CN114744457B - 一种微型直流电机的电刷装置及电刷片的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及直流电机技术领域，尤其是涉及一种微型直流电机的电刷装置及电刷片的成型方法。所述微型直流电机的电刷装置包括正极电刷片、负极电刷片和电刷保持架，正极电刷片和负极电刷片安装在电刷保持架上；正极电刷片和负极电刷片均包括冲压面和非冲压面，且非冲压面与换向器相接触；正极电刷片、负极电刷片和/或电刷保持架上设置有定位件。通过定位件的设置，在安装电刷片时，用于区分冲压面和冲压面，确保较光滑的非冲压面与换向器接触，避免了现有技术中存在的因冲压面表面粗糙度高的缺点就会被放大，摩擦阻力会增加，由此电刷片温度升高较快、磨损会加速，故会造成电刷片被烧焦的情况，提高了电刷的工作寿命。

Description

一种微型直流电机的电刷装置及电刷片的成型方法
技术领域
本发明涉及直流电机技术领域，尤其是涉及一种微型直流电机的电刷装置及电刷片的成型方法。
背景技术
目前市场上大部分的直流电机都采用了电刷以及换向器等组件，电刷的应用非常广泛，但是一般的电刷具有寿命短、不耐磨等缺点。由于转子的转动，电刷始终与换向器进行摩擦，且在换向的瞬间还会产生电火花灼蚀，所以电刷是直流电机里的易损件。
对微型直流电机进行测试，输入恒定的工作电压，工作寿命较短。对其进行拆解后发现，电刷片被烧焦，呈炭黑状态，其他零件均可正常工作。
微型直流电机的电刷片大部分都是由冲压工艺成型的，在冲压的过程中，模具和冲压设备会对金属板施加压力，使其产生塑性变形，进而分离出具有一定形状的电刷片。然而冲压设备进行冲裁时会使得成品的接触面边缘产生毛刺。由于转子的转动，电刷片会持续与换向器进行摩擦，在持续的接触摩擦过程中，毛刺的缺点就会被放大，毛刺区的毛刺分布不均匀，可能会导致接触电阻增大或者是分布不均匀而产生的发热，导致电刷片提前烧焦发黑损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微型直流电机的电刷装置，该微型直流电机的电刷装置能够解决现有技术中无法分辨出冲压面与非冲压面导致的电刷片加速磨损或是直接导致微型直流电机无法工作；
本发明的第二目的在于提供一种电刷片的成型方法，其用于上述微型直流电机的电刷装置中电刷片的制备。
本发明提供一种微型直流电机的电刷装置，所述微型直流电机的电刷装置包括正极电刷片、负极电刷片和电刷保持架，所述正极电刷片和负极电刷片安装在电刷保持架上；
所述正极电刷片和负极电刷片均包括冲压面和非冲压面，且非冲压面与换向器相接触；
所述正极电刷片、负极电刷片和/或电刷保持架上设置有定位件，以区分正极电刷片和负极电刷片安装时的冲压面和非冲压面。
优选的，所述正极电刷片和负极电刷片平行设置，且两者的非冲压面相对设置；
所述正极电刷片和负极电刷片之间设置换向器，且两者与换向器相切设置。
优选的，所述电刷保持架上设置有深槽，所述电刷保持架开设深槽与正极电刷片和负极电刷片插接在深槽内，该深槽用于固定所述正极电刷片和负极电刷片；
所述定位件为限位凸起和限位凹槽；
所述深槽两相对应设置的槽壁上设置有不同的限位凸起和/或限位凹槽，冲压面和非冲压面上分别设置有与不同限位凸起相对应的限位凸起和/或限位凹槽。
优选的，所述深槽包括相对设置的A面和B面，A面上具有两个间隔且凸出于A面设置的矩形柱，A面两矩形柱之间的形成限位凹槽；
所述B面上具有凸出于B面的矩形柱，B面上矩形柱形成限位凸起；
所述正极电刷片和负极电刷片的冲压面上具有限位凹槽，非冲压面上具有限位凸起；
所述冲压面的限位凹槽卡接在B面的限位凸起上，非冲压面的限位凸起卡接在A面的限位凹槽内。
优选的，所述深槽与电刷保持架中心线之间的夹角为15°。
优选的，还包括外接正极柱和外接负极柱；
所述正极电刷片与外接正极柱为一体，所述负极电刷片与外接负极柱为一体；
所述正极电刷片与外接正极柱成90°拐角，所述正极电刷片尾部分为四个等距的矩形片，所述正极电刷片的矩形片与微型直流电机换向器接触；
所述负极电刷片与外接负极柱成90°拐角，所述负极电刷片尾部分为四个等距的矩形片，所述负极电刷片的矩形片与微型直流电机换向器接触。
优选的，所述微型直流电机的电刷装置还包括底板，所述底板用于固定电刷保持架；
所述底板开设四个狭孔用于连接固定所述电刷保持架，所述开设两个直槽口用于伸出外接正极柱与外接负极柱。
优选的，所述电刷保持架的深槽具有伸出板保护，防止所述正极电刷片和负极电刷片与所述微型直流电机底板接触导电。
优选的，所述电刷保持架上设置有两个直槽柱；
两个所述直槽柱穿设在对应的直槽口内，且直槽柱上设置有直槽柱孔；
所述外接正极柱和外接负极柱分别插接在对应的直槽柱孔内，且极柱的侧边被直槽柱包裹。
一种电刷片的成型方法，该方法用于如以上所述的正极电刷片和负极电刷片成型，其包括以下步骤：
S01、根据电刷片冲压面上的凹槽的宽度、长度与深度，设定冲压模具参数与之匹配，在原料上压出凹槽；
S02、根据电刷片的外接电极柱的直槽口以及电刷片尾部四个等距的矩形片状参数，设置冲压模具参数与之匹配，配合步骤S1压出的凹槽位置，对其进行剪断处理，分离母材与成品；
S03、调整好步骤S01所述的冲压模具与步骤S02的冲压模具位置，重复上述步骤S01和S02，批量制作所述电刷片；
S04、将已经冲压成型的电刷片置于电解液中，在设定温度、电压和电流下，通电设定的时间，将电刷片表面上的微小凸起或者毛刺等溶解，逐渐形成平滑光亮的表面。
有益效果：
通过定位件的设置，在安装电刷片时，用于区分冲压面和冲压面，确保较光滑的非冲压面与换向器接触，避免了现有技术中存在的因冲压面表面粗糙度高的缺点就会被放大，摩擦阻力会增加，由此电刷片温度升高较快、磨损会加速，故会造成电刷片被烧焦的情况，提高了电刷的工作寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式提供的微型直流电机的电刷装置轴测投影示意图；
图2为本发明具体实施方式提供的微型直流电机的电刷装置另一个角度的轴测投影示意图；
图3为本发明具体实施方式提供的微型直流电机底板的轴测投影示意图；
图4为本发明具体实施方式提供的电刷保持架的轴测投影示意图；
图5为本发明具体实施方式提供的另一个角度的电刷保持架的轴测投影示意图；
图6为本发明具体实施方式提供的正极电刷片的轴测投影示意图；
图7为本发明具体实施方式提供的冲压工艺示意图。
附图标记说明：
10：底板；
11：轴承配合孔；12：转子轴承；13：上端面；14：下端面；15：下端凸起；16：直槽口；17：狭孔；
20：电刷保持架；
21：伸出板；22：配合孔；23：深槽；24：直槽柱；251：伸出圆柱；25：圆柱顶端；26：矩形柱；27：保持架上端面；28：保持架下端面；29：直槽柱孔；
30：正极电刷片；31：负极电刷片；32：外接正极柱；33：外接负极柱；34：冲压面；35：非冲压面；36：矩形片；37：凹槽；
41：原料；42：凸模；43：凹模。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图6所示，本实施方式提供了一种微型直流电机的电刷装置，该微型直流电机的电刷装置包括正极电刷片30、负极电刷片31和电刷保持架20，正极电刷片30和负极电刷片31安装在电刷保持架20上。
正极电刷片30和负极电刷片31均包括冲压面34和非冲压面35，且非冲压面35与换向器相接触。
正极电刷片30、负极电刷片31和/或电刷保持架20上设置有定位件，以区分正极电刷片30和负极电刷片31安装时的冲压面34和非冲压面35。
电刷片由冲压制成，其包括冲压面34和非冲压面35。一般情况下，冲压面的表面粗糙度会比非冲压面更高，在与换向器长期接触摩擦的情况下，其表面粗糙度高的缺点就会被放大，摩擦阻力会增加，由此电刷片温度升高较快、磨损会加速，故会造成电刷片被烧焦的情况。并且在安装电刷片时，并不能准确的区分冲压面和非冲压面。
在本实施方式中，通过定位件的设置，在安装电刷片时，用于区分冲压面和冲压面，确保较光滑的非冲压面与换向器接触，避免了现有技术中存在的因冲压面表面粗糙度高的缺点就会被放大，摩擦阻力会增加，由此电刷片温度升高较快、磨损会加速，故会造成电刷片被烧焦的情况，提高了电刷的工作寿命。
为了对微型直流电机的电刷装置进行进一步的说明，本实施方式提供了其具体的实施方式，具体的如以下所述：
微型直流电机的电刷装置包括底板10、电刷保持架20、正极电刷片30和负极电刷片31。
底板10用于固定电刷保持架20。
电刷保持架20开设深槽与正极电刷片30和负极电刷片40相配合，用于固定所述正极电刷片30和负极电刷片40。
正极电刷片30和负极电刷片40分别与外接正极柱32和外接负极柱33为一体，所述正极电刷片30和负极电刷片40为静止部件，主要负责与旋转部件之间传导电流。
底板10
底板10包括上端面13和下端面14，下端面14中心凸起，上端面13中心具有圆形凹槽15，凹槽15用于放置转子轴承12，转轴轴承12上设置有用于安装转向器的轴承配合孔11。
底板10具有四个狭孔17和两个直槽口16，四个狭孔17用于与电刷保持架20相配合，两个直槽口16用于伸出外接正极柱32与外接负极柱33。
电刷保持架20
电刷保持架20由注塑工艺成型，具有四个与底板相配合的连接件，连接件包括伸出圆柱251，以及位于伸出圆柱顶端的圆柱顶端25，其圆柱顶端25半径大于狭孔17半径，伸出圆柱251能够将电刷保持架20与底板10固定，其电刷保持架下端面28与底板的上端面27相接触。具体的，电刷保持架20上设置有配合孔22，连接件的伸出圆柱251的尾端穿过底板后与电刷保持架20的配合孔22连接，圆柱顶端25位于底板下端14，完成底板10和电刷保持架20之间的连接。
在电刷保持架上端面27的两侧开设深槽23，深槽23与中心线之间的夹角为15°，用于与正极电刷片30和负极电刷片31相配合。其中正极电刷片30和负极电刷片31比深槽23高度略高，深槽23中的一面具有两根凸出的小矩形柱26，中间形成一个卡槽，此面为A面；深槽23中的另一面具有一根凸出的小矩形柱26，此面为B面，用于加强固定正极电刷片30和负极电刷片31。电刷保持架下端28具有伸出板21保护，防止正极电刷片30和负极电刷片31与底板10接触导电。微型直流电机底板的两个直槽口16被绝缘的电刷保持架充满，具体的，所述电刷保持架20上设置有两个直槽柱24你，两个直槽柱24穿设在对应的直槽口16内，且直槽柱24上设置有直槽柱孔29。外接正极柱32和外接负极柱33分别插接在对应的直槽柱孔29内，且极柱的侧边被直槽柱包裹。即在直槽口内16伸出的外接正极柱32与外接负极柱33都无法触碰到底板10的内圈边缘，防止与底板10接触导电。
正极电刷片30与外接正极柱32为一体，电流从外接正极柱32流向正极电刷片30；负极电刷片31与外接负极柱33为一体，电流经负极电刷片31流经外接负极柱33。其正极电刷片30与外接正极柱32成90°角，负极电刷片31与外接负极柱33成90°角。正极电刷片30与负极电刷片31均在尾部四个等距的矩形片36与微型直流电机换向器接触导电，正极电刷片30与负极电刷片31是相互平行放置的，均与换向器相切，保证正极电刷片30与负极电刷片31受力均匀，防止出现正极电刷片30或者负极电刷片31由于挤压换向器而提前损坏的情况。
正极电刷片30，负极电刷片31
电刷片由冲压工艺成型，其区分冲压面34和非冲压面35，冲压面34具有矩形的凹槽37，凹槽37将用于区分电刷片的冲压面34和非冲压面35。冲压面34仅能与电刷保持架深槽23中的B面相配合，非冲压面35具有凸出的矩形柱，且仅能与电刷保持架深槽23中的A面相配合；相反则无法配合，保证电刷片的非冲压面35与直流电机的换向器接触。由于冲压设备进行冲裁时会使得电刷片的接触面边缘产生毛刺，在电刷片持续与换向器进行摩擦时，具有毛刺的一面可能会导致接触电阻增大或者是分布不均匀而产生的发热，导致电刷片提前烧焦发黑损坏。故其非冲压面35更适合与直流电机换向器接触导电。
参照图7，电刷片的冲压成型方法，其包括以下步骤：
S1、根据电刷片冲压面上的凹槽的宽度、长度与深度，设定冲压模具参数与之匹配，在原料41上压出凹槽；
S2、根据电刷片的外接电极柱的直槽口以及电刷片尾部四个等距的矩形片状参数，设置冲压模具参数与之匹配，配合步骤S1压出的凹槽位置，对其进行剪断处理，分离母材与成品。其中，为尽量减少毛刺对于成品的影响，调整好凸模42与凹模43之间的间隙；
S3、调整好步骤S1的冲压模具与步骤S2的冲压模具位置，尽量提高原材料的利用率，重复上述步骤S1和S2，批量制作所述电刷片。
S04、将已经冲压成型的电刷片置于电解液中，在一定温度、电压和电流下，通电一定的时间，将电刷片表面上的微小凸起或者毛刺等溶解，逐渐形成平滑光亮的表面。
综上所述，本实施方式的电刷装置具有以下优点：
电刷保持架深槽中的一面具有两根凸出的小矩形柱，深槽中的另一面具有一根凸出的小矩形柱，用于加强固定正极电刷片和负极电刷片的位置，避免工作时发生窜动。电刷片的冲压面设置了凹槽，可用于区分正极电刷片与负极电刷片的冲压面和非冲压面。在冲压成型后，将其进行电解液抛光表面，清除表面的细小凸起或毛刺，形成平滑光亮的表面。由于冲压面会受到冲压设备给予的直接压力，很难保证冲压面其表面性质没有改变，一般情况下，冲压面的表面粗糙度会比非冲压面更高，在与换向器长期接触摩擦的情况下，其表面粗糙度高的缺点就会被放大，摩擦阻力会增加，由此电刷片温度升高较快、磨损会加速，故会造成电刷片被烧焦的情况。故利用非冲压面与换向器接触能够有效地提升电刷的工作寿命。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种微型直流电机的电刷装置，其特征在于，所述微型直流电机的电刷装置包括正极电刷片、负极电刷片和电刷保持架，所述正极电刷片和负极电刷片安装在电刷保持架上；
所述正极电刷片和负极电刷片均包括冲压面和非冲压面，且非冲压面与换向器相接触；
所述正极电刷片、负极电刷片和/或电刷保持架上设置有定位件，以区分正极电刷片和负极电刷片安装时的冲压面和非冲压面，使非冲压面与换向器接触；
所述电刷保持架上设置有深槽，正极电刷片和负极电刷片插接在深槽内，该深槽用于固定所述正极电刷片和负极电刷片；
所述定位件为限位凸起和限位凹槽；
所述深槽两相对应设置的槽壁上设置有不同的限位凸起和/或限位凹槽，冲压面和非冲压面上分别设置有与不同限位凸起和/或限位凹槽相对应的限位凹槽和/或限位凸起；
所述深槽包括相对设置的A面和B面，A面上具有两个间隔且凸出于A面设置的矩形柱，A面两矩形柱之间形成限位凹槽；
所述B面上具有凸出于B面的矩形柱，B面上矩形柱形成限位凸起；
所述正极电刷片和负极电刷片的冲压面上具有限位凹槽，非冲压面上具有限位凸起；
所述冲压面的限位凹槽卡接在B面的限位凸起上，非冲压面的限位凸起卡接在A面的限位凹槽内。
2.根据权利要求1所述的微型直流电机的电刷装置，其特征在于，所述正极电刷片和负极电刷片平行设置，且两者的非冲压面相对设置；
所述正极电刷片和负极电刷片之间设置换向器，且两者与换向器相切设置。
3.根据权利要求1所述的微型直流电机的电刷装置，其特征在于，所述深槽与电刷保持架中心线之间的夹角为15°。
4.根据权利要求1所述的微型直流电机的电刷装置，其特征在于，还包括外接正极柱和外接负极柱；
所述正极电刷片与外接正极柱为一体，所述负极电刷片与外接负极柱为一体；
所述正极电刷片与外接正极柱成90°拐角，所述正极电刷片尾部分为四个等距的矩形片，所述正极电刷片的矩形片与微型直流电机换向器接触；
所述负极电刷片与外接负极柱成90°拐角，所述负极电刷片尾部分为四个等距的矩形片，所述负极电刷片的矩形片与微型直流电机换向器接触。
5.根据权利要求1所述的微型直流电机的电刷装置，其特征在于，所述微型直流电机的电刷装置还包括底板，所述底板用于固定电刷保持架；
所述底板开设四个狭孔用于连接固定所述电刷保持架，所述底板开设两个直槽口用于伸出外接正极柱与外接负极柱。
6.根据权利要求5所述的微型直流电机的电刷装置，其特征在于，所述电刷保持架的深槽具有伸出板保护，防止所述正极电刷片和负极电刷片与所述微型直流电机底板接触导电。
7.根据权利要求5所述的微型直流电机的电刷装置，其特征在于，所述电刷保持架上设置有两个直槽柱；
两个所述直槽柱穿设在对应的直槽口内，且直槽柱上设置有直槽柱孔；
所述外接正极柱和外接负极柱分别插接在对应的直槽柱孔内，且极柱的侧边被直槽柱包裹。
8.一种电刷片的成型方法，其特征在于，该方法用于如权利要求1-7任意一项所述的微型直流电机的电刷装置，其包括以下步骤：
S01、根据电刷片冲压面上的凹槽的宽度、长度与深度，设定冲压模具参数与之匹配，在原料上压出凹槽；
S02、根据电刷片的外接电极柱的直槽口以及电刷片尾部四个等距的矩形片状参数，设置冲压模具参数与之匹配，配合步骤S01压出的凹槽位置，对其进行剪断处理，分离母材与成品；
S03、调整好步骤S01所述的冲压模具与步骤S02的冲压模具位置，重复上述步骤S01和S02，批量制作所述电刷片；
S04、将已经冲压成型的电刷片置于电解液中，在设定温度、电压和电流下，通电设定的时间，将电刷片表面上的微小凸起或者毛刺溶解，逐渐形成平滑光亮的表面。
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