CN112421326A - 电机电刷快速更换组件 - Google Patents

Abstract

一种电机电刷快速更换组件，包括电刷单元和电弹簧触头。所述电刷单元包括载体以及壳体和电刷。所述电弹簧触头连接到电设备。所述电刷单元中的每一个被配置为可移除地附接到所述电设备，以接触所述电弹簧触头中的一个。所述电刷单元由此提供与所述电设备的机械连接和电连接。所述电刷单元被配置成避免需要单独附接到电设备和从电设备拆卸的单独电引线。这种设计提供了可由机器人设备或操作者执行的直接移除和更换。

Description

电机电刷快速更换组件

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年8月22日提交的美国专利申请No.16/547,710的权益，并且通过引用将其全部内容合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及一种电机电刷组件，并且更具体地，涉及被配置为可从电设备快速移除和替换的电机电刷组件。

背景技术

电设备中的电刷在固定接触表面和移动接触表面之间传递电流。在使用期间，电刷抵接电设备中的导电表面以提供电连接。由于电刷和导电表面之间的相对运动，电刷随着时间而被磨损。一旦电刷被减小到低于预定尺寸，就应该移除并更换电刷，以确保有足够的电连接。

电刷可封装在被配置为附接到电设备的组件中。封装可以包括弹簧，以施加保持电刷与导电表面接触的力。封装还包括供应电力的一个或多个电引线。在更换封装期间，用户需要将电引线从电设备断开，并将封装从电设备断开并移除。更换新封装包括将电引线连接到插座和将封装安装在电设备中。

连接和断开电引线增加了更换封装所需的时间。当没有安装电刷时，电设备不能操作，因此停机时间减慢了生产并降低了效率。此外，对于自动化生产设施，连接和断开电引线可能不能由机器人设备执行。相反，需要一名受过培训的技术人员更换封装。这会进一步降低效率并增加工艺成本。

提供该文的背景技术部分是为了将本发明的实施例置于技术和操作环境中，以帮助本领域技术人员理解其范围和效用。除非明确指出，否则仅包括在背景技术部分中的任何陈述都不被认为是现有技术。

发明内容

为了向本领域技术人员提供基本理解，以下给出了本公开的简要概述。该发明内容不是本公开的广泛概述，并且不旨在标识本发明的实施例的关键/关键元素或者描绘本发明的范围。该发明内容的唯一目的是以简要形式给出本文公开的一些概念，作为稍后给出的更详细描述的前序。

一个方面涉及一种用于安装在电设备的插座内的电机电刷快速更换组件，所述电机电刷快速更换组件包括多个柔性电弹簧触头，每个所述电弹簧触头包括伸长形状，其第一端被配置成安装到所述电设备，且其第二端被定位成在所述插座内向外。所述电机电刷快速更换组件还包括多个电刷单元，每个所述电刷单元包括：载体，其被配置成接合所述电设备并且延伸穿过所述插座；导电壳体，其安装到所述载体，所述壳体包括插座和接触表面；以及电刷，其安装在所述插座中，并且其第一端从所述插座向外远离所述载体延伸，所述电刷抵接所述接触表面并且电连接到所述接触表面。每个所述电刷单元的尺寸被设置成适于装配在所述电设备的一个所述插座内，所述载体的尺寸被设置成延伸穿过所述插座并且用于使所述壳体的所述接触表面抵接所述电弹簧触头的所述第二端。

在另一方面，所述弹簧触头由铍铜构成。

在另一方面，所述弹簧触头的所述第二端是由重叠部分形成的折叠部。

在另一方面，所述壳体上的所述接触表面与所述插座间隔开。

在另一方面，所述壳体还包括远离所述插座延伸的臂，并且所述接触表面定位在该臂上。

在另一方面，所述壳体还包括偏置构件，该偏置构件安装到所述臂并且向所述电刷施加偏置力。

在另一方面，所述壳体还包括插脚，所述插脚被定位成远离所述插座，并且所述接触表面被定位成远离所述插脚。

一个方面涉及一种用于电抵接电设备内的导电表面的电机电刷快速更换组件。所述电机电刷快速更换组件包括多个柔性电弹簧触头，其被配置为在所述导电表面附近安装到所述电设备。所述电机电刷快速更换组件还包括多个电刷单元，每个所述电刷单元包括：载体；导电壳体，其安装到所述载体，所述壳体包括插座和接触表面；以及电刷，其安装在所述插座中，其第一端从所述插座向外远离所述载体延伸，并且所述电刷抵接所述接触表面并且电连接到所述接触表面。所述电刷单元被配置成安装到所述电设备，所述壳体的所述接触表面被定位成抵接所述弹簧触头，并且所述电刷的所述第一端被定位成抵接所述导电表面。

在另一方面，所述壳体的所述接触表面被定位成远离所述插座，使得所述接触表面与所述电刷间隔开。

在另一方面，所述电弹簧触头包括在第二端处的两层重叠构造，所述第二端抵接所述壳体的所述接触表面，并且所述第一端包括单层构造。

在另一方面，所述第二端包括折叠部。

在另一方面，所述载体包括一个或多个突片，所述一个或多个突片连接到所述电设备以保持所述电刷单元安装到所述电设备。

在另一方面，所述电刷和所述壳体从所述载体的一侧向外延伸。

一个方面涉及一种将快速更换电刷单元附接到电设备的方法。该方法包括：将所述电刷单元插入到所述电设备中的插座中；使所述电刷单元的壳体的电接触表面抵接暴露在所述插座内的电弹簧触头的端部；使所述电刷单元的电刷的第一端抵接电设备内的导电表面；将所述电刷单元的载体与所述电设备固定在一起，并且保持所述电刷单元相对于所述电设备的位置；以及在所述电刷的所述第一端抵靠所述电设备内的所述导电表面时，在所述电接触表面处接收来自所述电弹簧触头的电流，并将所述电流经由所述电刷单元的所述壳体传递到所述电刷中。

在另一方面，所述方法还包括使所述弹簧触头抵接所述电刷的所述接触表面，并使所述弹簧触头弯曲。

在另一方面，所述方法还包括使所述电弹簧触头中的折叠部抵接所述壳体的所述电接触表面。

在另一方面，所述方法还包括使偏置构件抵接所述电刷的第二端，并迫使所述电刷的第一端抵靠所述电设备内的所述导电表面。

在另一方面，所述方法还包括将所述电流经由所述偏置构件传递到所述电刷中。

在另一方面，所述方法还包括使所述电刷滑动穿过所述插座并保持所述电刷与所述壳体电连接。

在另一方面，所述电刷单元是第一电刷单元，所述方法还包括：使第二快速更换电刷单元与所述电设备接触；使所述第二电刷单元的第二电接触表面抵接第二电弹簧触头的端部；在所述第二电接触表面处接收来自所述第二电弹簧触头的电流；以及将所述电流经由所述第二电刷单元传递到所述电设备内的所述导电表面。

附图说明

现在将在下文中参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明不应被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例以使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员完全传达本发明的范围。相同的附图标记在整个说明书中表示相同的元件。

图1是定位成与电设备上的电弹簧触头接合的一对电刷单元15的分解示意图。

图2是电刷单元的后透视图。

图3是电刷单元的前透视图。

图4是电刷单元的部分分解透视图。

图5是定位在电设备的插座处的电刷单元的部分分解透视图。

图6是定位在电设备的插座处的图6的电刷单元的侧视图。

图7是定位在电设备的插座中的电弹簧触头的侧视图。

图8是安装在电设备的插座中的电刷单元的侧视图，并且电弹簧触头抵接壳体。

图9是图8的电弹簧触头的近视图，其中电弹簧触头的第二端抵接壳体。

图10是将快速更换电刷单元附接到电设备的方法的流程图。

具体实施方式

如图1示意性所示，本申请涉及一种电机电刷快速更换组件10，其包括电刷单元15和配置成与电设备100一起使用的电弹簧触头50。电刷单元15包括具有壳体30和电刷40的载体20。电弹簧触头50连接到电设备100，例如电动工具或发电机。每个电刷单元15被配置为可移除地附接到电设备100，以接触电弹簧触头50中的一个。因此，电刷单元15提供了与电设备100的机械连接和电连接。电刷单元15被配置成避免需要单独附接到电设备100和从电设备100拆卸的单独电引线。这种设计提供了可由机器人设备或操作者执行的直接移除和更换。

图1示出了一对电刷单元15，每个电刷单元15都抵接安装到电设备100上的电弹簧触头50。电设备100包括两个或更多个电刷单元15以提供电路。不同的电刷单元15可以在相同或不同的时间被移除和更换。因此，本申请的范围可涉及单个电刷单元15和电触头100，或者多个电刷单元15和电触头100。

图2和图3示出了配置成与电设备100接合的电刷单元15的前视图和后视图。图4示出了电刷单元15的局部分解图。电刷单元15包括载体20、壳体30和电刷40。载体20与壳体30连接。电刷40连接到壳体30并且从壳体30向外延伸。电刷单元15被配置为当电刷单元15被安装到电设备100时保持壳体30与电弹簧触头50接合。

载体20支撑并定位壳体30，并因此支撑并定位电刷40。载体20包括背侧21和围绕周边向外延伸的外壁22。手柄23从背侧21向外延伸并且形成用于技术人员或机器人设备的把手，以在移除和/或更换期间操纵电刷单元15。一个或多个突片25沿着外壁22的外侧定位。所述一个或多个突片25提供与电设备100的卡扣锁定接合。背侧21和外壁22形成收纳壳体30的空腔。插座24被定位成收纳紧固件90以将载体20固定到壳体30。载体20可以由非导电材料构成。在一个示例中，载体20由各种热塑性材料注塑成型，包括但不限于聚乙烯、聚碳酸酯和聚苯乙烯。在一个示例中，载体20延伸穿过电设备100中的插座101，并且在安装到电设备100时保护壳体和电刷40。

壳体30通过一个或多个紧固件90安装到载体20。壳体30支撑并定位电刷40，使得电刷40保持与电设备100内的电表面接触。壳体30还在电刷40和电弹簧触头50之间形成电导管，使得电流从电弹簧触头50经由壳体30传递到电刷40。

壳体30包括壁32，壁32形成插座33，插座33的尺寸被设置为收纳电刷40。壁32可以部分地或完全地围绕插座33延伸。在一个示例中，插座33包括截面尺寸和形状与电刷40匹配的管状形状。在如图2、图3和图4所示的一个示例中，插座33和电刷40各自包括矩形截面形状。这些部件还可包括各种其它截面形状。插座33包括电刷40延伸穿过的开放的前部。插座32的背侧可以是开放的或封闭的。

壳体30包括一个或多个接触表面35，当电刷单元15被安装到电设备100时，一个或多个接触表面35被定位成抵接电弹簧触头50。接触表面35可沿着壳体30定位在不同位置处，例如沿着壁32、以及从壁32延伸的臂34。壳体30包括主体31，主体31可由多种不同的导电材料构成，包括但不限于不锈钢、镀锌钢、铜和黄铜。导线36包括电连接到壳体30的第一端和电连接到电刷41的第二端。在一个示例中，第二端连接到电刷41的与第一端41相对的第二端。导线36将电荷从壳体30传递到电刷40。

壳体30包括偏置构件39，偏置构件39向电刷40施加偏置力以保持与电设备100内的电表面103接触。在一个示例中，偏置构件39包括附接到臂34的线圈。延伸部38从线圈延伸并抵接电刷40的端部。偏置构件39施加力以保持电刷40的第一端41抵靠电表面103定位。

在一个示例中，偏置构件39还形成电导管的一部分，电流通过该电导管的一部分流到电刷40。来自电弹簧触头50的电流流过臂34并进入偏置构件39，在偏置构件39处电流流到电刷40。在另一示例中，电刷单元15不包括偏置构件39。

电刷40的尺寸被设置为适于装配到壳体30的插座32中。电刷40的端部41超出壳体30向外暴露，并且定位成抵接电设备100的导电表面103。相对的端部定位在插座33中。电刷40的尺寸可以设计成在插座33内滑动。当第一端41由于与电表面103接触而磨损时，由于偏置构件39施加的力，电刷在插座33内滑动。在一个示例中，电刷40在运动期间保持与壳体30接触以保持电连接。在另一示例中，电刷40保持连接到导线36以保持电连接。电刷40可由各种材料构成，包括但不限于石墨、碳石墨、电石墨、金属石墨、银石墨、树脂石墨和其它碳材料。

如图2、图3和图4所示，壳体30可包括插脚37。插脚37与接触表面35间隔开。

图5示出了定位成附接到电设备100的一对电刷单元15。电刷单元15的尺寸和形状被设置为适于装配在电设备100的插座101a、101b内。载体20的尺寸被设置为延伸穿过插座101a、101b并安装到电设备100。载体20保护电刷单元15上的壳体和电刷40，以及插座101a、101b内的电弹簧触头50。在一个示例中，载体20防止可能损坏电刷单元15和/或电设备100的碎屑和/或者流体进入。在一个示例中，需要两个电刷单元15来完成电设备100内的电路。

如图6所示，电弹簧触头50被定位并暴露在插座101a处，以抵接电刷单元15。电弹簧触头50的形状和尺寸可以变化。图6包括一个示例，其中电弹簧触头50靠近电刷40所接触的电表面103定位。当电刷单元15被安装到电设备100时，这种定位使得电刷40进行接触并提供电连接。

如图7所示，电弹簧触头50包括第一端51和第二端52。第一端51通过紧固件53固定到电设备100。环形端子可以定位在第一端51处并且连接到电设备100内的电线。

第二端向外延伸并且定位在插座101中。在如图8和图9所示的一个示例中，第二端52被折叠。在另一示例中，电弹簧触头50在整个长度上是单层。电弹簧触头50由导电材料构成。一个示例包括铍铜弹簧触头。其它材料包括但不限于能够向电子设备100提供电力的各种导电材料，包括但是不限于银和金。在一个示例中，电弹簧触头50包括镀层，诸如金、银或锡。在一个示例中，电弹簧触头50是柔性的并且当被电刷单元15接触时弯曲。在另一示例中，电弹簧触头50在接触期间不弯曲。

图7示出了包括插座101的电设备100的近视图，所述插座101的尺寸设置为适于收纳电刷单元15。电弹簧触头50安装到电设备100并暴露在插座101中。电设备100包括暴露在插座101中并被配置成与电刷40接合的电表面103。在一个示例中，电表面103是转子的换向器部分，其通过电刷单元15从电弹簧触头50接收电荷，以使转子承载的一个或多个绕组通电。

图8示出了安装在电设备100的插座101中的刷电单元15。在一个示例中，载体20上的突片25与电设备100上的对应突片接合，以提供卡扣配合来保持定位。载体20延伸穿过插座101并且形成屏蔽件以保护壳体30、电刷40、电弹簧触头50和电设备101的内部。电刷单元15被定位成使得电刷40的第一端41与电表面103接触。偏置构件39施加力以将电刷40偏置成与电表面103接触。电弹簧触头50的第二端52抵接壳体30。电弹簧触头50是柔性的并且弯曲以促进与壳体30的接触。

图9示出了与壳体30抵接的第二端52的近视图。在该示例中，第二端52抵接壳体30的接触表面35。第二端52可包括折叠部54，其中电弹簧触头50的远端部分具有两层构造。电弹簧触头50的近端部分可以包括单层构造。

图10示出了将电刷单元15附接到电设备100的方法。该方法包括将电刷单元15插入到电设备100中的插座101中(框200)。该插入提供了使壳体30的电接触表面35抵接暴露在插座101内的电弹簧触头50的端部51(框202)。该插入还提供了使电刷40的第一端51抵接电设备100内的导电表面103(框204)。电刷单元15的载体20与电设备100固定，以保持电刷单元15相对于电设备100的位置(框206)。当电刷单元15定位在插座101中时，在电接触面34处从电弹簧触头50接收来自电设备100的电流。电刷单元15被配置成在电刷40的第一端41抵靠电设备100内的导电表面103时将电流经由壳体30传递到电刷40中(框208)。在一个示例中，电流从壳体30经由导线36传递到电刷40。

该方法用于将单个电刷单元15安装到电设备100。可以类似的方式安装一个或多个附加电刷单元15。在一个示例中，需要将多个电刷单元15安装到电设备100以完成电路，从而使设备100工作。

电刷单元15可用于各种电设备100中。示例包括但不限于电动工具(例如电钻、电锯、研磨机、发电机)和家用电器。

为了简单和说明性的目的，通过主要参考本发明的示例性实施例来描述本发明。阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，可以在不限于这些具体细节的情况下实践本发明。在该说明书中，没有详细描述公知的方法和结构，以免不必要地与本发明相混淆。

在不脱离本发明的基本特征的情况下，可以以不同于本文具体阐述的那些方式的其他方式来实施本发明。本实施例在所有方面都被认为是说明性的而非限制性的，并且落入所附权利要求的含义和等效范围内的所有改变都旨在包含在其中。

Claims (10)

1.一种用于安装在电设备的插座内的电机电刷快速更换组件，所述电机电刷快速更换组件包括：

多个柔性电弹簧触头，每个所述电弹簧触头包括伸长形状，其第一端被配置成安装到所述电设备，且其第二端被定位成在所述插座内向外；

多个电刷单元，每个所述电刷单元包括：

载体，其被配置成接合所述电设备并且延伸穿过所述插座；

导电壳体，其安装到所述载体，所述壳体包括插座和接触表面；以及

电刷，其安装在所述插座中，并且其第一端从所述插座向外远离所述载体延伸，所述电刷抵接所述接触表面并且电连接到所述接触表面；

每个所述电刷单元的尺寸被设置成适于装配在所述电设备的一个所述插座内，所述载体的尺寸被设置成延伸穿过所述插座并且用于使所述壳体的所述接触表面抵接所述电弹簧触头的所述第二端。

2.根据权利要求1所述的电机电刷快速更换组件，其中所述弹簧触头由铍铜构成。

3.根据权利要求1所述的电机电刷快速更换组件，其中所述弹簧触头的所述第二端是由重叠部分形成的折叠部。

4.根据权利要求1所述的电机电刷快速更换组件，其中所述壳体上的所述接触表面与所述插座间隔开。

5.根据权利要求1所述的电机电刷快速更换组件，其中所述壳体还包括远离所述插座延伸的臂，并且所述接触表面定位在所述臂上。

6.根据权利要求5所述的电机电刷快速更换组件，其中所述壳体还包括偏置构件，所述偏置构件安装到所述臂并且向所述电刷施加偏置力。

7.根据权利要求1所述的电机电刷快速更换组件，其中所述壳体还包括插脚，所述插脚被定位成远离所述插座，并且所述接触表面被定位成远离所述插脚。

8.根据权利要求1所述的电机电刷快速更换组件，其中所述电弹簧触头包括在第二端处的两层重叠构造，所述第二端抵接所述壳体的所述接触表面，并且所述第一端包括单层构造。

9.根据权利要求1所述的电机电刷快速更换组件，其中所述载体包括一个或多个突片，所述一个或多个突片连接到所述电设备以保持所述电刷单元安装到所述电设备。

10.根据权利要求1所述的电机电刷快速更换组件，其中所述壳体和所述电刷从所述载体的一侧向外延伸。

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