和第二接线端子71b相邻设置以使接线端子71a/71b与电刷65之间具有尽可能大的距离。

此外，电刷装置60还包括串接在接线端子71a/71b和对应的电刷65a/65b之间的供电支路，供电支路串接有用于抑制电磁干扰的元件例如电感73a、73b，该串接的元件安装于绝缘支撑件61并位于接线端子71a/71b及对应的电刷65a/65b之间。因为接线端子71a/71b与电刷65a/65b之间具有尽可能大的距离，从而获得充分的空间设置电感73a、73b，以进一步降低或消除电机的内部电磁干扰对电源接线端子的影响。

本实施例中，供电支路具体地包括第一供电支路和第二供电支路，第一供电支路串接有第一接线端子71a及其对应的电刷65a、以及第一电感73a，第二供电支路串接有第二接线端子71b及其对应的电刷65b、一过流保护器77和第二电感73b。其中过流保护器77包括为保险丝，当有刷电机发生堵转产生过大的电流时，电流保险丝熔断，电路被切断，防止有刷电机起火而烧毁周边的元件/装置。

另外，支撑件61还安装有电容75，该电容75的两极分别与两个接线端子71a、71b电连接，以进一步改善电机的电磁兼容水平。

同时参阅图4至图6，扭簧柱67为从支撑件61沿电机轴向伸出的柱体。所述两个扭簧69a、69b同轴地套设于所述扭簧柱67上，分别用于推动电刷65a和65b。所述扭簧69a和扭簧69b分别包括一螺旋主体部70和分别自主体部70的轴向两末端向外延伸的两弹性臂72、74。所述主体部70大致呈中空柱状，从而能够套设于扭簧柱67上。所述两弹性臂72、74的其中之一抵顶于支撑件61的一限位部76上，其中之另一抵顶对应的电刷。

所述两扭簧69a、69b分别套置到扭簧柱67的底部和顶部并相互绝缘。较佳地，在扭簧69a和扭簧69b之间设置一绝缘件80。所述绝缘件80将所述两扭簧69a、69b隔开，从而防止因扭簧69a、69b相互接触而造成电刷65a和电刷65b短路。

所述绝缘件80包括一绝缘板81，所述绝缘板81的外径大于扭簧69a、69b的外径，从而确保绝缘效果。较佳地，所述绝缘件80还包括自绝缘板81朝向支撑件61延伸的套筒部82。所述套筒部82将扭簧69a的主体部70收容于其内，从而进一步确保绝缘效果。较佳地，所述套筒部82大致呈圆筒状，其壁部沿轴向具有一第一开槽83，从而扭簧69a的弹性臂74能够从所述第一开槽83穿过从而抵顶电刷65a。较佳地，所述套筒部82的壁部还对应扭簧69a的另一弹性臂72设置第二开槽84，从而使得所述另一弹性臂72能够穿过套筒部82抵顶于支撑件61的限位部76上。较佳地，所述套筒部82远离绝缘板81的末端抵接到支撑件61上，从而使绝缘件80能够稳固地定位于支撑件61上，避免绝缘件80产生晃动而导致扭簧69b晃动，作为替换方案，所述套筒部也可以自绝缘板81朝向背离支撑件61的方向延伸，从而相应地将扭簧69b收容于其内，或者省去套筒部，直接利用绝缘板隔离扭簧69a和69b。

本发明通过设置于一个扭簧柱67上的两个扭簧69a、69b来推动相邻的两根电刷65a、65b，使所述电刷装置60的设计更简洁，从而优化了支撑件61的空间，使更多的空间留给其他电子元件。

在本实施例中，两个电刷65a、65b之间间隔的角度为60度。在其他实施例中，电刷65a、65b之间的角度还可以是120度、或180度。在那些情况下，仍然可以通过实施本发明，即利用一个扭簧柱固定两个扭簧从而增大电刷支架上的可利用空间，用于设置改善电机的电磁兼容效果的电子元件。

上述电刷之间的角度关系是基于以下原理所得出的。在有刷电机中，电刷的对数应当小于或等于磁极对数(2P)。当电刷的对数为最大值，即等于磁极的对数时，相邻电刷之间间隔的角度大致等于360/2P。而根据实际要求不同，电刷的数量可以适当减少，这样，只需要任意地去除其中的一对或多对电刷。因此，剩余的相邻电刷之间的角度大致等于360/2P的倍数，所述倍数包括1倍。当然，所述角度不超过180度。因为当两相邻电刷之间的角度沿一圆周方向测量大于180度时，沿相反的圆周方向测量则会小于180度。具体到具有六个磁极的电机，则相邻电刷之间间隔的角度应当是360度/6(即60度)的倍数，也即60度、120度、或180度。

此外，本实施例中，电刷的数量为两个。作为可替换方式，电刷的数量还可以为四个、或六个。那样地话，扭簧柱的数量相应地增加至2个、或3个。值得注意的是，本发明的说明书及权利要求书所提及的电刷与电刷之间的间隔角度应当是指电刷沿支撑件径向延伸的中心线之间的间隔角度。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种有刷电机的电刷装置，包括绝缘支撑件、设置于绝缘支撑件上的多个电刷安装架、第一电刷和第二电刷、分别用于弹性抵顶所述第一电刷和第二电刷的第一扭簧和第二扭簧，所述第一电刷和第二电刷分别安装于一对应的电刷安装架内，其特征在于：所述绝缘支撑件上设有一扭簧柱，所述第一扭簧和第二扭簧均固定于所述扭簧柱上,所述第一扭簧和第二扭簧分别套置于扭簧柱的顶端和底端，所述第一扭簧和第二扭簧由一绝缘件隔开。

2.如权利要求1所述的电刷装置，其特征在于，每一扭簧包括一柱状本体，所述绝缘件包括一绝缘板，所述绝缘板的外径大于扭簧的柱状本体的外径。

3.如权利要求2所述的电刷装置，其特征在于，所述绝缘件还包括自绝缘板延伸的一套筒部，所述套筒部将所述第一扭簧和第二扭簧的其中之一的柱状本体收容于其内。

4.如权利要求3所述的电刷装置，其特征在于，每一扭簧还包括自柱状本体的末端延伸的两弹性臂，所述绝缘件的套筒部上开设有开槽，用于供收容于其内的扭簧的弹性臂穿过。

5.如权利要求1或4所述的电刷装置，其特征在于，所述支撑件上还设有限位部，所述第一扭簧和第二扭簧各有一弹性臂抵顶于所述限位部上。

6.如权利要求1所述的电刷装置，其特征在于，所述第一电刷和第二电刷在支撑件的周向上间隔60度。

7.如权利要求1或6所述的电刷装置，其特征在于，所述支撑件上还设有用于与外部电源连接的第一接线端子和第二接线端子，所述第一接线端子和第二接线端子通过供电支路分别与第一电刷和第二电刷电连接，所述第一电刷和第二电刷分别与最靠近的接线端子关于所述支撑件上一个通孔中心形成的圆心角大于或等于90度。

8.如权利要求7所述的电刷装置，其特征在于，所述供电支路上设有电感和/或电容等用于改善电磁兼容水平的电子元件。

9.一种有刷电机，包括定子和转子，所述转子包括转轴、固定到转轴的换向器和转子铁芯、绕制于转子铁芯并与所述换向器的换向片电连接的转子绕组，所述定子包括具有一开口的外壳、位于所述外壳开口端的端盖、其特征在于，所述有刷电机还包括如权利要求1至8中任意一项所述的电刷装置，所述电刷装置安装于所述开口端并位于端盖的内侧。

10.一种冷却风扇，包括有刷电机和由所述有刷电机驱动的叶轮，其特征在于，所述有刷电机为权利要求9所述的有刷电机。