CN1155175A - 用于电动机的电刷装置 - Google Patents

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Abstract

在绕线转子的小型电动机所使用的电刷装置20包括由有导电层24和支持层25的柔性印刷电路板材料22形成的条23。该导电层24电连接至电动机端子19和设置来与电动机换向器滑动接触的接触部分26。电刷21的接触部分26可覆以贵金属用于接触或耐蚀的需要。衬底材料25最好为聚酰亚胺选择要求的厚度以在保留柔性的同时提供强度，弹性和阻尼振动的特性。

Description

用于电动机的电刷装置
本发明涉及小型电动机且特别涉及这种电动机的电刷装置。
很多小型电动机有绕线转子，其包括装在轴上的电枢铁心、装在该轴上且位于靠近该电枢铁心一端的换向器和绕制在该铁心上且端接于该换向器的多个电枢绕组。该绕组通过与该换向器滑动接触的电刷而接至电源。最佳实施例所作的讨论和说明将基于作为公知的有绕线转子和永磁定子的小型永磁直流(pmdc)电动机。用于这些电动机的电刷装置有盒式电刷和片型电刷两种基本型式。片型电刷亦用于两种基本型式，支承的电刷，通常为导电材料的块，典型的一般是碳，和不支承的电刷，往往把刷臂端分为若干个，典型的是三个接触换向器的分离的分支，通常称其为分支。
片型电刷的刷臂通常是由铍铜合金或最好是由低铍铜合金形成，因为它有优良的弹性和好的导电性。对特殊使用场合的分支片型电刷，该片在与换向器的接触处可有其它材料的覆层或镶嵌物，以提高其特性，如钯银合金用于耐蚀性和导电性，金用于导电性，铑用于耐磨性，等。
近来由于担心刷臂的振动使电刷换向器接触变坏，对刷臂已使用了涂镀、模制或粘接的各种材料但主要是弹性材料的阻尼元件，以至少吸收一些振动来改善电刷装置的性能。刷臂的主要部分保留延伸条的铍铜合金。转让给Singer公司的美国专利US-4,396,850示出用于平面型换向器的电刷装置，其包括固定在由电刷板切开的弹性弧形臂端的碳刷，该电刷板有电连接到电刷上的印刷电路。该板为弹性的非导电物质，最好是塑料但不是柔性的。
在作为电刷片使用中，特别是分支片型式主要部分的铍铜合金条的替换，本发明应用柔性印刷电路板的条，其中导电材料的条布于柔性衬底材料上，该条从衬底材料得到它的强度和柔性而不是从导电材料。这样的柔性印刷电路板的例子可在EP-0483376中找到。
因此，本发明的第一方面是要提供用于小型电动机的电刷，包括：延伸的柔性基底，形成在基底上并有与换向器滑动接触的接触部分的柔性导电层，和用于支承该基底在应有位置以使接触部分与换向器接触的座装置。
最好，座装置包括固定在基底纵向端头的二安装板且刚性地安装在电刷装置支承板上。
最好，安装板至少有适于在支承板安装孔中放置的一舌状物，且该舌状物有用于咬入安装孔侧部的倒刺以固定该舌状物。
最好，安装板之一的舌状物延伸通过该支承板并形成电动机的端子，该安装板电导通并接至该接触部分。
最好，二板的舌状物延伸通过该支承板并形成电动机的端子，且导电层形成接至相应电动机端子的二各自的电路。
最好，该接触部分包括由银、钯银合金、金、铂、铑、石墨、硬铜和它们的合金组成的组中选出的材料的层。
最好，该基底切成支承相应接触部分的分支，并在安装到支承板时由座装置定位成形以使该接触部分在直径方向的相对位置接触换向器。
基底可以是聚酰亚胺材料而导电层可以是主要为铜材料的膜。由这两种选择，电刷材料类似于柔性电路板结构。
本发明亦包括至少装有一个这样电刷的电动机。
根据本发明的第二方面提供小型电动机，包括：定子，绕线转子，该转子包含换向器；用于把电动机接至电源的电动机端子；用于电连接电动机端子到换向器的电刷装置；和用于支承该电刷装置的电刷支承板，其特征在于该电刷装置包括至少一延伸的柔性基底有柔性的导电层，柔性导电层借助座装置装到电刷支承板上，该导电层有接触部分与换向器滑动接触。
在一种形式中，电刷装置包括二延伸的柔性基底设置成弹性地促使相应接触部分在直径方向的相对位置与换向器滑动接触。
最好，各基底在其端部由二座固定到电刷支承板上并弯曲以促使接触部分与换向器滑动接触，该接触部分是各条端部居中的一段。
最好，座装置包括安装板有装于形成在支承板孔内的舌状物，用在舌状物边缘上形成的倒刺与该孔侧部抵触以固定该安装板到支承板上。
另一方面，座装置包括至少一个座，其电连接至导电层，与电动机端子之一成整体且延伸通过端盖，由此连接电动机端子到换向器。
最好，该基底形成有二组延伸的分支，各组包括至少是一个的相同分支数，各分支靠近其自由端有接触部分且各组分支由导电层形成相关的各电回路。
最好，该基底支承接至电回路用于噪声抑制的电元件。
最好，该分支组从基底相对端延伸并由与电动机端子成一体的二导电座固定到电刷支承板上，且布置成弹性地促使各分支组的接触部分压靠在换向器直径方向的相对侧。
现在仅以举例的方式参见附图对本发明的最佳实施例加以说明。
图1是小型pmed电动机；
图2是根据最佳实施例的电刷的视图；
图3是装有图2电刷的图1电动机端盖内视图；
图4是图3端盖剖视图；
图5-11示出根据本发明电刷的替换实施例；
图12是图11实施例的原理电路图。
图1的电动机是作为现有技术中公知并用以说明本发明的小型pmdc电动机15。该电动机有绕线转子，其包括换向器，电枢铁心和绕制在铁心并端接在换向器上的电枢绕组，所有的都由轴16支承。轴16支承在由壳17和端盖18所支承的轴承内。壳17是有开口端的带底圆筒。壳有装在其圆筒壁的永磁定子且由端盖来封闭其开口端。端盖18由如尼龙树脂的绝缘塑料形成，它支承电动机端子19和电刷装置，电刷装置电连接该端子到换向器，以对电枢绕组供电。电动机的电刷装置包括接到相应电动机端子的二电刷并布置成与换向器滑动接触。但该电刷装置是独特的。
图2示出构成电动机部分电刷装置的最佳电刷21。各电刷21是片型电刷且由柔性的印刷电路板材料的延伸条22形成，其包括优选为铜膜层的导电路径24，其由优选为聚酰亚胺材料底层25所支承。该导电层24可完全覆盖该底层的一或二侧，但仅示出了从一端延伸到靠边该条中心的电刷与换向器接触的部分26。这接触部分26根据使用的需要取决于接触电阻，耐蚀性和磨损特性可以是裸铜或其涂有如银、钯银合金、铂、金、铑、石墨、硬铜材料或这些材料的任一合金。
电刷21由刷座30在两端支承，有一刷座成形为电动机端子19。该端子/座19用导电层接到该条的端部以把电刷21直接电连接到端子19。二刷座30通过如钎焊、熔焊、夹持、压接、铆接和粘接的任一合适方式刚性并永久地接至电刷21，为优良的导电性和可靠的连接优选钎焊和膨径铆接。刷座30可由如黄铜的板材模压而成且由此是导电板。它们可以由另外的不导电的材料如塑料形成，以使电刷与导电的电刷支承等绝缘。所示的刷座有用于装到电刷支承板或端盖的舌状物33。该舌状物33有在其下端形成的倒刺31以有助于保持形成在端盖凹口中的压配合。该端子/座有端子部分19，其从座30的带刺端延伸并以较窄的宽度形成一对台肩32，台肩紧靠在端盖凹口的底部以牢固地安置座在合适高度同时防止如当电动机与电源脱开时端子19穿过端盖。倒刺31防止当端子接至电源时端子19推入电动机。
电刷装置20的安装示于图3和图4。图3示出端盖18的内侧而图4是沿图3A-A线的剖面图。在端盖18中心是自对准套筒38和其相关的保持弹簧39。电刷装置20包括如图2所示二相同的电刷21。各电刷的座30被压入形成在端盖18内表面上的凸块41的凹口40中，其设置成使电刷21朝电动机中心线弧形弯曲延伸，以使在使用中电刷的中心部分26与换向器磨擦表面接触且借电刷21的回弹变形促使其与换向器接触。在图4中可看出从端盖18伸出的一电动机端子19，同时电刷21从一座到另一座延伸横过端盖，该接触部分26保持着与换向器接触。
图5示出没有附加的座的电刷替换结构。除了导电层24覆盖底层25一侧且电刷被开槽而产生在二端间延伸的三条通道或窄条23。电刷21由此有三条分离的接触部分26，就振动来说各条与其它条无关。该电刷以类似于图2电刷的方式安装。
图6示出又一替换的电刷21，其中柔性印刷电路板22切口或开槽产生成为接触换向器的二条或分支23。该分支23可形成单个电刷的部分或形成分离的电刷。图7示意地表示出图6的电刷21当以类似图2电刷21的方式装于端盖内时的弯曲情况，该二分支23形成单个电刷21且在圆周的稍微隔开处接触换向器42，其导致产生较小的电噪声。
图8示意地表示出如该分支形成分离的电刷21柔性板22该如何安装。该柔性印刷电路板22由二座/端子30/19支承，各分支23电接至相应的座/端子且该导电层24分成二分离的电路。柔性印刷电路板22依然弯曲但分支23从座以悬臂分式延伸以使在直径方向相对处接触换向器42。
图9示出图6电刷的变化。这里单个的柔性板形成二电刷21，各电刷分为多个分支23，在这种情况下是从它们的相应座30伸出的三悬臂。该座30在靠近分支23的根部处附装到电刷装置20上且电接至相应的导电层。预先，该座/端子30/19安放在形成于端盖的凹口中，通过端盖延伸的端子部分用于接至外电源。换向器接触部分26在近分支23顶部处形成且在座间部位可留出空白或布置成安放电元件如电阻，压敏电阻和电容器。为说明装在柔性板22表面上导电层并行的小延伸给出了二片状电容器43。虚线示出座/端子的位置。
图9的电刷装置20可装在端盖内如图10所示。二座30有简化装配、固定和连接步骤的整体的端子部分19、其布置类似于图8的布置。二电刷的分支在直径方向的相对位置接触换向器42且自相应的座30以悬臂方式延伸。在座间的柔性板范围可用于安装所要的噪声抑制元件或其它电子元件。
图11示出图9电刷装置20的改型，其中在接触部分26和相应座/端子30/19间串联了扼流圈或电感器44。柔性板22仍形成二分离的电刷21，各电刷有自座30延伸的三分支23自有在其顶部形成用于接触换向器的分离的接触部分26。导电层24把该接触部分连接到扼流圈44，电容器43连接在二导电层24之间。扼流圈把导电层24连接到第二导电层24’。第二电容器43’接在二第二导电层24’之间。该座/端子30/19借涂镀或其它常用技术接至第二导电层24’并与导电层24绝缘，以形成示于图12的电路，其中，在到达端子之前，该端子接至与电刷串联的相应扼流圈且二电容器跨接在该扼流圈端点间，一个在另一端，以抑制由电动机产生的电噪声。
对所述实施例的各种改型对所属领域的普通技术人员是显而易见的，而所有这样的改型也都在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种用于小型电动机的电刷，包括：
延伸的柔性基底(25)；
形成在该基底(25)上并有与换向器滑动接触的接触部分(26)的柔性导电层(26)；和
用于支承该基底(25)在应有位置以使该接触部分(26)与换向器接触的座装置(30)。
2.如权利要求1的电刷，其特征在于该座装置(30)包括固定在基底(25)纵向端头的二安装板且刚性地安装在电刷装置支承板(18)上。
3.如权利要求2的电刷，其特征在于该电刷装置支承板(18)是电动机端盖。
4.如权利要求2的电刷，其特征在于该安装板(30)至少有适于在支承板安装孔中放置的一舌状物(33)，且该舌状物(33)有用于咬入安装孔侧部的倒刺(31)以固定该板(30)。
5.如权利要求4的电刷，其特征在于安装板(30)之一的舌状物(33)延伸通过该支承板(18)并形成电动机的端子(19)，该安装板电导通并接至接触部分。
6.如权利要求4的电刷，其特征在于二板(30)的舌状物(33)延伸通过该支承板(18)并形成电动机的端子(19)，且导电层(24)形成接至相应电动机端子(19)的二各自的电路。
7.如权利要求6的电刷，其特征在于该基底(25)切成支承相应接触部分(26)的分支(23)，并在安装到支承板(18)时由座装置(30)定位成形以使该接触部分(26)在直径方向的相对位置接触换向器。
8.如权利要求1的电刷，其特征在于该接触部分(26)包括由银、钯银合金，金，铑、铂、石墨、硬铜和它们的合金组成的组中选出的材料的层。
9.如权利要求1的电刷，其特征在于该柔性基底(25)是聚酰亚胺材料。
10.如权利要求1的电刷，其特征在于该柔性导电层(24)主要为铜材料的膜。
11.一种小型电动机，包括：
定子；
包含换向器的绕线转子；
用于把电动机接至电源的电动机端子(19)；
用于电连接电动机端子(19)到换向器的电刷装置(20)；和
用于支承该电刷装置的电刷支承板(18)，其特征在于该电刷装置(20)包括至少一延伸的柔性基底(25)有柔性的导电层(24)，该柔性导电层(24)借助座装置(30)装到电刷支承板(18)上，该导电层(24)有接触部分(26)与换向器(42)滑动接触。
12.如权利要求11的电动机，其特征在于该电刷装置(20)包括二延伸的柔性基底(25)设置成弹性地促使相应接触部分(26)在直径方向的相对位置与换向器(42)滑动接触。
13.如权利要求12的电动机，其特征在于各基底(25)在其端由二座(30)固定到电刷支承板(18)上并弯曲以促使该接触部分(26)与换向器(42)滑动接触，该接触部分(26)是各条端部居中的一段。
14. 如权利要求11的电动机，其特征在于该座装置(30)包括安装板有装于形成在支承板(18)孔(40)内的舌状物(33)，用在舌状物(33)边缘上形成的倒刺(31)与该孔(40)侧部接触以固定该安装板到支承板(18)上。
15.如权利要求11的电动机，其中该支承板(18)是电动机端盖且进一步的特征在于该座装置(30)包括至少一座，其电连接至导电层，与电动机端子(19)之一成整体且延伸通过端盖，由此连接电动机端子(19)到换向器(42)。
16.如权利要求11的电动机，其特征在于该基底(25)形成有二组延伸的分支(23)，各组包括至少是一个的相同分支数，各分支(23)邻近其自由端有接触部分(26)且各组分支(23)由导电层(24)形成相关的各电回线。
17.如权利要求16的电动机，其特征在于该基底(25)支承用于噪声抑制接至电回路的电元件。(43，43’，44)。
18.如权利要求16的电动机，其特征在于该分支(23)组从基底(25)相对端延伸并由与电动机端子(19)成一体的二导电座(30)固定到电刷支承板(18)上，且布置成弹性地促使各分支(23)组的接触部分(26)压靠在换向器直径方向的相对侧。
19.如权利要求11的电动机，其特征在于该接触部分(26)包括由银、钯银合金、金、铂、铑、石墨、硬铜和它们的合金组成的组中选出的材料的层，形成导电层的一部分。
20.如权利要求11的电动机，其特征在于该基底(25)是聚酰亚胺材料而导电层(24)基于导电膜主要是铜。
21.一种装有如权利要求1-10之任一项的电刷的电动机。
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