CN107154708B - 电刷装置及应用该电刷装置的电机 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种电刷装置，包括电路板、至少两根电刷、用于连接外部电源的电源接线端和串接于对应电源接线端与对应电刷之间的供电支路，所述电刷装置还包括连接于供电支路与地之间的电磁干扰抑制器，所述电磁干扰抑制器为导体芯、壳体和填充介质构成的轴向电容，所述壳体套设于所述导体芯上，所述填充介质填充于所述导体芯和壳体之间。另，本发明还提供一种应用所述电刷装置的电机。所述电刷装置使得电机运作时产生噪音小。

Description

电刷装置及应用该电刷装置的电机

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种电刷装置及应用该电刷装置的电机。

背景技术

有刷直流电机包括定子和可旋转地安装到定子的转子，所述转子包括转轴、固定到转轴的换向器、转子铁芯和绕制在转子铁芯并与换向器的换向片电连接的转子绕组。所述定子包括电刷装置，电刷装置具有电刷以与换向片摩擦接触实现电接触。电机运转时，转子相对定子高速转动，频繁变换极性的转子线圈会引起高频信号，而该高频信号由电机辐射出去造成整个电机的电磁干扰(EMI)较大。

为了抑制电机的电磁干扰，目前通常的做法是在电刷装置安装滤波电路，以减小电机对电机外部产生电磁干扰。但是，由于电机的体积都比较小，电刷的耦合效应依然会对电机的供电电路、电机外部产生电磁干扰。因此，如何更好的减小电机对供电电路和电机外部产生电磁干扰成为本领域技术人员研究的重要课题之一。

发明内容

鉴于以上情况，本发明提供一种减小噪音和震动的电刷装置。

另，还有必要提供一种应用所述电刷装置的电机。

一种电刷装置，包括电路板、至少两根电刷、用于连接外部电源的电源接线端和串接于对应电源接线端与对应电刷之间的供电支路，所述电刷装置还包括连接于供电支路与地之间的电磁干扰抑制器，所述电磁干扰抑制器为导体芯、壳体和填充介质构成的轴向电容，所述壳体套设于所述导体芯上，所述填充介质填充于所述导体芯和壳体之间。

一种电机，包括外壳、转子组件、定子组件、换向器、端盖装置和电刷装置，所述转子组件和定子组件安装于所述外壳中，所述端盖装置安装于所述外壳一侧，所述电刷装置包括电路板、至少两根电刷、用于连接外部电源的电源接线端和串接于对应电源接线端与对应电刷之间的供电支路；

所述电刷装置还包括连接于供电支路与地之间的电磁干扰抑制器，所述电磁干扰抑制器为导体芯、壳体和填充介质构成的轴向电容，所述壳体套设于所述导体芯上，所述填充介质填充于所述导体芯和壳体之间。

作为一种优选方案，所述转子组件包括转轴和转子铁芯，所述转轴一端转动地容置于所述外壳中，另一端依次穿过所述转子铁芯和换向器，并转动地容置于所述端盖装置中；

所述换向器安装于所述转轴上，所述换向器与所述转子组件电连接，所述换向器与所述电刷装置滑动连接，以将所述转子组件电连接到一外部电源。

作为一种优选方案，所述端盖装置包括端盖部和轴承座，所述电刷装置安装于所述端盖部上，所述轴承座用于容置一轴承以支撑所述转子组件转动地容置于其中。

作为一种优选方案，所述端盖部两侧分别开设第一容置腔、第二容置腔和通孔，所述通孔与所述第一容置腔和第二容置腔贯通所述第一容置腔设置轴承座容置部，所述轴承座包括板体和设置于所述板体的轴套，所述板体嵌设于所述第一容置腔和第二容置腔的底壁之间，所述轴套容置于所述轴承座容置部中。

作为一种优选方案，所述壳体经所述电路板的地线及所述板体接地。

作为一种优选方案，所述电刷装置还包括至少两个电感，所述每一电感串联于所述对应的供电支路，所述两个电感相对平行的容置于所述第一容置腔中，所述两个电感位于所述轴承座容置部两侧。

作为一种优选方案，所述第二容置腔设置换向器容置部和至少两个电刷架，所述换向器容置部与所述轴承座容置部相贯通并同轴设置，所述换向器容置于所述换向器容置部。

作为一种优选方案，所述两个电刷架相对所述换向器容置部中心对称的设置于所述换向器容置部周侧，每一电刷架与所述换向器容置部贯通，以便所述电刷装置滑动地电连接于所述换向器。

作为一种优选方案，所述电刷装置包括至少一热敏开关，所述热敏开关串联于电刷与电磁干扰抑制器之间。

作为一种优选方案，所述第二容置腔底部还设置若干卡扣部，所述若干卡扣部与所述第二容置腔的底壁与侧壁共同形成一容置空间，所述若干卡扣部卡持于所述热敏开关以将所述热敏开关固定于所述容置空间中。

作为一种优选方案，所述板体上设置若干触片，所述电路板一侧设置地线，其中若干触片穿过所述第一容置腔连接于所述地线，其它若干触片连接于所述外壳。

作为一种优选方案，所述电刷装置包括感应器组件，所述感应器组件安装于所述电路板一侧，所述感应器组件包括霍尔元件，所述霍尔元件通过安装于所述电路板上的电路连接至所述外部电源。

作为一种优选方案，所述端盖部上开设至少两个贯穿所述端盖部并与所述第一容置腔和第二容置腔贯通的通孔，所述板体上开设于所述通孔同轴的配合孔，所述电磁干扰抑制器容置于所述同轴的通孔和配合孔中。

本发明的电机通过在电刷装置每一条供电支路串接一个电磁干扰抑制器，并将所述电磁干扰抑制器设置于本体上背离所述延伸部的位置，使得所述电路抗电磁干扰的能力更强。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式的电机的装配图。

图2为图1所示电机的部分分解图。

图3为图1所示端盖装置与电刷装置的装配图。

图4为图3所示电机的端盖装置和电刷装置的部分分解图。

图5为图2所示电机的端盖装置和电刷装置另一角度的部分分解图。

图6为图3所示端盖装置与电刷装置沿VI-VI的剖视图。

图7为图1所示电机的部分剖视图。

图8为图1所示电机的辐射性EMI和传导性EMI测试结果图。

图9为图1所示传统电机的辐射性EMI和传导性EMI测试结果图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1及图2，本发明较佳实施方式提供一种电机100，本实施方式中，所述电机100为有刷电机。所述电机100包括外壳10、转子组件30、定子组件40、换向器50(请参阅图3)、端盖装置60和电刷装置80。所述转子组件30和定子组件40安装于所述外壳10内。所述换向器50安装于所述转子组件30上，并随所述转子组件30转动。所述端盖装置60安装于所述外壳10一端，所述电刷装置80与所述换向器50滑动地电连接。

本实施方式中，所述外壳10为一端开口的筒状结构，其封闭端安装有用于容许所述转子组件30转动地容置于其中的轴承(图未示)，另一端设置一开口(未标号)。

所述转子组件30包括转子铁芯34和受电机转子铁芯34驱动的转轴32。所述转轴32一端转动地安装于所述外壳10上的轴承中，另一端转动地安装于所述端盖装置60。所述转子铁芯34容置于所述定子组件40中，所述转子铁芯34上缠绕有绕组(图未示)。本实施方式中，所述定子组件40包括至少两个永磁体。所述转子组件30与所述定子组件40配合产生相互作用的磁场使所述转子组件30在所述定子组件40中转动。

请一并参阅图3，所述换向器50安装于所述转轴32上，所述换向器50与所述转子组件30上的绕组电连接，所述换向器50还与所述电刷装置80滑动连接，以将所述绕组电连接到一外部电源。本实施方式中，所述换向器50可转动地安装于所述端盖装置60中。

请一并参阅图4及图5，所述端盖装置60用于支撑所述转子组件30旋转并用于支撑所述电刷装置80。所述端盖装置60包括端盖部61及成型于所述端盖部61内的轴承座68。所述端盖部61用于承载所述电刷装置80的元件，所述轴承座68用于支撑所述转子组件30转动地容置于其中。本实施方式中，所述端盖部61与所述轴承座68采用一体成型，以保证所述端盖部61与所述轴承座68保持相对位置固定，转子组件30在转动过程中有更好的稳定性。

可以理解，所述端盖部61与所述轴承座68的成型过程可以为，将成型的轴承座68放入一注塑机，然后在轴承座68上注塑出将所述轴承座68镶嵌于其内的端盖部61。本实施方式中，所述端盖部61为塑料件，所述轴承座68为铸铁等硬质耐磨材料制成。

本实施方式中，所述端盖部61大体呈长方体结构，其两侧分别开设用于容置所述电刷装置80的第一容置腔612和第二容置腔613(请参阅图6)。所述端盖部61上还开设至少两个贯穿所述端盖部61并与所述第一容置腔612和第二容置腔613贯通的通孔615。

所述第一容置腔612的底部向背离所述第二容置腔613的方向延伸出轴承座容置部63，本实施方式中，所述轴承座容置部63用于安装所述轴承座68，所述轴承座容置部63为中空圆柱体结构，所述轴承座容置部63的内部结构与所述轴承座68的形状相匹配，以使所述轴承座68固设于所述轴承座容置部63中。所述轴承座容置部63背离所述第一容置腔612的一端设置一安装孔631，所述安装孔631用于容置所述一轴承685，所述轴承685用于协助固定所述转轴32转动地容置于其中。

所述第二容置腔613的底部向背离所述第一容置腔612的方向延伸出换向器容置部64和至少两个电刷架65。本实施方式中，所述换向器容置部64大体为中空圆柱体结构，其与所述轴承座容置部63相贯通并同轴设置。所述换向器容置部64用于容置所述换向器50。本实施方式中，所述两个电刷架65相对所述换向器容置部64中心对称的设置于所述换向器容置部64周侧。每一电刷架65与所述换向器容置部64贯通。以便所述电刷装置80滑动地电连接于所述换向器50。

所述第二容置腔613底部还设置若干卡扣部66，本实施方式中，所述若干卡扣部66与所述第二容置腔613的底壁与侧壁共同形成一容置所述电刷装置80部分元件的容置空间。在其它实施方式中，所述容置空间也可以为从所述底壁或侧壁单独延伸的具有容置空间的结构形成。

所述端盖部61一侧沿径向背离所述端盖部61的方向延伸出收容部67，所述收容部67一端面与所述第一容置腔612的底壁平行设置。所述收容部67与所述第一容置腔612配合，用于承载所述电刷装置80。

所述轴承座68包括板体681和设置于所述板体681大体中间位置的轴套683。所述板体681嵌设于所述第一容置腔612和第二容置腔613的底壁之间，并使得所述轴套683与所述轴承容置部63和换向器容置部64贯通并同轴。所述板体681上设置若干触片6812和若干支撑件6813。本实施方式中，每一触片6812通过将所述板体681预设位置的延伸部折叠形成，本实施方式中，所述延伸部位于所述板体681的大致四个角的位置。所述触片6812连接至所述外壳10，以实现接地。本实施方式中，其中若干触片6812穿过所述第一容置腔612连接于所述电刷装置80，其它若干触片6812连接于所述外壳10。所述每一支撑件6813垂直于所述板体681延伸，每一支撑件6813一端穿过所述第一容置腔612的底壁连接于所述电路板81，以将所述电路板81支撑固定于所述第一容置腔612中。本实施方式中，每一支撑件6813通过将所述板体681冲裁后弯折形成。在本发明其它实施方式中，所述支撑件6813也可以通过焊接、铆接、粘接等方式固定于所述板体681上。

所述板体681上还开设于所述电磁干扰抑制器87数量相同的配合孔(未标号)，每一配合孔与其中一通孔615同轴。每一配合孔用于容许其中一电磁干扰抑制器87穿过其中，从而与所述对应的通孔615配合，固定所述对应的电磁干扰抑制器87并实现所述电磁干扰抑制器87接地。

所述电刷装置80包括电路板81、若干电刷83、安装于电路板上的两个电感L、至少一个热敏开关86、两个电磁干扰抑制器87、电容88、感应器组件89和若干电源接线端90。本实施方式中，所述电路板81包括相对设置的第一端面811(请参阅图5)和第二端面812。

本实施方式中，所述电路板81包括安装于所述第一容置腔612中的本体814和设置于所述本体814一侧并安装于所述收容部67上的延伸部815。本实施方式中，所述本体814的形状与所述端盖部61的形状大体相同。所述若干触片6812的一端穿过所述第一容置腔612的底壁连接于所述本体814。

所述每一电刷83对应安装于其中一电刷架65中，所述电刷83一端滑动地电连接于所述换向器50，另一端分别连接于其中一供电支路85的一端。本实施方式中，所述电刷83个数为两个，所述两个电刷83的安装位置呈180度角。

本实施方式中，所述其中一供电支路85包括其中一电刷83(正极电刷)、其中一个电感L、热敏开关86、其中一个电磁干扰抑制器87、作为正极的电源接线端90。所述另一供电支路85包括另一电刷83(负极电刷)、另一电感L、另一电磁干扰抑制器87和作为负极的电源接线端90。

可以理解，所述每一供电支路85的电子元件可通过电线电连接，这些电线包括印刷于电路板81所述第一端面811和第二端面812上的布线851及连接至电刷83的导电线。这些布线851优选为铜箔，并可根据电路板81上元件的位置及电路板81的布线851规范确定布设轨迹，如轨迹可为直线或折线等，也可在电路板81的第一端面811和第二端面812上换层布设。

所述热敏开关86安装于所述第二容置腔613中，所述若干卡扣部66卡持于所述热敏开关86以将所述热敏开关86固定。所述热敏开关86设置于连接正极接线端和正极电刷之间的支路上，一端连接于其中一电刷83，另一端电连接于所述其中一电磁干扰抑制器87。

本实施方式中，所述两个电感L相对平行的容置于所述第一容置腔612中，所述两个电感L位于所述轴承座容置部63两侧。

所述每一电磁干扰抑制器87容置于对应的所述通孔615中，其中一电磁干扰抑制器87一端电连接于其中一个电感L，另一端电连接于负极电刷83，所述另一电磁干扰抑制器87一端电连接于另一个电感L，另一端电连接于所述热敏开关86。

所述每一电磁干扰抑制器87包括导体芯871、套设于所述导体芯871上的壳体873和填充于所述导体芯871和壳体873之间的填充介质875。所述壳体873、导体芯871及填充介质875形成轴向电容，所述壳体873与所述导体芯871为该轴向电容的两极。所述导体芯871穿过所述壳体873后，一端通过所述电路板81上的布线851电连接于所述对应的电感L，另一端电连接于所述电刷83或热敏开关86。所述填充介质875为非导电材料制成，所述填充介质875填充于所述导体芯871与所述壳体873之间，以使所述导体芯871与所述壳体873同心设置。本实施方式中，所述壳体873为中空圆柱体，所述壳体873靠近所述电感L的一端通过贴合于所述本体814上的地线(图未示)连接于所述对应的若干触片6812以实现接地。所述壳体873固设于所述通孔615中，并与所述电路板81上的接地线及板体681连接实现接地。所述电机100产生的电磁干扰通过所述电磁干扰抑制器87与所述端盖部61和地线接地。进一步的，所述两个电磁干扰抑制器87位于所述本体814背离所述延伸部815的一侧。

可以理解，所述导体芯871与所述壳体873为轴向电容的相对电极，而该电容结构相较于未设电容结构时可减小所述电机的接地阻抗。

本实施方式中，所述电容88的数量为三个，其中一个电容88连接于所述正负两个电源接线端90之间，其它每一电容88一端连接其中一供电支路85，另一端连接地线上，以实现更好的滤波效果。

所述感应器组件89包括霍尔元件891和电路893，所述霍尔元件891通过所述电路板81上的电路893电连接于所述其中两个电源接线端90以接收电源。本实施方式中，所述电源接线端90的数量为4个，其中两个电源接线端90分别连接于所述两个供电支路85，另两个电源接线端90分别连接于所述电路893两端。

请一并参阅图6，所述端盖装置60安装于所述外壳10开设开口的一端，使所述电刷83容置于所述端盖装置60与外壳10之间。所述转轴32依次穿过所述转子铁芯34、换向器50、安装于所述轴承座68中的轴承中。所述若干电源接线端90容置于所述收容部67中。

请参阅图7，图中A线条表示本发明的电机100的其中一个电刷83产生EMI的辐射路线图，从图中可以看出，图示电刷83产生的EMI经过电磁干扰抑制器87的引导，经由所述板体681接入外壳10中，EMI的扩散路径沿设计路线进行，避免了对其它电子元件的干扰。

请一并参阅图8及图9，图8与图9分别为传统电机与本发明的提供的电机100的辐射性(radiated)EMI测试结果图和传导性(conducted)EMI测试结果图。具体的，图中A为辐射性(radiated)EMI测试结果曲线。其中横轴单位为吉赫兹(GHz)，表示电机的EMI频率。纵轴单位是分贝微伏每米(dBuV/m)，表示电机EMI的振幅。纵轴的数值越小，表示电机的EMI抑制效果越好。具体的，如当所述电机的EMI频率为1.5GHz和4.5GHz时，本发明所述电机100的噪音大致分别为50dB和35dB，而传统电机的噪音大致分别为60dB和55dB。可见，在使用了本发明电磁干扰抑制器87后，可有效降低噪音，使电机运行更稳定可靠。

本发明的电机100通过在电刷装置80每一条供电支路85串接一个电磁干扰抑制器87，并将所述电磁干扰抑制器87设置于本体814上背离所述延伸部815的位置，使得所述电路抗电磁干扰的能力更强，并且，所述电磁干扰抑制器87为垂直于所述电路板81和端盖部61的轴向电容，电刷产生的EMI经过电磁干扰抑制器的引导，经由所述板体接入外壳中，进一步有效避免了电磁辐射产生的影响。

以上所述，仅为本发明的较佳实施方式，并非是对本发明作任何形式上的限定。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种电机，包括外壳、转子组件、定子组件、换向器、端盖装置和电刷装置，所述转子组件和定子组件安装于所述外壳中，所述端盖装置安装于所述外壳一侧，其特征在于：所述电刷装置包括电路板、至少两根电刷、用于连接外部电源的电源接线端和串接于对应电源接线端与对应电刷之间的供电支路；所述电刷装置还包括至少两个电感，每一所述电感串联于所述对应的供电支路；

所述电刷装置还包括连接于供电支路与地之间的电磁干扰抑制器，所述电磁干扰抑制器为导体芯、壳体和填充介质构成的轴向电容，所述壳体套设于所述导体芯上，所述填充介质填充于所述导体芯和壳体之间，所述导体芯的一端电连接其中一个电感，另一端电连接其中一个电刷，所述电磁干扰抑制器的壳体接地，

所述端盖装置进一步包括一板体，所述电磁干扰抑制器沿电机的轴向穿过所述板体，并经由所述板体接入所述外壳实现接地，所述至少两个电感位于所述板体的轴向一侧，所述至少两根电刷位于所述板体的轴向另一侧。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述转子组件包括转轴和转子铁芯，所述转轴一端转动地容置于所述外壳中，另一端依次穿过所述转子铁芯和换向器，并转动地容置于所述端盖装置中；

所述换向器安装于所述转轴上，所述换向器与所述转子组件电连接，所述换向器与所述电刷装置滑动连接，以将所述转子组件电连接到一外部电源。

3.如权利要求2所述的电机，其特征在于：所述端盖装置包括端盖部和轴承座，所述电刷装置安装于所述端盖部上，所述轴承座用于容置一轴承以支撑所述转子组件转动地容置于其中。

4.如权利要求3所述的电机，其特征在于：所述端盖部两侧分别开设第一容置腔、第二容置腔和通孔，所述通孔与所述第一容置腔和第二容置腔贯通，所述第一容置腔设置轴承座容置部，所述轴承座包括板体和设置于所述板体的轴套，所述板体嵌设于所述第一容置腔和第二容置腔的底壁之间，所述轴套容置于所述轴承座容置部中。

5.如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述壳体经所述电路板的地线及所述板体接地。

6.如权利要求1所述的电机，其特征在于：所述板体开设有配合孔，所述电磁干扰抑制器沿电机的轴向穿过所述配合孔，并固定于所述配合孔中，所述电磁干扰抑制器的导体芯的所述一端通过所述电路板电连接对应的电感。

7.如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述第二容置腔设置换向器容置部和至少两个电刷架，所述换向器容置部与所述轴承座容置部相贯通并同轴设置，所述换向器容置于所述换向器容置部。

8.如权利要求7所述的电机，其特征在于：所述两个电刷架相对所述换向器容置部中心对称的设置于所述换向器容置部周侧，每一电刷架与所述换向器容置部贯通，以便所述电刷装置滑动地电连接于所述换向器。

9.如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述电刷装置包括至少一热敏开关，所述热敏开关连接于电刷与电磁干扰抑制器之间。

10.如权利要求9所述的电机，其特征在于：所述第二容置腔底部还设置若干卡扣部，所述若干卡扣部与所述第二容置腔的底壁与侧壁共同形成一容置空间，所述若干卡扣部卡持于所述热敏开关以将所述热敏开关固定于所述容置空间中。

11.如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述板体上设置若干触片，所述电路板一侧设置地线，其中一部分触片穿过所述第一容置腔连接于所述地线，剩余部分的触片连接于所述外壳。

12.如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述电刷装置包括感应器组件，所述感应器组件安装于所述电路板一侧，所述感应器组件包括霍尔元件，所述霍尔元件通过安装于所述电路板上的电路连接至所述外部电源。

13.如权利要求4所述的电机，其特征在于：所述端盖部上开设至少两个贯穿所述端盖部并与所述第一容置腔和第二容置腔贯通的通孔，所述板体上开设与所述通孔同轴的配合孔，所述电磁干扰抑制器容置于同轴的所述通孔和配合孔中。

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