CN108462288A - 电机及其端盖组件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电机端盖组件，包括端盖本体，所述端盖本体内部底面设有电路板以及与所述电路板电连接但分离设置的电刷装置。本申请提供的电机端盖组件，将电路板与电刷装置分离设置，电刷产生的热量不会直接传导至电路板，对电路板的影响较小，可以有效降低电路板的温度。

Description

电机及其端盖组件

技术领域

本发明涉及一种电机端盖组件，尤其涉及一有刷电机的端盖组件及具有该端盖组件的有刷电机。

背景技术

电机端盖是一种与电机机壳安装配合，有效防止空气中的灰尘和水汽进入电机内部的电机主要零部件。现有的直流有刷电机中，装设电刷用的圆环形刷架通常设于电机的端盖上，刷架上安装电路板，电感等电子元件安装在电路板上，电刷工作时产生的热量及振动通常会由刷架传递至电路板上，这通常会使电路板的温度升高，电路板发生老化变形。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种有效降低电路板温度的电机端盖组件及具有该端盖组件的电机。

本发明的实施方式提供一种电机端盖组件，包括端盖本体，所述端盖本体内部底面设有电路板以及与所述电路板电连接但分离设置的电刷装置。

作为一种优选方案，所述端盖本体内部中心设置有用于支撑电机转轴的轴承座，所述电刷装置包括刷架及设置于所述刷架上的电刷，所述电路板及所述刷架均呈弧形并围绕所述轴承座的外周设置。

作为一种优选方案，所述电路板和所述刷架组成围绕轴承座的环形，所述电路板和所述刷架在电机轴向上不重合。

作为一种优选方案，所述端盖本体内部包括电路板安装部及刷架安装部，所述电路板容置于所述电路板安装部内，所述刷架安装部包括两个设于端盖本体内部底面上的凸棱，所述刷架的端部由所述两凸棱支撑。

作为一种优选方案，所述刷架的底面上设有若干将刷架安装至所述端盖本体的安装脚，所述刷架安装部的底壁上设有与刷架安装脚对应的适配孔，所述刷架安装脚穿过对应的适配孔并焊接在所述端盖本体上。

作为一种优选方案，所述电路板上设有若干电子元件以形成电机控制单元和滤波单元，所述电机控制单元用于控制电机的运行，所述滤波单元用于过滤电路中电磁干扰。

作为一种优选方案，所述电路板包括强电流区及弱电流区，所述强电流区与端盖本体之间涂覆有绝缘散热胶，所述弱电流区与端盖本体之间设置绝缘垫。

作为一种优选方案，所述电刷装置包括两个电刷，所述两个电刷之间的周向间隔在55°～65°之间或85°～95°之间，且所述电刷的延伸方向相对于电机半径方向偏移10°以内。

本发明的实施例还提供一种电机端盖组件，包括端盖本体，所述端盖本体内部设有用于安装电子元件的电路板及若干电刷，所述电刷设置于所述电路板上。

作为一种优选方案，所述电路板上设有若干电子元件以形成电机控制单元和滤波单元，所述电机控制单元用于控制电机的运行，所述滤波单元用于过滤电路中电磁干扰。

作为一种优选方案，所述电路板包括强电流区及弱电流区，所述强电流区与端盖本体之间涂覆有绝缘散热胶，所述弱电流区与端盖本体之间设置绝缘垫。

作为一种优选方案，所述电路板采用铝基板，所述电路板上强电流区与端盖本体之间涂覆有绝缘散热胶，所述电路板上的弱电流区与端盖本体之间设置绝缘垫。

本发明的实施例还提供一种有刷电机，包括定子、绕所述定子旋转的转子和上中任一项所述的电机端盖组件。

本发明实施例的一种端盖组件，将电路板与电刷装置分离设置，电刷产生的热量不会直接传导至电路板，对电路板的影响较小，可以有效降低电路板的温度。本发明实施例的另一种端盖组件，将电刷直接安装于电路板上，所述电路板可以采用散热效果较好、可以耐高温的材料，以便快速的将电刷产生的热量散发出去，以加强散热效果，也可以有效降低电路板的温度。

附图说明

附图中：

图1是本发明第一实施例提供的电机端盖组件的立体图。

图2是图1所示电机端盖组件的立体分解图。

图3是图1所示电机端盖组件另一方向的立体分解图。

图4是图1所示电机端盖组件的俯视图。

图5是本发明第二实施例提供的电机端盖组件的俯视图。

图6是本发明第三实施例提供的电机端盖组件的俯视图。

图7是本发明第四实施例提供的电机端盖组件的立体图。

图8是图7所示电机端盖组件的立体分解图。

图9是图7所示电机端盖组件的俯视图。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。

需要说明的是，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。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。

还需要说明的是，本实施例中的上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

第一实施例

请参考图1，本发明第一实施例提供的电机端盖组件10应用于一有刷直流电机中，所述电机还包括定子(图未示)和转子(图未示)。所述定子包括机壳、设置于机壳内壁的磁铁。本实施方式中，所述电机为6极电机，即定子包括形成6个定子磁极的6块磁铁。所述机壳的轴向一端具有开口，所述电机端盖组件10用于固定于机壳的轴向开口端，有效防止空气中的灰尘和水汽进入电机内部。所述转子包括转轴、固定于转轴上的铁心和换向器、以及缠绕于铁心上并与换向器的换向片电连接的绕组(图未示)。

所述电机端盖组件10包括端盖本体20，所述端盖本体20内部底面设有电路板40以及与所述电路板40电连接但分离设置的电刷装置30，所述电路板40还通过连接器70与电机外部的供电电源连接及/或与控制单元进行通信。

请一并参考图2至图4，所述电刷装置30包括刷架31和设于所述刷架31上与所述换向器配合的两个电刷32。所述刷架31为弧形板，其由绝缘材料制成，所述两个电刷32之间周向间隔60°布置于所述刷架31的顶面上，所述刷架31的底面上设有若干用于将刷架31安装至所述端盖本体20的安装脚33。所述安装脚33包括支撑部330及突出部332，刷架31安装于所述端盖本体20上时，所述支撑部330抵持端盖本体20，所述突出部332伸出端盖本体20外侧。所述电刷32均沿所述电机的径向延伸，分别通过设于所述刷架31底面或者内部的导电片35与电路板40电连接。在电机组装完成的状态下，所述电刷32的末端与转子的换向器滑动接触。所述刷架31上于导电片35的末端设有操作孔36，所述操作孔36为通孔。

所述电路板40设置于端盖本体20上，其也概呈弧形，在电机组装完成的状态下，所述电路板40与所述电刷装置30大致形成一个完整的圆环，本实施方式中所述电路板与所述电刷装置30在电机的轴向上不重叠。所述电路板40连接于连接器70与电刷装置30之间，其顶面可以设有若干电子元件以形成电机控制单元、滤波单元等电子线路，所述电机控制单元用于控制电机的运行，如可以依据控制单元提供的目标转速信号输出对应占空比的脉冲宽度调制信号以控制电机的转速。所述滤波单元连接在电机外部的供电电源与所述电刷32之间，用于过滤电路中电磁干扰。所述滤波单元包括若干电感49及电容48等，电容48可以用于吸收并滤除换向器与电刷32间产生的电火花，减少对换向器与电刷32的烧蚀，电感49可以用于抑制电枢换向时产生的电磁干扰窜回电路，所述电感49可以采用环形磁芯的电感也可以采用I型磁芯的电感。所述电路板40上，电感49及电容48多采用插件电感及插件电容，因为电路板40工作时流过电感49及电容48的电流较大，电感49及电容48上会产生较大的热量，而电机控制单元中使用的多为贴片元件，产生的热量较少，故本发明的实施例中，将电容48及电感49等大功率电子元器件集中布置于电路板40的一端，形成强电流区42，而其他的小功率电子元器件如贴片元件集中布置于电路板40的另一端，形成弱电流区43。

所述端盖本体20大概呈圆形，本实施方式中，所述端盖本体20由散热性能较好的金属材料如铝制成，其内部中心设置有朝向端盖内侧突出的圆筒形的轴承座22，端盖本体20的周缘设有向盖体内部轴向凸起的侧壁23。所述侧壁23与电机机壳配合，以将电机端盖组件10安装于机壳上。所述转子的转轴由设于端盖本体20和电机壳体轴向封闭端上的轴承支承(图未示)，从而使得转子可相对定子转动。所述端盖本体20内部包括沿所述轴承座22周向并排设置的概呈弧形的电路板安装部25及刷架安装部26，本实施方式中，所述刷架安装部26对应的圆心角的度数大于60°，所述电路板安装部25对应的圆心角的度数小于300°。所述电路板40容置于所述电路板安装部25内，所述刷架31设于所述刷架安装部26上。

所述刷架安装部26包括两个设于端盖本体20内部底面上的凸棱264。该两凸棱264连接于所述轴承座22的周缘与所述端盖本体20的侧壁23之间。在将刷架31安装于端盖本体上时，所述刷架31的端部由所述两凸棱24支撑。所述刷架安装部26的底壁上设有与刷架安装脚33一一对应的适配孔267，所述适配孔267的孔壁在所述端盖本体20上形成凸台268。安装刷架31时，所述刷架安装脚33的支撑部330抵持所述凸台268，所述突出部332穿过对应的适配孔267伸出端盖本体20外侧，并焊接在所述端盖本体20上。具体的，如可通过超声波焊接或者其他方式，使安装脚33的突出部332变形固定在端盖本体20上。所述安装脚33的支撑部330的高度与所述凸台268的高度之和与所述凸棱264的高度大致相等，以稳固支撑所述刷架31。所述刷架31装设于所述凸棱264上，便于电刷32的末端与转子的换向器接触。所述刷架安装部26的底壁上还设有若干散热孔265，所述散热孔265通常采用条形长槽孔，开设于电刷32的正下方，能及时的将电刷32工作时产生的热量散发出去，降低电刷32的工作温度，延长电刷32的使用寿命。所述刷架安装部26的底壁上还设有操作孔266，所述操作孔266为通孔，所述操作孔266位于刷架上连接电刷32的导电片35与电路板40上的电感49的接合处下方，并与刷架31上的操作孔36连通，在将电感49与导电片35连接时，操作件通过所述操作孔266、36抵顶导电片35，方便电感49与导电片35的碰焊。

所述电路板安装部25的底壁上设有与固定安装电路板40的螺钉90配合的若干安装槽252，本实施方式中为3个。所述电路板40通过所述螺钉90接触所述端盖本体20，从而接地。所述电路板安装部25的底壁上对应电路板40上安装的电容48、电感49等插件元件的针脚位置设有相应的避位槽254，在电路板40安装于所述电路板安装部25内后，电容48及电感49等插件元件的针脚容置于所述避位槽254以防止所述针脚接触端盖本体20。所述端盖本体20上对应电路板40的强电流区42设有散热片255，其他实施方式中，电路板40上强电流区42的背面与端盖本体20之间还可以涂覆绝缘散热胶以加强散热效果。所述电路板40上的弱电流区43的背面与端盖本体20之间还可以设置绝缘垫50将所述电路板40与所述端盖本体20有效绝缘。所述端盖本体20对应所述电路板安装部25的部分底面为封闭面。在电路板安装部25内装配好电路板40后，所述电路板40上可以涂覆防水胶进行密封。

所述端盖本体20的侧壁上还固定一连接器70，所述连接器70用于在电路板40与电机的外部供电电源之间传输电源，优选的，进一步在电路板40与控制单元之间传输控制信号。所述连接器70包括固定于端盖本体20上的绝缘本体72，固定于绝缘本体72上的若干导电端子74及与导电端子74电连接的线缆75，所述导电端子74穿过所述电路板40上对应的通孔并焊接于电路板40上，所述电路板40上与所述连接器70的导电端子74对应的位置也设有避位槽254，所述导电端子伸出电路板40的部分容置于相应的避位槽254内。本实施例中，所述导电端子74包括两个电源端子和一控制信号端子。其他实施例中，所述导电端子74也可以包括多个控制信号端子，例如包括两个电源端子和两个控制信号端子。

本发明的实施方式中，所述电路板40和电刷装置30分离设置于端盖本体20上，电流流过电刷，由于电刷与换向器之间的换向摩擦、电火花等原因导致电刷温度升高，换向过程中电刷的振动这些影响都不会直接影响电路板40，所述电路板40可以采用比较便宜的电木板材料制作，降低电机的成本。而且电路板40和电刷装置30设于端盖本体20的同一侧，如共同设于端盖本体20的内部，端盖结构更加简单，将电刷装置30与电路板40连接时操作更为方便。

本实施方式中，所述电路板40上的元器件均布设于电路板40的顶面上，而且电路板40上根据流过元器件的电流大小分为强电流区和弱电流区，端盖本体20上针对电路板40的强电流区和弱电流区设有不同的散热结构，在控制电机成本的同时可以到达有效的散热。

第二实施例

请参考图5，本发明第二实施例的电机端盖组件200的立体图，本实施方式中与图1所示电机端盖组件10相同的元件采用相同的标号。所述第二实施例中电机端盖组件200的结构与第一实施例的电机端盖组件10结构基本相同，不同点在于，第二实施例中，所述两个电刷32的延伸方向相对于电机的径向顺时针偏移。本领域技术人员可以理解，所述电刷32的延伸方向也可具有一定的调节范围，如所述电刷32的延伸方向相对于电机的径向偏移±10°范围内，均可有效的与换向器配合实现换向。本领域的技术人员还可以理解，电刷装置30上，所述两个电刷32之间周向间隔的角度在一定的调节范围内均可有效的与换向器配合实现换向，如本实施方式中，所述有刷电机具有六个定子磁极，所述两个电刷32之间的周向间隔在60°±5°的范围内，即在55°至65°之间均可以保持较好的换向效果。

第三实施例

请参考图6，为本发明第三实施例的电机端盖组件300立体图。本实施方式中与图1所示电机端盖组件10相同的元件采用相同的标号。本实施方式中，端盖本体20、电路板40及电刷装置30的结构与第一实施例结构类似，在此不再赘述；不同点在于，本实施方式中，所述电机为4极电机，即电机具有4个定子磁极，所述两个电刷32之间周向间隔的角度为90度。所述端盖本体20上，安装所述电刷装置30的安装部26对应的圆心角大于90度；所述安装电路板40的安装部25对应的圆心角小于270度。其他实施方式中，所述端盖本体20上安装电路板40的安装部25对应圆心角的角度根据电刷装置30中两个电刷32之间周向间隔的角度可以进行调整。

第四实施例

请参考图7-9，为本发明第四实施例的电机端盖组件400的示意图。与第一实施方式不同，本实施方式中，所述电机端盖组件400中不再设置刷架，电刷直接安装于电路板上。

所述电机端盖组件400包括端盖本体420、设于端盖本体420内部的用于安装电子元件的电路板440、连接电路板440与电机外部供电电源及控制单元的连接器470及两个电刷432，所述两电刷432直接安装于所述电路板440上。

端盖本体420大概呈圆形，本实施方式中，所述端盖本体20可由散热性能较好的金属材料如铝制成，其内部中心设置有朝向端盖内侧突出的圆筒形的轴承座422，端盖本体420的周缘设有向盖体内部轴向凸起的侧壁423。所述侧壁423与电机机壳配合，以将电机端盖组件400安装于机壳上。所述端盖本体420内部包括沿所述轴承座22周向设置的概呈圆环形的电路板安装部425。

所述电路板440采用散热效果较佳的铝基板。所述电路板440为环形电路板，所述端盖本体420内电路板安装部425对应的圆心角等于360度。所述电路板440包括设置于电路板不同位置的强电流区442及弱电流区443。所述强电流区442内设有电刷432、电感490及电容480等元件。所述弱电流区443用于安装贴片元件等小功率器件。所述两个电刷432之间周向间隔60度。所述两个电刷432分别通过导电片435与强电流区442的电感49连接。所述导电片435设置于所述电路板440的顶面。所述电路板440上在所述导电片435与电感490的接合处下方及/或导电片435与所述电刷432的接合处下方设有操作孔466。所述操作孔466为通孔，操作件通过所述操作孔466抵顶导电片435，方便碰焊。本实施方式中，所述端盖本体420的底面为封闭面，所述电路板440通过若干螺钉495固定于所述端盖本体420的底面上。所述电路板440通过所述螺钉495接触所述端盖本体420，从而接地。所述端盖本体420的底壁上对应电路板440上安装的电容480及电感490等元件的针脚的位置设有相应的避位槽454，在电路板440安装于所述端盖本体420后，电容480及电感490等插件元件的针脚容置于所述避位槽454内以防止所述针脚接触所述端盖本体420。所述端盖本体420上对应电路板440的强电流区设有散热片，其他实施方式中，电路板440上强电流区的背面与端盖本体420之间还可以涂覆绝缘散热胶以加强散热效果。较佳的，在电路板440的弱电流区及端盖本体之间还可以设置绝缘垫450。在端盖本体420上装配好电路板440后，所述电路板440上可以涂覆防水胶进行密封。

所述连接器470设于所述端盖本体420的侧壁上，用于在电路板440与电机的外部供电电源之间传输电源，优选的，进一步在电路板440与及控制单元之间传输控制信号。所述连接器470包括固定于端盖本体420上的绝缘本体472，固定于绝缘本体472上的若干导电端子474及与导电端子474电连接的线缆475，所述导电端子474穿过所述电路板440上对应的通孔并焊接于电路板440上，所述端盖本体420内对应所述导电端子474也设有避位槽454，所述导电端子474伸出电路板440的部分容置于相应的避位槽454内。本实施例中，所述导电端子474包括两个电源端子和一控制信号端子。其他实施例中，所述导电端子474也可以包括多个控制信号端子，例如包括两个电源端子和两个控制信号端子。

电机工作时，电流流过电刷、与换向器换向摩擦，电刷温度升高，虽然本实施方式中电刷装设于所述电路板上，但由于所述电路板采用铝基板，具有较高的强度及较好的耐高温性，电路板不易发生老化变形。

其他实施方式中，所述两个电刷432之间周向间隔的角度可以具有一定的调节范围，如所述两个电刷432之间的周向间隔可在60°±5°范围之内，所述电刷432相对于电机径向还可以偏移±10°。本领域技术人员可以理解，根据电机的定子磁极数量的不同，两个电刷之间周向间隔的角度还可以为其他值，如90°、120°或180°等，两个电刷之间周向间隔的角度还可以在±5°的调节范围内进行调整。

本领域技术人员可以理解，电机中设置电刷的数量也不限于两个，在其他可替换实施方式中，电刷的数量还可以为4个或6个，根据所述电刷的数量及其占用的端盖本体的面积，所述电路板及安装电路板的电路板安装部所对应的圆心角的角度可以相应调整，该角度可以为90°～360°之间。当该角度为360°时，所述端盖组件上不单独设置刷架，电刷直接安装在电路板上，所述电路板需采用散热效果较好的材料制作。值得注意的是，本说明书及权利要求书中所述的电刷与电刷之间的间隔角度应当是指电刷沿电机径向延伸的中心线之间的间隔角度。

本发明实施例中采用的端盖组件，可将电路板与电刷装置分离设置，电刷产生的热量不会直接传导至电路板，对电路板的影响较小，电路板可以采用比较经济的电木材料。当电刷安装于电路板上时，所述电路板可以采用散热效果较好、可以耐高温的材料，以便快速的将电刷产生的热量散发出去，以加强散热效果。而且电机中不再设置刷架，简化电刷的安装操作，可以进一步降低生产制造的成本。本发明实施例的电机可安装于散热风扇中，用于驱动例如叶轮等负载。

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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电机端盖组件，包括端盖本体，所述端盖本体内部底面设有电路板以及与所述电路板电连接但分离设置的电刷装置。

2.如权利要求1所述的电机端盖组件，其特征在于，所述端盖本体内部中心设置有用于支撑电机转轴的轴承座，所述电刷装置包括刷架及设置于所述刷架上的电刷，所述电路板及所述刷架均呈弧形并围绕所述轴承座的外周设置。

3.如权利要求2所述的电机端盖组件，其特征在于，所述电路板和所述刷架组成围绕轴承座的环形，所述电路板和所述刷架在电机轴向上不重合。

4.如权利要求2所述的电机端盖组件，其特征在于，所述端盖本体内部包括电路板安装部及刷架安装部，所述电路板容置于所述电路板安装部内，所述刷架安装部包括两个设于端盖本体内部底面上的凸棱，所述刷架的端部由所述两凸棱支撑。

5.如权利要求4所述的电机端盖组件，其特征在于，所述刷架的底面上设有若干将刷架安装至所述端盖本体的安装脚，所述刷架安装部的底壁上设有与刷架安装脚对应的适配孔，所述刷架安装脚穿过对应的适配孔并焊接在所述端盖本体上。

6.如权利要求4所述的电机端盖组件，其特征在于，所述电路板上设有若干电子元件以形成电机控制单元和滤波单元，所述电机控制单元用于控制电机的运行，所述滤波单元用于过滤电路中电磁干扰。

7.如权利要求6所述的电机端盖组件，其特征在于，所述电路板包括强电流区及弱电流区，所述强电流区与端盖本体之间涂覆有绝缘散热胶，所述弱电流区与端盖本体之间设置绝缘垫。

8.如权利要求4所述的电机端盖组件，其特征在于，所述电刷装置包括两个电刷，所述两个电刷之间的周向间隔在55°～65°之间或85°～95°之间，且所述电刷的延伸方向相对于电机半径方向偏移10°以内。

9.一种电机端盖组件，包括端盖本体，所述端盖本体内部设有用于安装电子元件的电路板及若干电刷，所述电刷设置于所述电路板上。

10.如权利要求9所述的电机端盖组件，其特征在于，所述电路板上设有若干电子元件以形成电机控制单元和滤波单元，所述电机控制单元用于控制电机的运行，所述滤波单元用于过滤电路中电磁干扰。

11.如权利要求10所述的电机端盖组件，其特征在于，所述电路板包括强电流区及弱电流区，所述强电流区与端盖本体之间涂覆有绝缘散热胶，所述弱电流区与端盖本体之间设置绝缘垫。

12.如权利要求10所述的电机端盖组件，其特征在于，所述电路板采用铝基板，所述电路板上强电流区与端盖本体之间涂覆有绝缘散热胶，所述电路板上的弱电流区与端盖本体之间设置绝缘垫。

13.一种有刷电机，包括定子、绕所述定子旋转的转子和如权利要求1-12中任一项所述的电机端盖组件。