CN111953120B - 直流电动机刷握组件 - Google Patents

Abstract

提供一种直流电动机刷握组件。母线与每个刷握接合，并与正极电刷电连接。转子在比刷握更靠第一方向的位置处具有：线圈；以及突出部，其沿径向向外方向延伸并将线圈与换向器部段电连接。每个电刷具有端面面向径向向外方向的预定部，母线具有端部面向径向向内方向的接合部，并且接合部的端部定位成比预定部更靠径向向外方向。电刷具有面向第一方向的端部，母线具有面向第二方向的端部，并且母线面向第二方向的端部定位成比电刷面向第一方向的端部更靠第二方向。每个突出部具有面向第二方向的端部，并且母线面向第一方向的端部定位成比突出部面向第二方向的端部更靠第二方向。

Description

直流电动机刷握组件

技术领域

本公开涉及具有电刷的直流电动机的一部分，更具体而言，涉及刷握组件，所述刷握组件包括刷握以及靠近刷握的构件。

背景技术

一些具有电刷的电动机具有如下所述的结构。具有电刷的电动机包括：转子；三个正极电刷和三个负极电刷；六个刷握，所述刷握与电刷一一对应；以及母线。

转子围绕预定轴线可旋转地安装，并且在其外周表面上包括作为电导体的换向器部段。电刷是沿径向向外方向从转子向外定位的电导体。刷握以允许电刷向内突出并与换向器滑动接触的方式容纳电刷。

在轴向方向中的一个方向的刷握后面的位置处，转子具有：线圈，所述线圈用于产生磁力；以及突出部，所述突出部将线圈与换向器部段电连接。突起沿径向向外方向延伸。母线是与每个刷握接合并与正极电刷电连接的电导体。

这种具有电刷的电动机在韩国专利公开第101904644号中有描述。

所述包括三个正极电刷和三个负极电刷的具有电刷的电动机与具有少于三个正极电刷和少于三个负极电刷的电动机相比，每个电刷的电流密度较低。较低的电流密度可以延长电刷的使用寿命。然而，本发明人发现了以下所述的挑战。

在如上所述的具有电刷的电动机中，母线布置在紧邻突出部的径向向外位置处、即以面对每个突出部的径向外端的方式定位。如果具有电刷的电动机的旋转由于启动开关故障或一些其他原因而持续超过期望的时间段，由此产生的离心力或热量可能会导致突出部被离心力损坏。

这种损坏可能会使突出部与母线接触。由于突出部与线圈之间以及母线与正极电刷之间的电连接，突出部与母线之间的接触会形成意外的异常闭合电路。异常闭合电路的形成可能会导致诸如持续通电、漏电或扭矩减小等问题。

发明内容

本公开是在这些发现的基础上完成的。本公开的目的是，即使突出部由于离心力而受到损坏，也可降低突出部与母线接触的可能性。

根据本公开的直流电动机刷握组件包括：转子；电刷，所述电刷包括多个正极电刷和多个负极电刷；刷握；以及母线。在下文中，将预定轴线的纵长方向定义为轴向方向，将轴向方向中的一个方向定义为第一方向，将轴向方向中的另一个方向定义为第二方向，将径向地朝向轴线的方向定义为径向向内方向，并且将径向地远离轴线的方向定义为径向向外方向。

转子围绕轴线可旋转地安装在轴线上，并且在转子的外周表面上包括作为电导体的多个换向器部段。电刷是沿径向向外方向从转子向外定位的电导体。刷握与电刷对应，并且以允许电刷径向向内突出并与换向器部段滑动接触的方式容纳电刷。母线是具有与刷握接合的接合部并与正极电刷电连接的电导体。

转子在比刷握更靠第一方向的位置处具有：线圈，所述线圈用于产生磁力；以及突出部，所述突出部是沿径向向外方向延伸并且将线圈与换向器部段电连接的电导体。

母线如下所述地布置。接合部面向径向向内方向的端部定位成比每个电刷的预定部面向径向向外方向的端面更靠径向外侧。母线面向第二方向的端部定位成比电刷面向第一方向的端部更靠第二方向。母线面向第一方向的端部定位成比突出部面向第二方向的端部更靠第二方向。

根据本公开，母线的接合部面向径向向内的端部定位成比每个电刷的预定部面向径向向外方向的端面更靠径向外侧，并且该布置使得电刷和母线能够避免彼此干涉。因此，母线面向第二方向的端部可以定位成比电刷面向第一方向的端部更靠第二方向。该布置有助于在第二方向上将整个母线定位成远离突出部。因此，母线面向第一方向的端部定位成比每个突出部面向第二方向的端部更靠第二方向。该布置防止母线被放置于在径向向外方向上紧邻每个突出部的向外位置处、即在面向每个突出部并且在径向向外方向上从突出部向外的位置处。在该布置中，即使突出部受到离心损坏，突出部也不太可能与母线接触。

由于母线面向第二方向的端部定位成比每个电刷面向第一方向的端部更靠第二方向，因此，母线以电刷和母线在径向向内的方向上观察时彼此重叠的位置关系装配在刷握组件中。这种布置允许减小刷握组件的轴向尺寸，从而提高刷握组件在直流电动机中的可安装性。

附图说明

在附图中：

图1是从第二方向观察时的根据第一实施方式的刷握组件的剖视图；

图2是沿图1所示的线II﹣II剖取的剖视图；

图3是图2的一部分的放大图；

图4是从第二方向观察时的彼此分离的母线和刷握的侧视图；

图5是从第二方向观察时的母线和刷握的侧视图；

图6是刷握组件和组件周围的剖视图；

图7是从第二方向观察时的根据第二实施方式的刷握组件的剖视图。

具体实施方式

现在将参考附图，对本公开的实施方式进行描述。然而，本公开不限于这些实施方式。本公开可以在不脱离本公开的范围的情况下进行适当的修改。

[第一实施方式]

图6是根据本实施方式的刷握组件91和组件91的周围的剖视图。除了刷握组件91以外，发动机起动器100(直流电动机)包括：传动轴101、小齿轮102、壳体103、离合器104、杆105、行星齿轮106、内齿轮107、开关108、螺栓109、永磁体110、齿圈111、中心轴承112、轭部113、贯穿螺栓114以及电枢轴115。然而，起动器100中除刷握组件91之外的组件与本领域已知的组件类似，因此将不再进行描述。

图1是根据本实施方式的刷握组件91的侧视图。刷握组件91包括：转子10；母线20；电刷30，所述电刷30包含三个正极电刷30﹢和三个负极电刷30﹣；总共六个刷握50；以及板60。直流电动机的电刷保持架组件91还包括引线28和导线23、63。母线20具有长边部22和短边部25。在本实施方式中，短边部25对应于本公开中的接合部。每个刷握50都具有凹陷的接合槽52。

在下文中，将预定轴线X的纵长方向定义为轴向，将轴向方向中的一个方向定义为第一方向Di，而将轴向方向中的另一个方向定义为第二方向Dii。将朝向轴线X的方向定义为径向向内方向Da，而将径向远离轴线X的方向定义为径向向外方向Db。将径向向内方向Da和径向向外方向Db定义为径向方向。将轴线X的周向的切线方向定义为横向方向Ds。

转子10围绕轴线X可旋转地安装在轴线X上。每个电刷30都是电导体，并且在径向向外方向Db上从转子10向外定位。更具体而言，正极电刷30﹢和负极电刷30﹣围绕轴线X交替地间隔。

刷握50是诸如树脂的绝缘体，并且与电刷30一一对应。每个刷握50具有沿径向向内方向Da开口的封闭底部圆筒的形状，并且以允许刷30沿径向向内方向Da突出的方式容纳刷30。刷握50的接合槽52形成在其面向第一方向Di的端面50i中。接合槽52沿横向方向Ds延伸，并且在第一方向Di和面向横向方向Ds的刷握50的两侧处开口。

母线20是电导体，并且从轴向方向(Di、Dii)观察时大致呈C形。更具体而言，母线20具有通过从十二边形中去除一个长边部22而形成的大致C形，在该十二边形中，短边部25和长边部22沿周向交替。短边部25具有比长边部22短的周向长度。每个弯曲的短边部25装配在接合槽52中，并且与接合槽52的两个内侧表面接合。稍后将对弯曲和接合进行详细描述。

板60是具有中心孔的盘状的电导体。板60在刷握50的面向第二方向Dii的端部处与刷握50接合。

引线28、母线20、导线23和正极电刷30﹢形成向转子10供给直流电流的电源电路的正极侧的一部分。更具体而言，引线28电连接到母线20，并且母线20经由导线23电连接到正极电刷30﹢。

负极电刷30-、导线63和板60形成向转子10供给直流电流的电源电路的负极侧(接地侧)的一部分。更具体而言，负极电刷30﹣经由导线63电连接到板60。

图2是从横向方向Ds观察时的刷握组件91的剖视图。更具体而言，图2示出了沿图1中所示的线II﹣II剖取的剖视图。刷握组件91还包括弹簧40和框架70。转子10包括：轴11；基部13；多个换向器部段15；多个突出部16；以及多个线圈17。框架70包括主框架77和端框架71。在端框架71与轴11之间具有轴承72。每个电刷30具有电刷主要部31和突出部34。在本实施方式中，电刷主要部31对应于本公开中电刷的预定部。每个刷握50具有电刷室51和弹簧室54。

主框架77是沿径向向外方向Db从线圈17向外定位的圆柱形的电导体。端框架71是沿径向向外方向Db从母线20、刷握50和板60向外定位的圆柱形的电导体，其中，其底部在面向第二方向Dii的端部处封闭。端框架71的面向第一方向Di的端部装配到主框架77的面向第二方向Dii的端部。端框架71的内底表面与板60邻接。主框架77、端框架71和板60中的每一个都处于接地电位。

电刷室51是用于容纳电刷30的空间，而弹簧室54是用于容纳弹簧40的空间。电刷室51在轴向方向(Di、Dii)上的宽度与电刷30在轴向方向(Di、Dii)上的宽度大致相同，并且比弹簧室54在轴向方向(Di、Dii)上的宽度大。因此，在刷握50中，弹簧室54沿轴向方向(Di、Dii)两侧的壁比电刷室51沿轴向(Di、Dii)两侧的壁更厚。接合槽52形成在该厚壁中。

从横向方向Ds观察时，电刷主要部31大致呈矩形。突出部34从电刷主要部31的沿轴向方向(Di、Dii)的长度的中间起在径向向外方向上延伸。电刷主要部31具有面向径向向外方向Db的端面31b，并且弹簧40放置在端面31b与刷握50的内底表面之间。每个弹簧40面向径向向内方向Da的端部围绕突出部34。弹簧40在轴向方向(Di、Dii)上的宽度比电刷30在轴向方向(Di、Dii)上的宽度小。弹簧40沿径向向内方向Da推压电刷30，以使电刷30面向径向向内方向Da的端面与换向器部段15滑动接触。

形成转子10的部件(11、13～17)作为一个单元围绕轴线X旋转。更具体而言，轴11由轴承72可旋转地支承。基部13是诸如树脂之类的圆柱形的绝缘体，并且通过压配固定到轴11。每个换向器部段15都是电导体，并且固定到基部13的外周。

在本实施方式中，换向器部段15的数量约为20到30，并且换向器部段15沿周向间隔开并且围绕轴线X布置。基部13插设在换向器部段15之间，并且基部13与换向器部段15彼此电绝缘。在转子10旋转时，换向器部段15交替地与正极电刷30﹢及负极电刷30﹣滑动接触。

突出部16是与换向器部段15一一对应的电导体。每个突出部16电连接并且固定到对应的换向器部段15面向第一方向Di的端部。突出部16定位成比刷握50更靠第一方向，并且在径向向外方向Db上延伸。

每个线圈17的一个端部电连接到一个突出部16，而另一个端部电连接到另一个突出部16。换言之，每个线圈17具有：经由其突出部16与第一换向器部段15电连接的端部；以及经由其突出部16与第二换向器部段15电连接的端部。当第一换向器部段15与正极电刷30﹢滑动接触，并且第二换向器部段15与负极电刷30﹣滑动接触时，电流从端部流向端部。相反地，当第一换向器部段15与负极电刷30﹣滑动接触，并且第二换向器部段15与正极电刷30﹢滑动接触时，电流从端部流向端部。

以这种方式，转子10的旋转使电流流过线圈17。电流引发磁力。该磁力与固定到主框架77的内周表面的永磁体110的磁力协配，以向转子10施加扭矩。

图3是图2的一部分的放大图。接合槽52在轴向方向(Di、Dii)上的深度比母线20在轴向方向(Di、Dii)上的宽度大。因此，母线20沿轴向方向(Di、Dii)装配在接合槽52中。刷握50在面向第一方向Di的端面50i上具有凸起部53，该凸起部53以部分地覆盖在第一方向Di上开口的接合槽52的方式形成。该覆盖防止母线20意外地从接合槽52中出来。

现在将对母线20的布置进行描述。短边部25面向径向向内方向Da的端部25a定位成比电刷主要部31面向径向向外方向Db的端面31b更靠径向向外方向Db。在该布置中，即使电刷30和母线20在径向方向(Da、Db)上彼此偏移，也可以避免相互干涉。因此，母线20面向第二方向Dii的端部20ii可以定位成比电刷30面向第一方向Di的端部30i更靠第二方向Dii。

该布置有助于在第二方向Dii上将整个母线20定位成远离突出部16。因此，母线20面向第一方向Di的端部20i可以定位成比每个突出部16面向第二方向Dii的端部16ii更靠第二方向Diii。该布置防止母线20被放置于在径向向外方向Db上紧邻每个突出部16的向外位置处、即在面向每个突出部16并且在径向向外方向Db上从突出部16向外的位置处。

短边部25面向径向向内方向的Da的端部25a定位成比弹簧40面向径向向内方向的Da的端部40a更靠径向向外方向Db，并且短边部25面向径向向外方向Db的端部25b定位成比弹簧40面向径向向外方向Db的端部40b更靠径向向内方向Da。因此，母线20的短边部25相对于弹簧40定位在轴向方向(Di、Dii)上。

图4是从第二方向Dii观察时的母线20和刷握50彼此分离的侧视图。从第二方向Dii观察时，短边部25弯曲。每个短边部25面向径向向内方向Da端部25a设置在短边部25的长度的中间处。每个短边部25面向径向向外方向Db的端部25b设置在短边部25的长度的两个端部处。

在本实施方式中，每个短边部25的长度的两个端部弯曲成角度。相反，两个端部之间的短边部25的一部分弯曲成曲线。短边部25在径向方向(Da、Db)上具有宽度W2、即从短边部25面向径向向内方向Da的端部25a到面向径向向外方向Db的端部25b的宽度W2，并且接合槽52具有宽度W1。在没有外力作用于母线20的自然状态下，短边部25的宽度W2比接合槽52的宽度W1大。

图5是在短边部25与接合槽52接合的状态下的母线20和刷握50的侧视图。如上所述，在自然状态下，短边部25在径向方向(Da、Db)上的宽度W2比接合槽52在径向方向(Da、Db)上的宽度W1大。因此，当短边部25接合在接合槽52中时，短边部25面向径向向内方向Da的端部25a在接合槽52的位于径向向内方向Da的内侧表面52a上与接合槽52接触，并且短边部25面向径向向外方向Db的端部25b在接合槽52的位于径向向外方向Db的内侧表面52b上与接合槽52接触。

然后，短边部25的弹性力将短边部25面向径向向内方向Da的端部25a压向接合槽52位于径向向内方向Da的内侧表面52a。弹性力还将短边部25面向径向向外Db的端部25b压向接合槽52位于径向向外方向Db的内侧表面52b。

根据本实施方式，可以实现以下的效果。如上所述，防止母线20被放置于在径向向外方向Db上紧邻突出部16的向外位置处。在该布置中，即使突出部16受到离心损坏，突出部16也不太可能与母线20接触。因此，该布置防止了诸如由突出部16与母线20之间的接触引起的异常闭合电路的形成等问题。由此，该布置防止了由于这种异常闭合电路的形成而导致的诸如连续通电、漏电或转矩减小等问题。

此外，弹簧40在轴向方向(Di、Dii)上被足够的空间包围，因为弹簧40在轴向方向(Di、Dii)上的宽度比电刷30在轴向方向(Di、Dii)上的宽度小。通过在该空间中放置母线20可以有效地利用空间。这种有效利用可以避免在径向向外方向Db上刷握组件91尺寸的增大，以及在轴向方向(Di、Dii)上刷握组件91尺寸的增大。

此外，短边部25面向径向向外方向Db的端部25b定位成比弹簧40面向径向向外方向Db的端部40b更靠径向向内方向Da，因此，正电位母线20可以定位成比母线20更靠径向向外方向Db的接地电位框架70间隔开。

根据本实施方式，还实现了以下的效果。如果在母线20的自然状态下，每个短边部25在径向方向(Da、Db)上的宽度W2比接合槽52在径向方向(Da、Db)上的宽度W1小，则短边部25与接合槽52的接合将在接合槽52的至少一个内侧表面与短边部25之间留下间隙。该间隙会导致松动。

然而，在母线20的自然状态下，本实施方式中的短边部25在径向方向(Da、Db)上的宽度W2比接合槽52在径向方向(Da、Db)上的宽度W1大。因此，当短边部25与接合槽52接合时，短边部25与接合槽52面向径向方向(Da、Db)的两个内侧表面(52a、52b)接触。然后，短边部25的弹性力将短边部25面向径向方向(Da、Db)的两个端部(25a、25b)压向接合槽52面向径向方向(Da、Db)的两侧处的内侧表面(52a、52b)。因此，母线20与接合槽52稳定地接合而没有松动。

在轴向方向(Di、Dii)上，母线20在接合槽52中的装配也稳定了母线20与接合槽52的接合。此外，刷握50在面向第一方向Di的端面50i上具有凸起部53，该凸起部53以部分地覆盖在第一方向Di上开口的接合槽52的方式形成。凸起部53还稳定了母线20与接合槽52的接合。

[第二实施方式]

现在将对第二实施方式进行描述。在本实施方式和随后的实施方式中，与先前实施方式中相同或对应的部件由相同的附图标记标注。然而，不同实施方式中的刷握组件由不同的附图标记标注。在本实施方式中，将主要描述与第一实施方式的区别。

图7是根据本实施方式的刷握组件92的侧视图。每个刷握50在其面向第一方向Di的端面上不具有接合槽52。刷握50在其面向径向向外方向Db的端面上具有接合凹部58，以代替接合槽52。接合凹部58沿横向方向Ds延伸，并且在径向向外Db和面向横向方向Ds的接合凹部58的两个端部处开口。母线20装配在接合凹部58中，并且与接合凹部58接合。

接合凹部58在轴向方向(Di、Dii)上的宽度与母线20在轴向方向(Di、Dii)上的宽度大致相同。接合凹部58在其内侧表面上从母线20沿径向向外方向Db向外的位置处具有凸起部59。凸起部59从接合凹部58向内突出(在图中轴向方向的第一方向Di上)。在没有外力作用于母线20的自然状态下，接合凹部58的底表面与凸起部59之间的间隙比短边部25在径向方向(Da、Db)上的宽度W2小。母线20布置成使得母线20面向第一方向Di的端部20i定位成比电刷30沿轴向方向(Di、Dii)的中心线30c更靠第二方向Dii。

根据本实施方式，可以实现以下的效果。整个母线20沿轴向方向(Di、Dii)定位成比电刷30的中心线30c更靠第二方向Dii，并且该布置使母线20比在第一实施方式中更远离突出部16地偏移。因此，如果突出部16受到离心损坏，则突出部16不太可能与母线20接触。

[其他实施方式]

第一实施方式或第二实施方式可以如下所述进行变形。正极电刷30﹢和负极电刷30﹣的数量可以从三个改为两个或四个以上。换向器部段15的数量20到30可以增加到30以上或减少到20以下。每个短边部25的两个纵向端部可以弯曲成曲线而不是成角度。

短边部25在径向方向(Da、Db)上的宽度W2可以比接合槽52在径向方向(Da、Db)上的宽度W1小。接合槽52在轴向方向(Di、Dii)上的深度可以比母线20在轴向方向(Di、Dii)上的宽度小。能够以使母线20面向第一方向Di的端部20i在第一方向Di上不超过突出部16面向第二方向Dii的端部16ii的程度，使母线20在第一方向Di上从接合槽52突出。

Claims (7)

1.一种直流电动机刷握组件(91、92)，将预定的轴线(X)的纵长方向定义为轴向方向，将所述轴向方向中的一个方向定义为第一方向(Di)，将所述轴向方向中的另一个方向定义为第二方向(Dii)，将径向地朝向所述轴线的方向定义为径向向内方向(Da)，并且将径向地远离所述轴线的方向定义为径向向外方向(Db)，所述直流电动机刷握组件包括：

转子(10)，所述转子围绕所述轴线可旋转地安装在所述轴线上，并且在所述转子(10)的外周表面上包括作为电导体的多个换向器部段(15)；

电刷(30)，所述电刷是包括多个正极电刷(30﹢)和多个负极电刷(30﹣)的电导体，并且所述电刷在径向向外方向上定位在所述转子的外侧；

刷握(50)，所述刷握与所述电刷对应，并且所述刷握以允许所述电刷沿径向向内方向突出并与所述换向器部段滑动接触的方式容纳所述电刷；以及

母线(20)，所述母线是具有与所述刷握接合的接合部(25)的电导体，并且所述母线与所述正极电刷电连接，

所述转子在比所述刷握更靠所述第一方向的位置处具有：线圈(17)，所述线圈构成为产生磁力；以及突出部(16)，所述突出部是沿径向向外方向延伸并且将所述线圈电连接到所述换向器部段的电导体，其中

所述母线布置成使得所述接合部面向所述径向向内方向的端部(25a)定位成比所述电刷的预定部(31)面向所述径向向外方向的端面(31b)更靠所述径向向外方向，所述母线面向所述第二方向的端部(20ii)定位成比所述电刷面向所述第一方向的端部(30i)更靠所述第二方向，并且所述母线面向所述第一方向的端部(20i)定位成比所述突出部面向所述第二方向的端部(16ii)更靠所述第二方向，

所述预定部(31)是与沿所述径向向内方向推压所述电刷的弹簧(40)抵接的部分。

2.如权利要求1所述的直流电动机刷握组件，其特征在于，

每个所述刷握容纳所述弹簧(40)，并且所述弹簧在所述轴向方向上的宽度比所述电刷在所述轴向方向上的宽度小，并且

所述母线布置成使得所述接合部面向所述径向向内方向的端部(25a)定位成比所述弹簧面向所述径向向内方向的端部(40a)更靠所述径向向外方向，并且所述接合部面向所述径向向外方向的端部(25b)定位成比所述弹簧面向所述径向向外方向的端部(40b)更靠所述径向向内方向。

3.如权利要求1或2所述的直流电动机刷握组件，其特征在于，

将所述轴线的周向的切线方向定义为横向方向(Ds)，

所述刷握在面向所述第一方向的端面(50i)上具有沿所述横向方向延伸的接合槽(52)，并且所述接合部与所述接合槽接合。

4.如权利要求3所述的直流电动机刷握组件，其特征在于，

所述接合槽在所述轴向方向上的深度比所述接合部在所述轴向方向上的宽度大。

5.如权利要求3所述的直流电动机刷握组件，其特征在于，

从所述轴向方向观察时，所述接合部弯曲，

当将所述径向向内方向和所述径向向外方向两者定义为径向方向时，在没有外力作用于所述母线的自然状态下，所述接合部在所述径向方向上的宽度(W2)比所述接合槽在所述径向方向上的宽度(W1)大，并且

在所述接合部与所述接合槽接合的情况下，所述接合部在所述接合槽面向所述径向方向的两侧处与所述接合槽的内侧表面邻接。

6.如权利要求4所述的直流电动机刷握组件，其特征在于，

从所述轴向方向观察时，所述接合部弯曲，

当将所述径向向内方向和所述径向向外方向两者定义为径向方向时，在没有外力作用于所述母线的自然状态下，所述接合部在所述径向方向上的宽度(W2)比所述接合槽在所述径向方向上的宽度(W1)大，并且

在所述接合部与所述接合槽接合的情况下，所述接合部在所述接合槽面向所述径向方向的两侧处与所述接合槽的内侧表面邻接。

7.如权利要求1或2所述的直流电动机刷握组件，其特征在于，

所述母线布置成使得所述母线面向所述第一方向的端部(20i)定位成比从所述电刷沿所述轴向方向的中心线(30c)更靠所述第二方向。