CN1067335A - 电刷以及装有该电刷装置的整流式电动机 - Google Patents

Abstract

一种由树脂粘结的碳构成的电刷，包括主要由碳 构成的电刷主体部分(42)以及沿电刷的主电流方向 延伸的导电体部分(43)，该导电体部分由某种电阻率 低于电刷主体部分电阻率的材料(例如铜粉)构成。 在电刷的垂直于主电流方向的截面中，导电体的直径 (或垂直和水平尺寸)小于电刷主体部分的垂直和水 平尺寸。

Description

本发明涉及一种电刷，它可以用于发电机，整流式电动机等装置中，它与这些装置中的整流子滑动接触，本发明还涉及一种装有该电刷装置的整流式电动机。

在整流式电动机或类似装置中使用的电刷大致分为碳质型的和贵金属型的二类，广泛使用的是碳刷。碳刷是以粉末状的碳为主要成分，将其与粘合材料相混合，再将混合物加压并固化，并在高温下对固化后的混合物进行烧结而制成的。粘合材料一般选用合成树脂，例如，安装在真空清洁器电气流机中的整流式电动机所使用的普通电刷就是以一种碳质电刷作为主要部件的。为了减少由于电阻转换值增加而引起的电刷与整流子之间滑动接触造成的火花，作为普通电刷的主要成分的碳材一般具有大于30，000μΩ/em²的高电阻值。因此，当整流块与每个电刷的末端表面相接触时，穿过电刷的整流子的多个整流块之间的短路电流值就降低了，从而使电刷和整流块之间产生的火花减少了。

然而上述的普通电刷存在下述缺陷。由于电刷的总电阻值很高（大约为0.2Ω），从而造成很高的电流阻抗损失（每个电刷约为20W），使采用这种电刷的整流电动机的工作效率降低。

此外，由于电流的阻抗损失转换成了热量，对于采用合成树脂作为粘合材料的树脂粘合型电刷来说，热量往往引起粘合材料损伤。在整流子中，用于使整流块相互之间绝缘的合成树脂对热损伤是非常敏感的。尤其是用在真空清洁器电气流机中的整流电动机，应力求减少尺寸并增加功率。由于这种倾向，使电刷的电流强度增加了。由于电刷具有很高的电阻，势必产生大量的热，这就减少了电刷和整流子的使用寿命，众所周知，当温度超过200℃时，普通树脂粘合型电刷的抗挠强度急剧下降。

如果增加电刷和整流子的尺寸，以便降低其电流强度并改善来自于其表面的热幅射，它们的使用寿命可以被延长，但是尺寸的增加势必增加整流式电动机的轴向尺寸。

本发明的目的是提供一种电动机电刷，它可以降低电流的电阻损失并增加其使用寿命，同时也增加整流子的寿命。

本发明的另一个目的是提供一种整流式电动机，其轴向尺寸可以减少。

为了实现上述目的，现提供一种电刷，其中被磨损的几乎整个部分都与整流子相接触，该电刷由不少于二种类型的材料构成，这些材料具有不同的电阻率，并且沿其主电流方向延伸，作为电刷的导电性能良好部分是由一种电阻率较低的材料构成的，其直径尺寸或其横截面的垂直和水平尺寸都小于电刷主体部分横截面上垂直及水平方向的尺寸，导电性能良好部分的横截面位于垂直于主电流方向的电刷横截面内，该主体部分是由一种电阻率高于导电性能良好部分的材料构成的。

为了实现本发明的第二个目的，现提供了一种整流式电动机，该电动机包括：一个定子;一个包容该定子的电机壳;一个带有转轴的转子以及固定在转轴上的整流子，它们被装配在电机壳内的定子之内，并由电机外壳作旋转支撑;一个带有电动机电刷的电刷装置与转子的整流子相接触，并被电动机壳支撑着;（还有一个带有电动机电刷的电刷装置，其电刷与电动机的整流子相接触，并由电动机的外壳支撑）;机壳内的电刷几乎整个部分由于与整流子相接触而磨损，电刷是由至少二种不同的材料构成的，这些材料具有不同电阻率并且沿着电刷的主电流方向延伸，并且，位于垂直于主电流方向的电刷横截面内的电刷的导电性能良好部分横截面的直径或垂直和水平尺寸小于横截面内电刷的主体部分横截面的垂直和水平尺寸，电刷主体部分是由电阻率高于导电性能良好部分的材料构成的。由于位于垂直于主电流方向的电刷横截面内的电刷的导电性能良好部分横截面的直径或垂直和水平尺寸小于横截面内电刷的主体部分横截面的垂直和水平尺寸，而且导电性能良好部分是由比电刷主体部分的材料电阻率低的材料制成并沿主电流方向延伸，使得电刷的总电阻值降低。这样，由于电刷中电流的电阻损失减少了，电刷产生的热量也就减少了。此外由于导电性能好部分横截面上的直径尺寸或垂直方向及水平方向的尺寸比电刷主体部分横截面上垂直及水平方向的尺寸都要小，所以本发明的电刷可以避免整流电阻的过大降低，与那种整个电刷都由一种低电阻的导体构成的情况有所不同。由于电刷的总电阻较低，可以采用一种与整流子接触性能良好的材料（即电刷与整流子表面保持接触的性能）来制造电刷主体部分，这样，电刷与整流子之间的电火花也就可以减少了。

本发明的电刷具有如上所述的结构，为了改进电刷主体部分对导电性能良好的部分支承的可靠性，最好将该导电性良好的部分放置在电刷主体的内部。当电刷与整流子滑动接触时，这种结构可以防止导电性能良好的部分由于震动或类似情况而从电刷的主体部分剥落。

具有上述结构的本发明的电刷，为了稳定其在最初使用阶段的初期操作性能，在电刷使用的初期阶段，最好使电刷的主体部分能盖住导电性能良好部分朝向整流子的端部表面。这种结构可以防止在电刷使用的初期，即电刷尚未与整流子实现最佳接触时，电刷的主体部分及具有不同物理性质的导体部分同时与整流子接触。

对于具有上述结构的本发明的电刷来说，如果在电刷的初期使用阶段，电刷的主体部分将具有良好导电性能部分中朝向整流子的一面复盖住，为了提高电刷的可制造性能，最好沿着主电流方向在电刷的主体部分制备一个孔或沟槽，再将导电性能良好的粉末填入孔或沟槽中，以形成所述的导电性能良好的部分。

由于在电刷初期使用的阶段，其导电性能良好的部分是被电刷的主体部分复盖的，因此电刷主体部分所制备的孔或沟槽应在所述的初期阶段具有一个封底，该封底位于沿主电流方向面对整流子的一端。这就使向所述的孔或沟槽中填充导电粉末的工作容易进行。

若采用上述方法来提高电刷的可制造性能时，为了防止电刷使用时，作为导电性能良好部分的导电粉末从所述的孔或沟槽中掉出，最好使填入电刷主体的孔或沟槽中的导电粉末预先固化，以一个棒状的形式填充。这样就不须进行将粉末填入孔或沟槽之后的捣实工作，由于导电性能良好部分是在高密度下固化形成棒状的，它具有很高的强度，当电刷使用时，导电性能良好的部分就很难由于震动作用而在孔中或沟槽中发生断裂。

根据本发明制造的电刷，为了防止电刷面向整流子的一端被异常产生的热能损坏，导电性能良好的部分面向整流子的端部可以在电刷使用的初期阶段就暴露在电刷主体朝向整流子的端面上。采用这种结构，在电刷刚开始使用时，导电性能良好的部分，其面向整流子的一端即与整流子相接触，电流直接从导电性能良好的部分与整流子之间流过，这样就可以防止异常热量的产生。与之相反，如果在电刷初期使用的阶段，电刷中导电性能良好的部分的面向整流子的一端是被电刷的主体部分复盖住的，则电流就集中在导电性能良好部分面向整流子的端面上，电流强度增大。强电流集中在并穿过电刷的主体部分的局部位置，该位置处于导电性能良好部分面向整流子的端面之外，它将面向整流子的端面复盖住了。结果，电刷中电流集中的主体部分就很可能被异常加热。

本发明的整流式电动机，以上述结构作为其区别特征，采用了如上所述的本发明的电刷，当电动机使用时，其电刷和整流子的温度可以保持在很低的水平。这样就可以减少整流子沿电动机轴向的长度，从而减小整流式电动机的轴向长度。

如上所述，对于本发明的电刷，如果导电性良好部分面向整流子一端的表面是被电刷主体部分复盖的，电流集中在电刷的主体部分，该部分位于面向整流子的端面之外并将该端面复盖住，这样就有可能使电刷主体的某些部位过热并损坏，为了消除这种可能性，对于本发明的电刷，在其初期使用时，最好将一种电阻率大于电阻主体部分所用材料的电阻装置放置在电刷主体部分面向整流子的端面上，使之位于主体部分面向整流子的端面与导电性能良好的部分面向整流子的端面之间。所述的电阻装置在垂直主电流方向上的截面积应等于或大于导电性能良好部分面向整流子一端在垂直主电流方向上的截面积，而且该电阻装置将导电性能良好部分面向整流子的端面复盖住。

在这种结构中，穿过导电性能良好部分流向整流子的电流以及从整流子流向导电性能良好部分的电流都绕着电阻装置分布，并且穿过电刷主体部分面向整流子的端部。因此，在电刷初期使用时，电刷主体部面向整流子的端部的电流强度就减弱了，该端部的温度升高现象也得到了抑制。

此外，由于电刷使用的初期阶段，避免了导电性能良好部分面向整流子的端面与整流子的直接接触，在电刷使用的初期，其初期操作性能也得到了稳定。

上述的电阻装置最好是由一个空气间隙构成。这种电阻装置是很容易获得的。

对本发明的电刷来说，在电刷主体部分所形成的孔可以是一个锥形孔，它沿着主电流方向延伸，并且沿着朝向电刷主体部面向整流子端面的方向该孔逐渐变窄，将一种导电粉末灌入该锥形孔以形成所述的导电性能良好的部分。此时，由于粉末是通过将导电粉末压实并固化再逐渐推向锥形孔的末端点中的，在锥形孔的尖端部位，粉末的硬度也是足够大的。电刷经初期使用之后，导电性能良好的部分开始暴露在电刷子（朝向整流子）的末端表面。该锥形孔的作用是对导电粉末朝向整流子的运动产生一种高的阻碍作用。进一步说，在锥形孔中的导电粉末从其近端到远端是足够硬的，这种结构可以防止组成导电性能良好部分的粉末破裂并通过整流子块之间的间隙泄漏到外面，这种现象是由于整流子和电刷间的滑动接触，导致电刷的震动而产生的，这样，也就可以避免导电性能良好部分操作性能的降低。

对本发明的电刷来说，导电性能良好的部分还可以包括一种由电阻率低于电刷主体材料的材料组成的铅丝，将之从电刷主体部分的近端表面塞入，使之沿着主电流方向伸向整流子的端面。在这种情况下，铅丝对于电刷来讲起到了导电性能良好部分的作用。

在本发明的电刷中，如果导电性能良好部分包括上述的铅丝，最好在电刷主体的近端表面形成一个孔，其垂直于主电流方向上截面的直径或垂直及水平尺寸应小于电刷主体部分在垂直于主电流方向上截面的垂直及水平尺寸，铅丝穿过孔被塞入电刷的主体部分，电阻率低于电刷主体材料的导电粉末被填入孔中，在电刷主体部分近端表面上的孔沿着导体向铅丝朝向整流子的端部延伸。

这时，由于导电性能良好的部分是由铅丝和孔中的导电粉末组成的，电刷主体部分的总电阻比仅由铅丝或导体粉末构成导电性良好部分的情况要低，由于电阻值的这种降低，使电刷主体部分产生的热量减少。此外，由于导电性良好部分的横截面上的直径或沿垂直及水平方向上的尺寸比主体部分横截面上沿垂直及水平方向上的尺寸小得多，阻止了整流子阻抗的大的降低，使之与整个电刷都由低电阻的导电材料所组成的情况有所不同，此外，由于电刷的整体电阻是低的，一种相对于整流子来说具有很好接触性质（即保持电刷与整流子表面相接触的性质）的材料就可以用于电刷的主体部分。这样，电刷和整流子之间所产生的电火花就可以减少。

铅丝可以由多股导线捻在一起制成。

这种铅丝具有很高的挠性及很好的抗疲劳性能。

在本发明的电刷中，导电性良好的部分还可能有多根细长的导线，每根导线都由电阻率低于电刷主体部分的材料组成，这多根细长导线沿着主电流方向分布在电刷主体部分中。

这时，由于作为导电性能良好部分的多根细长导线是分布并埋在电刷主体部分内部的，电刷的热幅射性能也得到改善。采用这种电刷的整流式电动机可以减少电刷的电流损失及由电刷产生的热量，其工作效率可以提高，整流子的轴向长度可以减少。通过减小整流子的长度，使整流电机的轴向长度也得到减小。

此外，最好是通过一种电阻率低于电刷主体部分材料的粉末将导电性能良好的部分制成线型的或薄板形状，而电刷的主体部分则通过加工一种电阻率高于导电性能良好部分的材料而制成一种预定的形状。采用这种结构，导电性能良好的部分和电刷的主体部分可以在同一个加工过程中完成。

在本发明的电刷中，如果一个孔在电刷主体部分的近端表面上形成，该表面正对于朝向整流子的端面的对置面，该孔的垂直于主电流方向上的截面上的直径或垂直及水平尺寸，都小于电刷主体部分在垂直主电流方向上的垂直及水平尺寸，一根铅丝穿过所述的孔被塞入电刷的主体部分，该铅丝是由电阻率低于电阻主体部分的材料组成的，再将电阻率低于电刷主体部分的导电粉末填入孔中，与朝向整流子端部相对置的、导电性能良好部分的近端部最好与孔中的导电粉末是无间断的，导电性能良好部分在垂直于主电流方向截面上的直径或垂直及水平尺寸应小于电刷主体部分横断面上垂直及水平尺寸，导电性能良好部分的横截面积小于电刷主体部分在近端端面上孔的面积。

电刷的主体部分一般以碳作为主要成分，因此其机械性能比较脆弱。此外，由于导电性能良好的部分被放置在电刷主体部分中，该主体部分的厚度减小了，电刷主体部分的强度也就降低了，当电刷使用时，其温度增加（电刷末端部表面的温度被升高至150～200℃左右，这主要是由电刷与整流子的滑动接触造成的）。由于这种升温作用，一种由导电性能良好部分的热膨胀引起的内压作用在电刷的主体部分，这是由于导电性能良好部分与电刷主体部分二者之间的热胀系数不同引起的（一般用作导电性能好部分的铜材的热胀系数为1.409×10^-5，而作为电刷主体部分主成分的碳材，其热胀系数为0.118×10^-5）。这一内压的增加与导电性能良好部分所占的数量成正比。这样，电刷使用时，内压可能超过电刷主体部分的强度，这就造成电刷主体部分的损坏。

在上述情况下，导电性能良好部分的截面积应调节到比电刷主体部分的面积小，以确保电刷主体部分有足够的厚度，从而防止电刷主体部分强度的降低。因此，导电性能良好部分对电刷主体部分形成的热膨胀影响可以被减小。在这种情况下，最好使导电性能良好部分的截面积大于铅丝的截面积，这将改善导电性能良好部分的热幅射性能。

以上对本发明的主题及其各个方面进行了详细的描述，其中所述的构成导电性能良好部分的导体最好含有一种粉末颗粒，这种粉末颗粒中至少含有一个突起部分，当导电性能良好部分发生热膨胀时，该突起部分可以发生变形，或者该粉末颗粒具有一个用贵金属制成的外表面板块。

由于这种导电粉末不容易制成高密度的，所以当将其压实硬化时，相邻的颗粒之间总是存在间隙，这样，当导电性能良好部分产生热膨胀时，每个颗粒都可有热膨胀的余地，此外，当粉末颗粒发生热膨胀时，其膨胀压力可以使其中的突起部分变形。采用这种方式，导电性能良好部分由于发热所产生的膨胀能量就被导电性能良好部分吸收掉了，在该部分产生的膨胀力及其对电刷主体部分的作用力就减弱了。对于上述第二种形式的导电粉末来说，当其被压实并硬化而形成导电性能良好的部分时，其粉末颗粒的外表面与板块状的贵金属固结在一起，相互之间紧密接触，这样，导电性能良好部分的导电性能就可以得到改进。因而，电刷的总电阻就进一步降低了，导电性能良好部分所产生的热量也就减少了，这也就减少了导电性能良好部分对电刷主体部分的热膨胀影响。

本发明的其他目的以及本发明的优点，有的将在下面进行描述，有的从所作的描述中可以明显看出，而有的则通过对本发明的实施而理解。本发明的目的及优点将通过附加的权利要求书中所特别指明的手段和系统使人认识和掌握。

附图是与说明书相配合的并构成说明书的一部分，它们形象的描绘了本发明的几个优选实施例，它们与上面所作的概述以及下面对优选实施例所作的详细描述一起将对本发明的原则作出解释。

图1是带有本发明第一个实施例的电刷的电刷装置的纵向剖面图;

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线所作的剖面图;

图3是一个气流机的半剖侧视图，其中的整流式马达采用了图1设置的电刷装置;

图4是带有本发明第二个实施例的电刷的电刷装置的纵向剖面图;

图5是沿图4中Ⅴ-Ⅴ线所作的剖面图;

图6是带有本发明第三个实施例的电刷的电刷装置的纵向剖面图;

图7是带有本发明第四个实施例的电动机电刷的电刷装置的纵向剖面图;

图8是对本发明第四个实施例的电刷主体部分的孔眼填装铜粉的装置的纵向剖面概图;

图9是带有本发明第五个实施例的电刷的电刷装置的纵向剖面图;

图10是沿图9Ⅹ-Ⅹ线所作的剖面图;

图11是一气流机的半剖侧视，其中的整流式电动机包括图9中设置的电刷装置;

图12是带有本发明第六个实施例的电刷的电刷装置的纵向剖面图;

图13是沿图12中ⅩⅢ-ⅩⅢ线所作的剖面图;

图14是一气流机的半剖侧视图，其中的整流式电动机包括图12设置的电刷装置;

图15是带有本发明第七个实施例的电刷的电刷装置的纵向剖面图;

图16是沿图15ⅩⅥ-ⅩⅥ线所作的剖面图;

图17是一气流机的半剖面侧视图，其中的整流式电动机包括图15所示的电刷装置;

图18是带有本发明第八个实施例的电刷的电刷装置的纵向剖面图;

图19是沿图18ⅩⅨ-ⅩⅨ线所作的剖面图;

图20是带有本发明第九个实施例的电刷的电刷装置的纵向剖面图;

图21是沿图20ⅩⅪ-ⅩⅪ线所作的剖面图;

图22是一气流机的半剖面侧视图，其中的整流式电动机包括图20所示的电刷装置;

图23是带有本发明第十个实施例的电刷的电刷装置的纵向剖面图;

图24是沿图23中ⅩⅩⅣ-ⅩⅩⅣ线所作的剖面图;

图25是一气流机的半剖面侧视图，其中的整流式电动机包括图23所示的电刷装置;

图26是带有本发明第十一个实施例的电刷的电刷装置的纵向剖面图;

图27是沿图26ⅩⅩⅦ-ⅩⅩⅦ线所作的剖面图;

图28表示可以用于本发明的各实施例中的电刷的具有良好导电性能的部分的、由导电性能良好的材料制成的粉末颗粒。

图29是用于上述相同目的的另一种粉末颗粒的视图;

图30是用于上述相同目的的又一种粉末颗粒的截面图形。

下面将结合附图对本发明的各个实施例给以描述。

实例1

带有本发明的第一个实施例的电刷的电刷装置以及一台装配有该电刷装置的气流机将参照附图1-3进行讲解。

在图3中，数字1代表一金属的电机外壳，它由外壳的主体部分2和端部3组成。外壳主体2有一个带底部4a的圆筒部分4，安装部位5位于外壳主体2的开口端的周边上，与壳成一体结构并与底部4a相对置。安装部位5包括一环形平面部分6，一圆筒形部分7及一突出的边部8。环形平面部分6从外壳主体2的开口处沿其径向向外扩展。圆筒部分7是由环形平面部分6的外周向着底部4a弯曲而成的，该部分与外壳主体2的外表面相平行，突边8从圆筒形部分7的末端沿着径向以90°的夹角向外弯曲。冷却口9处于圆筒部分4的外表面，靠近底部4a处。此外，冷却口（未示出）也存在于底部4a。含有轴承10的轴承安装部11位于底部4a的中心。

机壳端板3将机壳主体2的开口盖住，含有一个轴承12的轴承安置部13位于机壳端板3的中心，机壳端板3的周边部分与机壳主体2上安装部位5的环形平面6通过螺栓相连接。定子14和转子16装在机壳主体2内，转子16带有整流子15，它们安装在定子14之内。定子14的定子铁芯的外部形状沿轴向看去大致是矩形的。定子铁芯固定在机壳主体2中，其四个倒角部分与圆筒形部分4的内表面紧密接触。通过这种固定关系，使圆筒部分4的内表面与定子铁芯外表面的四条边之间形成一些间隙，它们可用作空气通道19。转子16的转轴17由轴承10和12可旋转地支撑在机壳主体2的二个轴向端部，并且从轴承12及轴承安装部13中突出。

整流子15装在转轴17上位于外壳主体2内邻近轴承10的位置，整流子15包括一个由合成树脂制作的轴衬部位15a，它可以随转轴17一起旋转，还包括数个整流块15b，它们分布在轴衬部分15a的外周面，并且在圆周方向上彼此间隔开来。整流块15b彼此是电绝缘的。数个旋转绕组的端部分别与整流块15b相连。

一对正、负电刷装置18与机壳主体2的圆筒部分4相连以便夹紧整流子15，该电刷装置18将在下面结合附图1和2进行详述。

每个电刷装置18的电刷座21都是由一种电绝缘材料制作的，例如一种合成树脂。在电刷座21的主体部22上，有一个断面近似矩形的穿孔23，电刷座21具有一个近似平行六面体的形状。一个支撑件24靠在机壳主体2的外表面上，它位于主体部22的外周边上。如图3所示，电刷座21的支撑件24是在主体部22被塞入装配孔4b后用螺丝26固定的圆筒部分4的外圆周表面上的，所说的装配孔4b是机壳主体2的圆筒部4的外表面上的一个开口。

一个金属的电刷导架27装配在电刷座21的穿孔23内，该电刷导架27从主体部22向整流子15方向伸出。一终止件28形成于导架27的接近端部处，它挂在穿孔23的边缘上，该边缘是远离整流子15的一边。此外还有一竖立件25位于电刷导架27的突出部分的基部，它挂在主体部22的面向整流子的端面上。竖立件25与终止件28共同作用以夹住主体部2并将电刷导架27固定在电刷座21上。

在电刷座21的主体部22上还有一个电极安装孔29，该安装孔29大致与穿孔23平行延伸，一个用于供给电流的电极金属元件30装配在安装孔29内。

电极金属元件30是用金属片制成的，它包括一个盖帽31，此帽将穿孔23远离整流子15的开口部位盖住，限制件32与盖帽31成一体，塞入电极安装孔29中，限制件32包括一个半圆形的突起部33和一弹性弯曲部34，弯曲部34与突起部33相连续并且被弯成一个低矮的大三角形。突起部33及弯曲部34的顶点都顶靠在电极安装孔29的内周面上。

弯曲部34的末端部34a从电极安装孔29中向外伸出。锁件35在主体部22的面向整流子的端面上，它是通过切削而在末端部34a处形成的。锁件35与盖帽件31相配合夹紧主体部22，这样就可防止电极金属件30从电极安装孔29中掉出。如图3所示，末端部34a是被塞入接线板36的连接电极中去的（未示出），接线板36附着在定子14的定子铁芯上，末端部34a通过该连接电极与定子绕组相连接。

一根棒状的电刷41，其截面形状近似于矩形，被装在电刷导架27的内部，它可以沿其轴向运动。与整流子15相接触并被磨损的电刷41，至少有一部分（具有一个有效长度A）是由电刷主体部分42和装在电刷主体部分42内的导电性能良好部分43组成的。该导电性能良好部分43大致沿着与电刷41中主电流方向平行的方向延伸。电刷主体部42是通过将一种含碳的导电材料作为主成分与一种合成树脂粘合材料相混合，再将混合物压制成预定的形状并将压制得的混合物进行烧结而制成的。

导电性能良好的部分43由一种例如铜粉材料组成，其电阻率要低于组成电刷主体部42的导电材料，导电性能良好部分43被埋在孔44中，该孔位于电阻刷主体部42的中心位置并沿其轴向延伸，并与电刷主体部分42紧紧接触。组成导电性能良好部分43的铜粉在其被填入孔眼44中之后被压实固化。垂直于主电流方向的导电性能良好部分43的断面的直径或垂直和水平尺寸小于垂直于主电流方向的电刷主体部分42的垂直和水平尺寸。导电性能良好部分43的面向整流子的端面43a，在电刷41使用的初期，被电刷主体部42的末端部42a复盖住。

引线45的一个邻近盖帽的端部被点焊在电极金属元件30的盖帽件31上，另一端与电刷41相连接。在这个实施例中，引线45由三股彼此绞合的导线组成，每一股线都由27根细长的铜丝拼合在一起组成，铜丝的直径为0.08mm。更具体的说，引线45的一端是塞在电刷主体42的孔44的开口中的，并被填入孔44中的铜粉固定住，形成了导电性能良好的部分43。要注意，为了确保将引线45的一端固定住，应采用液体粘合剂将位于孔44的开口处的一部分粉末粘接牢固。这样，电刷41的有效长度A即相当于上述引线45的端部所在的端面，与电刷主体42面向整流子的端面之间的那一部分。

上述的将引线45的一端进行连接的过程，可以按照下述方法进行。首先，将铜粉填入孔44中并被压实直至固结的铜粉的长度达到有效长度A的值。接下来，将引线45的一端插入孔44的开口中，继续将铜粉填入孔44的开口中，并压实使之固结。最后将一种液体粘合剂灌入孔44的开口中。

将一根压缩螺旋弹簧46放在电动机电刷41的邻近端面与复盖在主体部22的穿孔23的开口上的盖帽31之间，压缩螺旋弹簧46总是将电刷41向整流子15的方向压紧。由于压缩螺旋弹簧46的作用电刷41的面向整流子的一端从电刷导架27中突出，并且被压在整流子15的外周面上，如同图3所示。用于真空清洁机的气流机中的整流式电动机就是由上述的组件构成的，即包括：电动机壳1，轴承10和12，定子14，转子16以及电刷装置18。

如图3所示，有一个离心式风扇通过一个螺母51被固定安装在转轴17的突出末端部，该轴是从电动机壳1的端部3向外伸出的。离心式风扇52的入口53位于其中心部位，出口54位于其圆周的端部。离心式风扇52被扇罩55盖住，扇罩55装在机壳主体2的安装部5上，其开口56靠近离心式风扇52的入口53。开口56的周边伸进离心式风扇52的入口53的内部。

通过这种结构，当离心风扇52旋转时，空气通过电扇罩55的开口56被吸入电扇52的入口53，并从风扇52的出口54强制排出。一块气流挡板57装在离心式风扇52与机壳主体2的安装部5之间，用于将来自于离心电扇52的空气导引到电动机壳1中。气流挡板57通过螺丝固定在机架端板3上，气流挡板57的作用是较正从离心式电扇52的出口排出的空气，在较正过程中，将其动态压力转换成静态压力。经气流挡板57较正过的空气流入电动机壳1中，在穿过空气通道19之后，再从位于机壳主体2的端部附近的冷却口9中排出，所述的空气通道19是由定子14的四个外周边与机壳主体2的内圆周面组成的。

在上述结构的气流机中，当其工作时，流过整流子15的整流块15b与电刷装置18的引线45之间的电流主要在导电性能良好部分43流动，这是由电刷41的结构决定的，即导电性能良好部分43的电阻，低于电刷主体部分42的电阻，前者埋在后者的内部，几乎穿过了电刷主体部42的整个长度，这种电刷41的总电阻要低于仅由电刷主体部分组成的那种传统电刷。尤其对本实施例来说，由于引线45是直接与导电性能良好部分43相连的，电刷41的总电阻值又进一步降低了。值得注意的是，本实施例的电刷41的总电阻约为0.05Ω，它相当于仅由电刷主体部分组成的传统电刷的四分之一。由于这种原因，电刷41中的电流阻抗损失也就比传统电刷降低了。由于阻抗损失的降低，用于气流机中的整流式电动机的工作效率就增加了。

此外，由于电刷41的总电阻值的降低，由电刷41产生的热量也就降低了。进一步说，基于以下原因，在电动机电刷41与整流子15之间产生的电火花也减少了。

首先，由于导电性良好部分43的横截面的直径或垂直方向及水平方向的尺寸都小于电刷主体部42的横截面上垂直及水平方向的尺寸，这样就防止了整流电阻的过大降低，这与整个电刷41仅由一种低阻值的导电材料组成的情况有所不同，从而在整流过程中减少了短路电流产生的机会。

其次，如上面所述，由于电刷41的总电阻比较低，电刷主体42可以由一种具有良好接触性能（保持电刷41与整流子15相接触的性能）的材料组成，例如一种树脂粘合型导电材料，这样，就可以降低电刷41的总体弹性系数。

由于电刷41仅产生少量的热能并且很少被电火花加热，电刷41和整流子15的温度就被抑制在低水平上。

基于上述原因，电刷41及整流子15的热损耗就可以防止，从而延长了它们的工作寿命和整流式电动机的工作寿命，此外，还可以使整流式电动机体积减小而输出功率增大，进一步说，如上所述，由于电刷41以及整流子15的温度的升高被抑制，电刷41及整流子15沿转轴17的轴向长度也可以减小，这就可以减小转轴17的长度，使整个气流机的轴向尺寸降低。

在电刷41的初期使用阶段，电刷主体部42的末端部42a复盖了导电性能良好部分43的面向整流子的端表面43a，这样，在电刷41与整流子15的相应默契接触之前，电刷的主体部42与具有不同物理性质的导电性能良好部分43不能同时与整流子15实现滑动接触，这就可以稳定电刷41的初期操作性能。

此外，由于复盖住导电性能良好部分43的电刷主体部42构成了孔眼44的底部，这就使往孔眼44中填装铜粉的工作容易进行。

还由于电刷41的导电性能良好部分43埋在电刷主体42的内部并被封闭住，这就使导电性能良好部分43被电刷主体42可靠地夹持着。无论整流子15与电刷41之间的滑动接触使电刷41受到多大的震动与类似作用力，这种结构可靠地防止了导电性能良好部分43从电刷主体42中脱出。

此外，由于导电性能良好部分43仅由一种导电粉末组成，因此电刷41的磨损而产生的粉末并不包括任何可能影响电刷41与整流块15b之间通过电流的物质。应注意，如果导电性能良好部分43是借助一种粘合剂固定在电刷主体部42上的，电刷41磨损造成的粉末就包括粘合剂的粉末，这样就会在电刷41和整流子15之间产生一个电阻。

实施例2

图4和图5表示带有本发明第二个实施例的电刷的一种电刷装置。

在该实施例中，仅有一个开口沟槽47位于电刷主体部42的外周面上，该沟槽沿着电刷主体部42的纵向（电刷41的主电流方向）延伸。此外，将一些铜粉灌入沟槽47中并使之硬化，从而构成导电性能良好部分43。参照图4，标号48代表一个引线安装孔，它位于电刷主体部42的邻近端面上，独立于沟槽47之外。引线45的一端及导电粉末49被安装和充填在孔眼48中，这样，如上所述引线45的一端就借助粉末49与电刷主体部42相连接。

第二个实施例的安装方式与第一个实施例相同，仅存在上述一点结构上的差异。因此，对于相同的结构元件，在第二个实施例中的标号与第一个实施例相同，在此不再作详细描述。

在本实施例中，本发明的目的可以通过如同第一个实施例中所述的相同的功能加以实现。

实施例3

图6表示出带有本发明第3个实施例电刷的电刷装置。在这个实施例中，埋在中心孔44中的导电性能良好部分43位于电刷主体部42内，它沿着电刷41的主电流方向延伸，它是通过将一种导电粉末，例如铜粉，预先压制成棒状而制得的。该导电性能良好部分43的长度比孔眼44的总长度要小，它被用力挤入孔44中。在导电性能良好部分43被塞入孔44中之后，将引线45的一端放入孔44的开口端44a中，再将一种导电粉末50，例如铜粉，装在孔内。将导电粉末50压实固结，再将一种粘结剂注入其中，使电刷41和引线45之间实现机械和电气的栓接。第三个实施例的排布与第一个实例相同，仅仅存在上述一点结构上的差异。因此，在第三个实施例中，对于相同的结构元件所采用的标号与第一个实施例相同，在此不再作详细描述。在第三个实施例中，本发明的目的通过与第一个实施例相同的功能而得以实现。

应注意，在第三个实施例中，如果不采用孔眼44，可以用一沟槽来代替，使之位于电刷主体42的外周面上，沿着电刷41的主电流方向延伸，导电性能良好部分43，事先被固化，形成一个高密度的棒，然后将其塞入沟槽中。

在第三个实施例中，由于用作导电性能良好部分的导体粉末是事先制成棒状的，这样，将导体粉末灌入电刷主体部42的孔44中并压实固结的工作就可以省去。很容易将事先固化的棒状的导电性能良好部分43塞入电刷主体部42的孔44中，电刷41的制造也就简化了。

此外，由于事先制成的高密度的棒状的导电性能良好部分42具有很高的强度，当电刷41使用时，导电性能良好部分43不会受到作用于电刷41上的震动作用而发生破裂，这样，当电刷41使用一段时间之后，其磨损面达到导电性能良好部分43的面向整流子端面43a时，也可以避免组成导电性能良好部分43的导体粉末穿过整流子15的数个整流块之间的间隙，从孔44中向外泄出。

实施例4

图7表示一个带有本发明第四个实施例电刷的电刷装置。

在该实例中，通孔44位于电刷主体42的中心部位，它沿着主电流方向延伸，贯穿电刷主体42的整个长度，由铜粉制成的导电性能良好部分43埋在孔44中，在这种结构中，导电性能良好部分43的面向整流子的端面43a暴露在电刷主体部42的面向整流子的端面42b上，在电刷41使用之前，二个端面就在同一水平面上。这样，相同的起点水平面就包括制造公差，也就是说，导电性能良好部分43的面上整流子的端面43a相对于电刷主体部42的端面42b的稍许突出或凹陷都被看作相同的水平面。

第四个实施例的排布方式与第一个实施例相同，仅仅在上述的结构上存在一点差异。对于同一个部件，第四个实施例中采用的标号与第一个实施例相同，在此不作详细描述。在本实施例中，本发明的目的通过如同第一个实施例的功能得以实现。

此外，根据第四个实施例，由于电刷41在最初使用时，导电性能良好部分43的面向整流子的端面43a就开始与整流子15相接触，电流就直接在整流子15与导电性能良好部分43之间进行流动。

在这种结构中，可以防止位于导电性能良好部分43面向整流子端之外的、复盖着电刷面向整流子端面的局部电刷主体部分异常过热，这是由于高强度的电流集中在导电性能良好部分43的面向整流子的端部而造成的，这也就避免了面向整流子端部抗挠强度的降低。这可以减少电刷41面向整流子端部被损坏的可能性。

在电刷41最初使用阶段，导电性能良好部分43的面向整流子端面43a如果被电刷主体部42复盖住，导电性能良好部分所导引的高强度的电流主要集中的电刷主体部42的面向整流子的端部，这部分邻近导电性能良好部分43面向整流子的端面43a处，这样，该部就有可能达到200℃或更高的温度。

图8表示出在第四个实施例的电刷41的制造过程中，一种将导电性能良好部分43装入电刷主体部分42中的通孔44的装置。参照图8，标号71表示一个矩形的夹具，标号72为一环形突出部分，电刷主体42一端的外周面放在其中使电刷的主体部42就位，标号73表示一块压板，它位于夹具71的上方，可以沿垂直方向自由运动。当压板73向下运动时，它便与放置在夹具71上的电刷主体42的上表面相接触，将电刷主体42压住在夹具71上，从而抓紧电刷主部42。压板73具有一个锥形孔74，该孔向下渐缩。当压板73压在电刷主体42上时，锥形孔74便与电刷主体42中的孔44相沟通。标号75表示一个料斗，它用于将一种导体粉末，例如铜粉灌入电刷主体42的孔44中，该粉末是用于制造导电性良好部分43的。料斗75可以沿水平方向自由运动，它一般停留在图8所示的位置，这样它就不会影响压板73的垂直运动。一个电磁开关阀76装在漏斗75的出口处。标号77表示一个推杆，它可以插入电刷主体42的孔44中或从中拔出，推杆77经由一个静止导架78导架作自由垂直运动，所说的导架78装在压板73的上方，相对夹具71处于一个预定的位置。

在具有这种结构的铜粉灌装装置中，带有孔眼44的电刷主体42的一端首先被放入夹具71的上表面的突出部72内，压板73再向下运动，与电刷主体42的上表面相接触。这样，电刷主体42中的孔眼44的下端就被夹具71的上表面堵住，孔眼44的上端就与压板73的锥形孔74相沟通。其后，料斗75水平移动到其出口正对锥形孔74的位置，开关阀76打开，直至适当量的铜粉从料斗75中灌入电刷主体42的孔44中。接下来，料斗75移回初始位置，推杆77下向运动，将孔44中的粉末压实。重复进行这一系列的动作，使填入孔44中的粉末达到有效长度A。在这一步骤之后，使接线45与电刷主体部42相连接。

在第四个实施例中，也可以不采用孔44，而采用一个沟槽，它位于电刷主体42的外周面上，沿主电流方向延伸，并且穿透电刷主体42的整个长度，一种导体粉末可以装入沟槽中，构成导电性能良好的部分43。此外，装在沟槽中的导电性能良好部分43，也可以事前先制成高密度的棒状，然后再将该固化的棒状的导电性能良好部分43用力塞入沟槽内。

本发明不仅限于上述的实施例。例如，良导体部分43的材料不仅限于铜粉，也可以是碳粉，其电阻小于构成电刷主体部分42的碳的电阻，这是由于两者的含量、密度以及所采用的制造方法的不同而造成的。或者，可以采用惰性金属的粉末，例如银粉或金粉。此外，良导体部分43可以由其导电率比碳好的金属棒构成。在前述的实施例中，引线45连接在电刷41上。然而可以用一个导电弹簧片来代替引线。在这种情况下，由于导电弹簧片可以使电刷41压在整流子15上，螺旋压簧46就可以省去了。此外，根据本发明，电刷可由两种或多种具有不同电阻的材料构成。为降低电刷的总电阻而具有最低电阻率的电刷良导体部分可以有任意的横截面形状，例如，圆形、长方形或正方形。根据本发明，相应于电刷主体部分可设置一组良导体部分，至少其中的一个良导体部分通过粘接剂粘接到电刷主体部分上。此外，根据本发明，良导体部分可形成在一个螺旋线中，该螺旋线设在电刷主体部分内或电刷主体部分的外周面沿主电流方向延伸。

第五实施例

下面结合图9和图10讨论装有本发明第五实施例电刷的电刷装置。

在这个实施例中，位于电刷41主体部分42中心处的孔44由嵌入部分44a和同轴的主孔部分44b构成。位于电刷主体部分42近侧端的该嵌入部分在电刷主体部分42的近侧端表面上是开口的。而同轴的主孔部分44b则从电刷主体部分42的嵌入端44a向整流器一侧的端部延伸。嵌入部分44a和主孔部分44b都具有圆形截面。主孔部分44b的截面积小于嵌入部分44a的截面积，因而孔44是一个阶梯孔。

此外，在电刷41的初始使用阶段作为阻力装置的一个空气间隙42c设置在电刷主体部分42的整流子端当中并与主孔部分44b的整流子端相连。间隙42c在电刷主体部分42的整流子端面上开口，间隙的深度大于它本身的直径。空气间隙42c的电阻率大于电刷主体部分42材料的电阻率，空气间隙42c垂直于主电流方向的横截面的面积大于主孔部分44b的横截面面积。也就是说大于主孔部分中所嵌入的良导体部分43的横截面面积。从电刷主体部分42的整流子端表面这侧看去，空气间隙42c覆盖了主孔部分42b中良导体部分43的整个的整流子端表面。举例来说，孔44的全长B为23mm，主孔部分42b的直径为1.5mm，空气间隙42c的直径为2mm，以及空气间隙42c的深度为5mm。

良导体部分43是由装填在孔44中并且捣实和硬化的粉料（例如铜粉）形成的。粉料的电阻率低于成形后的良导体部分43的电阻率。在这一实施例中，为了进一步降低良导体部分43的电阻率，使用了镀有银的铜粉。此外，在第五实施例中，为了便于把作为良导体部分43的铜粉装填到孔44中，空气间隙42c是在装填工作结束后再形成的。这就是说，装填工作是当主孔部分44b由电刷主体部分将其整流子端封闭时，从嵌入部分44a一侧进行的。

引线45的一端插入孔44的嵌入部分44a中，并且实际上是通过装填在嵌入部分44a中借助液体粘接剂硬化了的铜粉而固定在嵌入部分44a中。

除了上述结构以外，第五实施例与第一实施例其它都相同。因此，第五实施例中与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件。对它们不再另作详述。第五实施例可通过其与第一实施例相同的功能来实现本发明的目的。

下面讨论第五实施例的特殊结构所产生的效果。在这个实施例中，由于下文所述的原因电刷41使用过程中所产生的热可被消除。由于热而使电刷主体部分42损坏的可能性也能加以防止。因此，主要受电刷41的使用寿命影响的整流式电机的使用寿命也可得以延长。

这一实施例中，电刷41的最初使用阶段中，由于电刷主体部分42的整流子端表面上形成有一个作为电阻装置的空气间隙42c，通过良导体部分43流向整流子的主电流，以及从整流子15流向良导体部分43的电流在电刷主体部分42中被分散到空气间隙42c的内周面上，其结果是绕过了空气间隙42c。

特别是这一实施例中，由于空气间隙42c的直径大于孔44和良导体部分43的直径，因而增强了分流效果。

在电刷41的最初使用阶段，通过上述方式用空气间隙42c来减小电刷主体部分42的整流子端上的电流密度，就可以防止在电刷主体部分42的整流子端上产生热量，这就防止了电刷主体部分42的过热和损坏。此外，由于电阻装置是由空气间隙42c构成的，电刷主体部分42的整流子端的热膨胀可由空气间隙42c来吸收。这就更有效地防止了电刷主体部分42由于受热而损坏。

在第五实施例中，当良导体部分43是由装填在主孔44b中的捣固并硬化的铜粉构成时，即使在电刷41的磨损量大于空气间隙42c深度的情况下，构成良导体部分43的铜粉在与整流子15滑动接触的电刷41所产生的振动下，通过整流子15的众多整流片15a之间的间隙，从主孔44b的整流子端逐渐弥散到电刷主体的外面。因此，良导体部分43的整流子端表面总是自电刷主体部分42的整流子端表面向后缩一些。通过这种结构，即使电刷41在空气间隙42c被磨去之后仍在继续使用，电流依然不会被汇集和流通在电刷主体部分42的整流子端表面的某一部分上。与电刷41初始使用时的前述情况相似，这就在电刷41的整个使用寿命中防止了电刷主体部分42由于过热而损坏。

本发明不仅限于前述的第五实施例。例如，第五实施例是用空气间隙42c作为电阻装置。然而，如果将一种材料嵌入空气间隙42c中，该材料的电阻大于电刷主体部分42材料的电阻而且该材料比整流子15的整流片15b软，那么这种材料就可用作电阻装置。此外，作电阻装置的空气间隙42c或嵌入其中的电阻材料可以具有与孔44的主孔部分44b相同的直径。

图11表示装在气流机中的整流式电机。该电机具有一些装有前述第五实施例电刷41的电刷装置18。整流式电机和气流机的结构与使用第一实施例电刷41的整流式电机和气流机的结构其它都相同，因此，与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件，对该装置的布置和功能不再另作详述。

第六实施例

下面结合图12和图13讨论装有本发明第六实施例电刷的电刷装置。

在这一实施例中，在电刷41主体部分42中心处的孔44具有朝向电刷主体部分42的整流子端的锥度。例如，如果孔44的总长B是23mm，孔44近侧端的直径C设为2.5mm左右，孔44尾端的直径D设为1.5mm左右，那么在电刷41的最初使用阶段，孔44的尾端被电刷主体42所覆盖。

良导体部分43是由装填在孔44中捣实和硬化的粉料（例如铜粉）形成的，粉料的电阻小于电刷主体部分42导电材料的电阻。在这一实施例中，为了进一步降低良导体部分43的电阻率，使用了镀有银的铜粉。

引线45的一端通过与第一实施例相同的方式连接到电刷41上。

除了上述结构以外，第六实施例的布置与第一实施例其它都相同。因此，第六实施例中与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件。对它们不再另作详述。第六实施例可通过其与第一实施例相同的功能来实现本发明的目的。

下面讨论第六实施例的特殊结构所产生的效果，在这个实施例中，由于电刷主体部分42的整流子端覆盖了孔44的整流子端，作为良导体43的铜粉被容易地保持在孔44中。此外，由于孔44的锥度朝向它的整流子端，孔44的近侧端直径较大，这有助于把作为良导体43的铜粉装入孔44中。另外，为使铜粉硬化而将它捣实时，铜粉挤入孔44的整流子端的尖处，因此，孔44的整流子端的铜粉能够充分硬化。

当电刷主体部分42的整流子端表面磨损达到孔44的整流子端表面，露出电刷主体部分42的整流子端表面中的良导体43之后，孔44的锥形内周面极力阻止良导体部分朝着孔44的尾端（即整流子端）移动。此外，在整流子端被充分捣实和硬化的构成良导体部分43的铜粉轻易不会从位于电刷主体部分42的整流子端表面上的开口44中破碎。

因此，即使是电刷磨损使电刷主体部分42的整流子端表面中的良导体43的整流子端暴露之后，由于与整流子滑动接触的电刷所产生的振动，使构成良导体43的铜粉通过整流子15的众多整流片15之间的间隙，从孔44的整流子端的开口弥散到外面，也还可以使铜粉的弥散量降低，从而保持良导体部分43所需的性能。

图14表示装在气流机中的整流式电机，该整流式电机具有一些使用了前述本发明第六实施例电机电刷41的电刷装置18。该整流式电机和气流机具有与使用第一实施例电刷41的整流式电机和气流机相同的结构。因此，与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件，对它们不再另作详述。

第七实施例

下面结合图15和16讨论采用本发明第七实施例的电刷的电刷装置。

在这一实施例中，在电刷主体部分42中心处的孔44的整流子端被电刷主体部分42的整流子端42a所覆盖。

铜引线45比以往的引线长出一个与电刷主体部分42的有效长度A相当的长度。引线45从孔44的近侧端的开口插到孔的被封闭的整流子端。引线45的整流子端45a的电阻率低于电刷主体部分42导体材料的电阻率，并且其直径远小于电刷主体部分42横截面上的垂直和水平尺寸。

引线45的整流子端45a被作为良导体部分43的铜粉夹住。而铜粉则装入孔44中并且捣实和硬化。作为良导体43的铜粉在孔44开口端处的近侧端43a通过液体粘接剂而加以硬化，以便固定电刷主体部分42中的引线45。

在这一实施例中，引线45的整流器端45a提供了与良导体43相同的作用。此外，同仅由单一良导体43构成的结构相比，这种结构可以降低电刷的总电阻。另外，整个电刷主体部分42不是由一种低阻导体构成，可以防止整流阻力降低过多，这就可以降低整流过程中的短路电流量。在良导体部分43中延伸并贯穿其整个长度的引线45的整流器端45a改善了孔44中良导体部分43的结构强度。

除了上述结构以外，第七实施例的布置与第一实施例其它都相同。因此，第七实施例中与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件，对它们不再另作详述。第七实施例可通过其与第一实施例相同的功能来实现本发明的目的。

图17表示装在气流机中的整流式电机，该电机具有一些使用了前述本发明第七实施例电刷41的电刷装置18。该整流式电机和气流机具有与使用第一实施例电刷41的整流式电机和气流机相同的结构。因此，与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件，对它们不再另作详述。

第八实施例

图18和19表示根据本发明第八实施例的电机电刷。在这一实施例中，位于电刷主体部分42中心处并沿主电流方向延伸，几乎贯穿电刷主体部分42整个长度的孔44由一较大直径部分44a和一较小直径部分44b构成。较大直径部分44a的直径大于引线45的直径，较小直径部分44b的直径与引线45的直径大致相同。与第七实施例相似，引线45比以往的引线长，并且有一整流子端45a。引线45的整流子端45a从孔44在电刷主体部分42的近侧端表面上开口的较大直径部分44a插入较小直径部分44b中，并且与较小直径部分44b紧密接触。铜粉49被装入较大直径部分44a并被捣实使之硬化。通过在铜粉49中掺入液体粘结剂将引线45固定在电刷主体部分42上。

在这一实施例中，引线45的整流子端45a具有与前述每一实施例中良导体部分43相同的作用。

本发明不仅限于第七和第八实施例。例如，在电刷主体部分42中或它的外周面上可以设置螺旋孔或螺旋槽，使之沿主电流方向延伸，引线45的整流子端45b就可以嵌在该螺旋孔或槽中。

除了上述结构以外，第八实施例的布置与第一实施例其它都相同。因此，第八实施例中与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件。对它们不再另作详述。第八实施例可通过其与第一实施例相同的功能来实现本发明的目的。

第九实施例

下面结合图20和21讨论装有本发明第九实施例电刷的电刷装置。

在这一实施例中，嵌在电刷41的主体部分42中的良导体部分43是由一组（约10～15个）分散在电刷主体部分42中的导线构成。引线45的一端插入位于电刷主体部分42的近侧端中心处的孔44中，并通过液体粘接剂使装填在孔44中的铜粉硬化而将引线的这一端固定在孔当中。构成良导体部分43的每一导体都是金属，例如铜丝或铜粉形成的铜线。它们的电阻率低于电刷主体部分42材料的电阻率。每一导体沿着电刷主体部分42中的主电流方向延伸。

在这一实施例中，电刷41按下述方式制作：首先在一个底板上制备一层混有合成树脂粘合剂的碳粒薄层;然后在这薄碳层上排列一组（大约3或4个）由铜丝或铜粉形成的铜线所构成的导体，并导体彼此间隔;然后在上述带有导体的碳层上面于制备一层混有合成树脂粘结剂的碳粒薄层，这一过程重复几次以后再把这多层结构压成正方形的棒;最后将这个多层碳的正方形棒烧结。这就是说，构成电刷41组成部分的主体部分42和良导体部分43是同时形成的。在这一实施例中是用铜丝或铜粉形成的铜线作为构成良导体部分43的导体。然而，也可以使用一组薄板形的导体。此外，这组导体可以是在碳层上排列铜粉，以便形成沿主电流方向延伸的一组导线。重复这一过程，然后将这带有铜粉线束的多层碳压在一起。

在电刷41中，嵌在电刷主体部分42中作为良导体部分43的导体组的整流子端表面可以暴露在电刷主体部分42的整流子端表面42a上，或者在电刷的最初使用阶段中由该整流子端表面42a所覆盖。此外，良导体部分43的线形的或板形的导体可具有任意的长度（相应于有效长度A），只要它们嵌入电刷主体部分42中并沿电流方向延伸，贯穿电刷主体部分42磨耗部分的整个长度即可。

除了上述结构以外，第九实施例的布置与第一实施例其它都相同。因此，第九实施例中与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件，对它们不再另作详述。第九实施例可通过其与第一实施例相同的功能来实现本发明的目的。

下面讨论第九实施例的特殊结构所产生的效果。

在这一实施例中，由于构成电刷41组成部分的主体部分42和良导体部分43是同时形成的，电刷41的制造过程得到简化。此外，由于良导体43的导体组是分散和嵌在主体部分42中的，电刷41的热辐射特性也得到改善。还有，由于良导体部分43的每一导体都是细长的，每一导体便被牢固地夹在电刷主体部分42中，因此，即使每一导体是由铜粉构成的，在电机电刷41的使用过程中它也不会从电刷主体部分42中散落出来。

图22表示装在气流机中的整流式电机。该整流式电机具有使用前述本发明第九实施例电刷41的电刷装置18。该整流式电机和气流机具有与使用第一实施例电刷41的整流式电机和气流机相同的结构。因此，与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件。对它们不再另作详述。

第十实施例

下面结合图23和24讨论采用本发明第十实施例电刷的电刷装置。

在这个实施例中，位于电刷41中央的孔44由一个嵌入部分44a和一主孔部分44b构成。嵌入部分44a在电刷主体部分42的近侧端表面上开口，而主孔部分44b则从嵌入部分44a朝着电刷主体部分42的整流器端那侧延伸。嵌入部分44a和主孔部分44b都具有圆形的截面。主孔部分44b的截面积小于嵌入部分44a的截面积。因而孔44是一阶梯孔。

因为引线45的一端嵌入并固定在嵌入部分44a中，所以，嵌入部分44a的长度B大约是引线45端部嵌入深度的1.2倍。嵌入部分的直径（例如2.5mm）大约是引线45直径（例如0.8mm）的3倍。主孔部分的直径（例如1.5mm）大约是引线45直径的1.2～2倍。主孔部分44b的整流子端被电刷主体部分42的整流子端表面所覆盖。

良导体部分43是由装填在孔44中并且捣实和硬化的粉料（例如铜粉）形成的。粉料的电阻率低于电刷主体部分42材料的电阻率。

引线45的一端插入嵌入部分44a中，并且借助液体粘结剂使装填在嵌入部分44a中的围绕着引线45的铜粉硬化而将引线固定在嵌入部分中。

除了上述结构以外，第十实施例的布置与第一实施例其它都相同。因此，第十实施例中与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件。对它们不再另作详述。第十实施例可通过其与第一实施例相同的功能来实现本发明的目的。

下面讨论第十实施例的特殊结构所产生的效果。

在这一实施例中，由于良导体部分43的截面积小于嵌入部分44a的截面积，电刷主体部分42的厚度便增加了，这必灰导致电刷主体部分42强度的增加。此外，良导体部分在电流流过时会产生热，而相应于电刷主体部分42厚度的增加，良导体部分43的厚度则减小。这样，由良导体部分43所产生的热量就很小，因此，基于良导体部分43的热膨胀而作用于电刷主体部分42上的力也就可以降低。

如前所述，电刷主体部分42具有高强度，电刷主体部分42中的良导体部分43所产生并作用于电刷主体部分42上的热膨胀力非常小，这两个因素大大降低了由于电刷主体部分42和良导体43二者间膨胀不同而造成电刷主体部分42损坏的可能性。

此外，由于良导体部分43的截面积大于引线45的截面积，良导体部分43中的电流密度变得高于引线中的电流密度，这使得电流趋向于在良导体中流动。因此，尽管良导体部分43的直径小于嵌入部分44a的直径，但良导体部分43中的电流的阻力损失仍很小，由此产生的热量也很小，因而可靠地消除了因良导体部分43的热膨胀而造成电刷主体部分42损坏的可能性。

图25表示装在气流机中的整流式电机，该整流式电机具有使用前述本发明第十实施例电刷41的电刷装置18。该整流式电机和气流机具有与使用第一实施例电刷41的整流式电机和气流机相同的结构。因此，与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件。对它们不再另作详述。

第十一实施例

图26和27表示本发明的第十一实施例，在这一实施例中，只开在电刷主体部分42的一侧表面上的槽47沿着电刷主体部分42中的主电流方向延伸。良导体部分43由槽47中所装的硬化的铜粉构成。参照图26，数字标号48表示在电刷主体部分42的近侧端表面上成形的用来与引线45的一端相连的嵌入部分。在这一实施例中，嵌入部分48借助连接槽49与槽47相连。铜粉装填并硬化在嵌入部分和连接槽49中。而引线45的一端嵌在嵌入部分48中，良导体部分43的截面积小于嵌入部分48的截面积。

除了上述的结构以外，第十一实施例的布置与第一实施例其它都相同。因此，第十一实施例与第一实施例相同的数字标号代表与之相同的结构零件。对它们不再另作详述。第十一实施例可通过其与第一实施例相同的功能来实现本发明的目的。

此外，第十一实施例的独特结构所产生的效果与第十实施例的效果相同。

图28～30表示用于前述各实施例中电刷41的良导体部分43的良导体粉末颗粒材料的各种例子。

良导体材料的各种例子

图28表示在其外表面上有一凸起部分43b的球形颗粒体43a，该凸起部分43b是锥形的。当良导体部分43热膨胀时，以及当构成良导体部分43的粉末颗粒受压时，该凸起部分43b可以变形。

图29表示另一种粉末颗粒体43a，在它的外表面上有许多凸起部分43b。

由于每一颗粒体43a至少有一个凸起部分43b，即使由粉末颗粒体43a构成的导电粉末被装填和硬化在孔44中形成良导体部分43之后，粉末颗粒的装填密度也不会很高。这样，在相邻的粉末颗粒体之间可容易地产生出一些微小的间隙以便允许由于良导体43产生的热而使每一颗粒体43发生的热膨胀。另外，当每一粉末颗粒体43a膨胀时，它的膨胀力压迫相邻颗粒体43a的凸起部分43b，使之弯曲变形。这样，由良导体部分43产生的热所造成的良导体部分43内部的热胀能量便可以良导体部分43的内部被吸收。这就降低了良导体部分43热膨胀时作用于电刷主体部分42的内压力[即良导体部分43的膨胀力]。这就防止了电刷主体部分因主体部分42与良导体部分43间热膨胀的不同而造成的损坏。

图30表示球形的铜粉颗粒体43a，它的表面镀有其导电率高于铜导电率的惰性金属，以形成镀层43c。该惰性金属采用金、银或类似的金属。当镀有金属镀层43c的粉末颗粒体43a被捣实和硬化后，颗粒体彼此间密切接触。这就改善了良导体部分43的导电率。由于这一原因，电刷41的总电阻被进一步降低，并消除了由良导体部分43所产生的热，因而也就消除了良导体部分43的热膨胀，以便减小因良导体部分43的热膨胀而作用于电刷主体部分43上的内压力。这就防止了因电刷主体部分43与良导体部分43间的热膨胀不同而造成电刷主体部分42的损坏。

本领域的熟练技术人员还将发现其它的一些优点和改进。因此，本发明更广泛的方面并不限于本文中所述的细节和代表性的那些装置。因而可以有许多的改进形式而不背离由所附权利要求书的内容所确定的本发明的总体精神和范围。

Claims (30)

1、一种电刷(41)，具有与整流子(15)相接触的磨耗部分(A)，几乎整个该部分是由至少两种具有不同电阻率的材料构成，并且该部分沿电刷的主电流方向延伸，其特征在于：在所述磨耗部分(A)的垂直于主电流方向的横截面中，由磨耗部分中电阻率最低的材料所构成的良导体部分(43、45a)的横截面直径(或垂直和水平尺寸)小于由电阻率高于良导体部分(43、45a)电阻率的材料所构成的电刷主体部分(42)的横截面上的垂直和水平尺寸。

2、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：所述的良导体部分（43、45a）设置在电刷主体部分（42）的内部。

3、如权利要求1或2所述的电刷，其特征在于：所述良导体部分（43、45a）的整流子端在电刷（41）的最初使用阶段中被电刷主体部分（42）所覆盖。

4、如权利要求3所述的电刷，其特征在于：电刷主体部分（42）具有沿主电流方向延伸的孔或槽（44、44b、47），以及所述良好导体部分（43）是由装在该孔或槽中的导电粉末构成。

5、如权利要求3所述的电刷，其特征在于：电刷主体部分（42）具有沿主电流方向延伸的孔或槽（44、44b、47），所述良导体部分（43）由固化成棒状的导电粉末构成，所述由固化成棒状的导电粉末构成的良导体部分（43）嵌在该孔或槽（44、44b、47）中。

6、如权利要求1、2、5中任一项所述的电刷，其特征在于：所述良导体部分（43）整流子端的表面暴露在电刷主体部分（42）的整流子端的表面上。

7、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：其电阻率高于电刷主体部分（42）材料电阻率的一个电阻装置被设置在电刷主体部分（42）的整流子端表面上，在电刷的最初使用阶段该电阻装置位于电刷主体部分的整流子端表面和良导体部分的整流子端表面之间，

该电阻装置（42c）的与主电流方向垂直的横截面面积大于良导体部分（43）整流子端的与主电流方向垂直的横截面面积，以及

该电阻装置（42c）覆盖良导体部分（43）整流子端的表面。

8、如权利要求7所述的电刷，其特征在于：所述电阻装置（42c）由空气间隙构成。

9、如权利要求7或8所述的电刷，其特征在于：电刷主体部分（42c）具有沿主电流方向延伸的孔或槽（44b），以及

所述良导体部分（43）是由装在该孔或槽中的导电粉末构成。

10、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：电刷主体部分（42）具有沿主电流方向的锥孔（44），锥尖朝向电刷主体部分的整流子端表面，以及

所述良导体部分（43）是由装在该锥孔（44）中的导电粉末构成。

11、如权利要求10所述的电刷，其特征在于：良导体部分（43）的整流子端在电刷（41）的最初使用阶段被电刷主体部分（42）所覆盖。

12、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：良导体部分（43）包括一段导线（45a），其材料的电阻率低于电刷主体部分（42）材料的电阻率，该导线从电刷主体部分（42）的与整流子端表面相对的近侧端表面上插入，并沿主电流方向朝着整流子端的表面延伸。

13、如权利要求12所述的电刷，其特征在于：在电刷主体部分（42）的近侧端表面上有一个孔（44、44a），在所述电刷（41）的垂直于主电流方向的横截面上，该孔（44、44a）的横截面积小于电刷主体部分（42）的横截面积，

所述导线（45a）从该孔（44、44a）插入电刷主体部分（42），以及

其电阻率低于电刷主体部分（42）材料电阻率的导电粉末（43a、49）被装入该孔中。

14、如权利要求13所述的电刷，其特征在于：电刷主体部分（42）近侧端表面上的孔（44）沿着所述导线（45a）向该导线的整流子端延伸。

15、如权利要求12～14中任一项所述的电刷，其特征在于：导线（45a）是通过将多股导电线绞在一起而构成。

16、如权利要求12～15中任一项所述的电刷，其特征在于：所述良导体部分（43、45a）的整流子端在电刷（41）的最初使用阶段被电刷主体部分（42）所覆盖。

17、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：良导体部分（43）包括一些细长的导体，这些导体的材料电阻率低于电刷主体部分（42）材料的电阻率，以及

这些细长的导体分散在电刷主体部分（42）中并沿主电流方向延伸。

18、如权利要求17所述的电刷，其特征在于：良导体部分（43）的所述细长导体的整流子端暴露在电刷主体部分（42）整流器端的表面上。

19、如权利要求17或18所述的电刷，其特征在于：所述良导体部分（43）的每一细长导体是将电阻率低于电刷主体部分（42）的电阻率的粉末成形为线状或薄板状而构成的，以及

所述电刷主体部分（42）是将电阻率高于良导体部分电阻率的粉末成形为预定形状而构成的。

20、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：在电刷主体部分（42）的与其整流子端表面相对的近侧端表面上有一个孔（44a，48），在所述电刷的与主电流方向垂直的横截面中，该孔（44a、48）的横截面积小于电刷主体的横截面积，

由电阻率低于电刷主体部分材料电阻率的材质所构成的一根导线（45）通过该孔（44a、48）插入电刷主体部分（42）中，

电阻率低于电刷主体部分材料电阻率的导电粉末被装在该孔（44a、48）中，

良导体部分（43）的与整流子端相对的近侧端与孔（44a、48）中的导电粉末相连，以及

良导体部分（43）的横截面积小于电刷主体部分（42）近侧端表面上的孔（44a、48）的横截面积。

21、如权利要求20所述的电刷，其特征在于：良导体部分43的横截面积大于所述导线（45）的横截面积。

22、如权利要求20或21所述的电刷，其特征在于：良导体部分（43）的整流子端在电刷（41）的最初使用阶段被电刷主体部分（42）所覆盖。

23、如权利要求1～22中任一项所述的电刷，其特征在于：具有最低电阻率并构成良导体部分（43）的粉末材料包括粉末颗粒（43a），该粉末颗粒至少具有一个凸起部分（43b），当良导体部分（43）热膨胀时该凸起部分能够变形。

24、如权利要求1～22中任一项所述的电刷，其特征在于：具有最低电阻率并构成良导体部分（43）的粉末材料包括粉末颗粒（43a），该粉末颗粒的外表面上镀有惰性金属（43c）。

25、一种整流式电动机，包括一个定子（14），一个容纳该定子的电机壳（1）、一个具有转轴（17）的转子（16）以及固定在所述转轴上的整流子（15），所述转子（16）被设置在电机壳中定子的内部并由电机壳转动地支承，还包括一个电刷装置（18），电刷装置具有一个与所述转子的整流子相接触并由电机壳支承的电刷（41），电刷（41）的与整流子（15）相接触的几乎整个磨耗部分（A）是由至少两种具有不同电阻率的材料构成，并且该部分沿电刷的主电流方向延伸，其特征在于：在所述磨耗部分（A）的垂直于主电流方向的横截面中，由磨耗部分中电阻率最低的材料所构成的良导体部分（43）的横截面直径（或垂直和水平尺寸）小于由电阻率高于良导体部分（43）电阻率的材料所构成的电刷主体部分（42）的横截面上的垂直和水平尺寸。

26、一种整流式电动机，包括一个定子（14），一个容纳该定子的电机壳（1）、一个具有转轴（17）的转子（16）以及固定在所述转轴上的整流子（15），所述转子（16）被设置在电机壳中定子的内部并由电机壳转动地支承，还包括一个电刷装置（18），电刷装置具有一个与所述转子的整流子相接触并由电机壳地承的电刷（41），电刷（41）的与整流子（15）相接触的几乎整个磨耗部分（A）是由至少两种具有不同电阻率的材料构成，并且该部分沿电刷的主电流方向延伸，其特征在于：在所述磨耗部分（A）的垂直于主电流方向的横截面中，由磨耗部分中电阻率最低的材料所构成的良导体部分（43）的横截面直径（或垂直和水平尺寸）小于由电阻率高于良导体部分（43）电阻率的材料所构成的电刷主体部分（42）的横截面上的垂直和水平尺寸，

一个由空气间隙构成的其电阻率高于电刷主体部分（42）材料电阻率的电阻装置（42c）被设置在电刷主体部分（42）的整流子端表面上，并且在电刷（41）的最初使用阶段该电阻装置位于电刷主体部分（42）的整流子端表面和良导体部分（43）的整流子端表面之间，

电阻装置（42c）的垂直于主电流方向的横截面的面积大于良导体部分（43）整流子端的垂直于主电流方向的横截面的面积，以及

所述的电阻装置（42c）覆盖良导体部分（43）的整流子端表面。

27、一种整流式电动机，包括一个定子（14）、一个容纳该定子的电机壳（1）、一个具有转轴（17）的转子（16）以及固定在所述转轴上的整流子（15），所述转子（16）被设置在电机壳中定子的内部并由电机壳转动地支承，还包括一个电刷装置（18），电刷装具有一个与所述转子的整流子相接触并由电机壳支承的电刷（41）、电刷（41）的与整流子（15）相接触的几乎整个磨耗部分（A）是由至少两种具有不同电阻率的材料构成，并且该部分沿电刷的主电流方向延伸，

其特征在于：在所述磨耗部分（A）的垂直于主电流方向的横截面中，由磨耗部分中电阻率最低的材料所构成的良导体部分（43）的横截面直径（或垂直和水平尺寸）小于由电阻率高于良导体部分（43）电阻率的材料所构成的电刷主体部分（42）的横截面上的垂直和水平尺寸，

所述良导体部分包括一些其电阻率低于电刷主体部分（42）材料电阻率的细长导体，以及

这些细长导体分散在电刷主体部分（42）中并沿主电流方向延伸。

28、一种整流式电动机，包括一个定子（14）、一个容纳该定子的电机壳（1）、一个具有转轴（17）的转子（16）以及固定在所述转轴上的整流子（15），所述转子（16）被设置在电机壳中定子的内部并由电机壳转动地支承，还包括一个电刷装置（18），电刷装置具有一个与所述转子的整流子相接触并由电机壳支承的电刷（41），电刷（41）的与整流子（15）相接触的几乎整个磨耗部分（A）是由至少两种具有不同电阻率的材料构成，并且该部分沿电刷的主电流方向延伸，

其特征在于：在所述磨耗部分（A）的垂直于主电流方向的横截面中，由磨耗部分中电阻率最低的材料所构成的良导体部分（43）的横截面直径（或垂直和水平尺寸）小于由电阻率高于良导体部分（43）电阻率的材料所构成的电刷主体部分（42）的横截面上的垂直和水平尺寸，

在电刷主体部分（42）的与束子端表面相对的近侧端表面上有一个孔（43a、48），在磨耗部分的垂直于主电流方向的横截面中，该孔（44a、48）的横截面面积小于电刷主体部分（42）的横截面面积，

由电阻率低于电刷主体部分（42）材料电阻率的材质所构成的一根导线（45）通过电刷主体部分（42）中的孔（44a、48）插入电刷主体部分（42）中，

电阻率低于电刷主体部分（42）材料电阻率的导电粉末被装在电刷主体部分的所述孔（44a、48）中，

良导体部分（43）的与整流子端相对的近侧端与孔（44a、48）中的导电粉末相连，以及

良导体部分（43）的横截面面积小于电刷主体部分（43）近侧端表面上孔（44a、48）的横截面面积。

29、一种整流式电动机，包括一个定子（14），一个容纳该定子的电机壳（1）、一个具有转轴（17）的转子（16）以及固定在所述转轴上的整流子（15），所述转子（16）被设置在电机壳中定子的内部并由电机壳转动地支承，还包括一个电刷装置（18），电刷装置具有一个与所述转子的整流子相接触并由电机壳支承的电刷（41）、电刷（41）的与整流子（15）相接触的几乎整个磨耗部分（A）是由至少两种具有不同电阻率的材料构成，并且该部分沿电刷的主电流方向延伸，

其特征在于：在所述磨耗部分（A）的垂直于主电流方向的横截面中，由磨耗部分中电阻率最低的材料所构成的良导体部分（43）的横截面直径（或垂直和水平尺寸）小于由电阻率高于良导体部分（43）电阻率的材料所构成的电刷主体部分（42）的横截面上的垂直和水平尺寸，以及

构成良导体部分（43）的上述具有最低电阻率的材料包括粉末颗粒（43a），该粉末颗粒至少具有一个凸起部分（43b），当良导体部分（43）热膨胀时该凸起部分能够变形。

30、一种整流式电动机，包括一个定子（14），一个容纳该定子的电机壳（1）、一个具有转轴（17）的转子（16）以及固定在所述转轴上的整流子（15），所述转子（16）被设置在电机壳中定子的内部并由电机壳转动地支承，还包括一个电刷装置（18），电刷装置具有一个与所述转子的整流子相接触并由电机壳支承的电刷（41）、电刷（41）的与整流子（15）相接触的几乎整个磨耗部分（A）是由至少两种具有不同电阻率的材料构成，并且该部分沿电刷的主电流方向延伸，

其特征在于：在所述磨耗部分（A）的垂直于主电流方向的横截面中，由磨耗部分中电阻率最低的材料所构成的良导体部分（43）的横截面直径（或垂直和水平尺寸）小于由电阻率高于良导体部分（43）电阻率的材料所构成的电刷主体部分（42）的截面上的垂直和水平尺寸，以及

构成良导体部分（43）的具有最低电阻率的上述材料包括其表面镀有惰性金属（43c）的粉末颗粒（43a）。

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