CN1253978C - 用于微型马达内的刷片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于一微型马达内的刷片，该微型马达包含一换向器轴心以及一马达后盖；该马达后盖具有一对应该刷片的刷片插槽；该刷片包含一较厚的第一元件以及一较薄的第二元件；该第一元件具有一第一基部以及自该第一基部延伸的一插入部；该第二元件具有一第二基部、一弯曲部与一轴心滑片部；该弯曲部弯折一预定角度，以区隔该第二基部与该轴心滑片部；该第二基部与该第一元件的第一基部相结合；该轴心滑片部是自该弯曲部朝向一预定方向延伸；该刷片通过该第一元件的插入部插入该马达后盖的对应刷片插槽，以牢固地接合至该马达后盖；致使该轴心滑片部被导致与该换向器轴心做弹性接触，并且使得该预定方向与该换向器轴心的一轴向方向相垂直。

Description

用于微型马达内的刷片

技术领域

本发明涉及一种使用于马达内的刷片(Brush)，并且特别地，该刷片尤其通用于微型马达(Micro-motor)内。

背景技术

刷片为典型马达的关键元件之一。对于刷片的基本要求，必须让马达组装完成后，刷片上的换向器滑片部(Commutator slide portion)是与换向器轴心(Commutator)达到准确的弹性接触(Elastic contact)。在此所谓准确的弹性接触，是指换向器滑片部每当与换向器轴心接触时，做弹性接触的面积为最大的接触面积，并且换向器滑片部延伸的方向是与该换向器轴心的一轴向方向相垂直。若是刷片上的换向器滑片部未与换向器轴心达到准确的弹性接触，即会造成电性不稳定，甚至换向器滑片部与换向器轴心间会产生电弧(Flux)，进而烧毁刷片。

典型的小型马达(Small motor)以及微型马达(Micro-motor)并且会包含一马达后盖(Motor case cover)，用以接合刷片。一般业界对小型马达以及微型马达的分野在于：小型马达的尺寸在φ5以上，甚至大于φ10，也即小型马达大体上具有一直径，该直径在5mm以上，甚至大于10mm，而且小型马达的启动电流以及负荷电流皆为数百毫安培(mA)；微型马达的尺寸则小于φ5，而且启动电流以及负荷电流皆为数十毫安培，甚至更小。为能提升小型马达及微型马达的刷片的使用寿命，刷片还必须设计有能牢固地接合至马达后盖的部位。显见地，刷片上各部位在设计上，会有不同的机械性质(Mechanicalproperty)以及马达整体电性的考虑。因此，已有许多技术内容涉及刷片部位改良的前案被揭露，以期提升马达整体的品质及使用寿命。以下将对一典型小型马达刷片构造做改进的先前技术作一详细描述，借以充分说明创作背景。

如图1A及图1B所示，图1A表示美国专利第4,368,398号专利所揭露使用于一小型马达(完整结构未绘示于图中)内的一刷片10的构造，图1B是绘示该刷片10接合至该小型马达的一马达后盖20，以及与该刷片10做弹性接触的一换向器轴心28。与一般典型的马达相同，为降低制造成本，该刷片10大体结构是借由冲压一金属薄带而一体成型。该金属薄带的原材可采用一般所采用的弹性佳、导电性优的金属材料，例如，铜铍合金。

如图1A所示，该刷片10大体结构是具有一基部(Base portion)12、一弯曲部14、一轴心滑片部16、一终端部(Terminal portion)17以及一固定部18。该基部12为该刷片10的主体，该刷片10的其他部位大多自该基部12延伸。该弯曲部14是自该基部12延伸，该弯曲部14并且弯折一预定角度，以区隔该基部12与该轴心滑片部16。该轴心滑片部16是自该弯曲部14朝向一预定方向(图中所示的X方向)延伸。该轴心滑片部16的功用是在该小型马达完成组装后，做为该刷片10与该换向器轴心28相接触的部位。

为提升该弯曲部14的刚性，以抵抗因该轴心滑片部16与该换向器轴心28接触造成弯曲部14承受反覆应力，进而造成疲劳破坏，该弯曲部14上并且进一步形成一不易弯曲的强化部分142，以增加该弯曲部14的刚性。该终端部17是自该基部12延伸。该终端点17是提供一焊接点(Soldering point)给该小型马达的一导线之用。该终端部17并且做为与该马达后盖20接合之用，接合方式于后详述。该固定部18是自该基部12延伸，并经弯曲加工成型。该固定部18是做为该刷片固定于该马达后盖20之用，于该固定部18上并且具有一固定孔182，该刷片透过该固定部18及固定孔182固定于该马达后盖的方式于后详述。

如图1B所示，在该马达后盖20上具有一对应该刷片10的刷片插入孔21、一固定突杆22以及一支撑部分23。当该刷片10与该马达后盖20做接合时，该刷片10的终端部17是被插入该马达后盖20上的刷片插入孔21内，借以牢固地与该马达后盖20做接合。为让该刷片10与该马达后盖20之间的接合更加牢固，该马达后盖20上的固定突杆22是插入该刷片10的固定部18上的固定孔182内，以固定该刷片10于该马达后盖20上。

该支撑部分23又分为第一支撑部分231以及第二支撑部分232。该第一支撑部分231是提供该刷片10的基部12中央部位处必要的支撑，该第二支撑部分232提供该基部12两侧支撑之用，从该第二支撑部分232并且延伸一辅助支撑部分233，用以支撑该弯曲部14的强化部分142。

上述先前技术所揭露的刷片10，在该小型马达组装完成后，该刷片10得以适当的预定角度与该换向器轴心28达到准确的弹性接触。即，该轴心滑片部16每当与换向器轴心28接触时，做弹性接触的面积是最大的接触面积，并且该轴心滑片部16所延伸的方向X是与该换向器轴心28的一轴心方向(图1B出纸面方向)相垂直。该换向器轴心正当转动时，与其接触的刷片若未与马达后盖牢固地接合，不但会使得刷片上的轴心滑片耗损，同时也造成换向器轴心的磨损并产生火花。这对于马达功效的稳定性及寿命皆有不利的影响。上述先前技术所揭露的刷片10与马达后盖20，借由支撑部分23、固定部18、固定孔182及弯曲部14等设计，可让该刷片10与该马达后盖牢固地接合，进而降低换向器轴心28及轴心滑片部16的磨损，以及降低火花的产生。

然而，上述先前技术仍有若干先天上的限制，致使上述先前技术所述的刷片10无法应用于微型马达内。以下将详述先前技术用于小型马达内的刷片无法应用于微型马达内的限制，以充分说明先前技术与本发明欲克服问题的分野。

首先就尺寸的观点来说明，上述美国专利第4,368,398号专利所揭露的刷片，与应用于小型马达内的刷片一样，有着制造厚度上的限制。诚如上述美国专利第4,368,398号专利所揭露的信息，该刷片10大体结构是由冲压0.08mm金属薄带而制成。就经验而言，该刷片10与一般应用于小型马达内的刷片一样，其大体上的厚度0.08mm已是极限。由于小型马达内换向器轴心与轴心滑片部导通的电流为数百毫安培，微型马达内换向器轴心与轴心滑片部导通的电流则为数十毫安培，甚至更小。明显地，用于微型马达内的刷片，其轴心滑片部的厚度需求远小于小型马达内刷片的轴心滑片部的厚度。因此，关于用于小型马达内的刷片的先前技术，并不适用于微型马达内的刷片。

再就制造的观点来说明，上述美国专利第4,368,398号专利所揭露的刷片10与一般通用于小型，马达内的刷片一样，皆是采用对金属薄带冲压一体成型，借以降低制造成本。若是沿用小型马达的刷片的先前技术，对微型马达的刷片采用一体成型的制程的话，明显地，刷片基部的厚度大体上与轴心滑片部的厚度一致，相当的薄，当微型马达在组装时，刷片基部极易因人工夹持而损坏。也即，一体成型的构造将不利于微型马达的刷片的基部对于刚性的要求。此外，马达后盖上配合刷片基部所形成的插入孔及支撑部分均不易设计、制造对于微型马达而言，其刷片的设计需求，不但厚度要缩减，其宽度也需做缩减，因此已无尺寸上的富余再行制造出更细小的次结构，例如图1A所示的强化部分142。

目前有关小尺寸马达的刷片的改进，多为对小型马达的刷片的改进。如先前所述，有关小型马达的刷片的先前技术无法沿用于微型马达的刷片。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种刷片结构，通用于微型马达内，不但能与微型马达的换向器轴心达成准确的弹性接触，并且刷片上各部位对于机械性质的不同要求均能符合。

根据本发明的刷片是用于一微型马达内，该微型马达并且包含一换向器轴心以及一马达后盖。该马达后盖是具有一对应该刷片的刷片插槽。该刷片是包含一第一元件以及一第二元件；该第一元件具有一第一基部以及自该第一基部延伸的一插入部；该第二元件具有一第二基部、一弯曲部位以及一轴心滑片部。该弯曲部是弯折一预定角度，以区隔该第二基部与该轴心滑片部；该第二元件的第二基部是与该第一元件的第一基部相结合，进而形成完整的刷片；该轴心滑片部是自该弯曲部朝向一预定方向延伸。其中，该刷片是以该第一元件的插入部插入该马达后盖的对应刷片插槽，借以牢固地接合至该马达后盖，致使该轴心滑片部被导致与该换向器轴心做弹性接触，并且致使该预定方向与该换向器轴心的一轴向方向相垂直。

由以上对于本发明的刷片结构的详细描述可知，根据本发明的刷片由较厚的第一元件与较薄的第二元件组成。如此设计，可以兼顾刷片对于结合至马达后盖部位对于较高刚性的要求，以及刷片与换向器轴心做弹性接触时对于较佳弹性的要求。本发明的刷片可以有效降地低轴心滑片部与换向器轴心之间的摩擦力，减低刷片变形的机会，并且可稳定微型马达的电性，延长微型马达的使用寿命。

关于本发明的优点与精神可以借由以下的创作详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1A显示了关于小型马达的设计的一先前技术所揭露的刷片的结构；

图1B显示了与图1A的刷片配合的马达后盖的局部结构、换向器轴心，以及彼此间的连接、组合关系；

图2A是根据本发明的刷片的第一元件的结构；

图2B是根据本发明的刷片的第二元件的结构；

图2C是该第一元件的第一基部与该第二元件的第二基部相结合，进而结合成完整的刷片；

图2D是与本发明的刷片配合的马达后盖的局部结构；

图2E是与本发明的刷片配合的马达后盖、换向器轴心，以及彼此间的连接、组合关系。

具体实施方式

本发明提供了一种供微型马达使用的刷片，特别是根据本发明的刷片的构造已充分克服了小型马达内刷片结构无法更微小化的限制。借以稳定微型马达的电性，并且提升微型马达的使用寿命。以下将详述根据本发明的较佳具体实施例的刷片结构，借以充分说明本发明的特征、精神及优点。

如图2A至图2E所示，根据本发明的一较佳具体实施例的刷片30的结构、与其做弹性接触的换向器轴心48、与其接合的马达后盖40以及彼此问的连接、组合关系是充分揭露于图中。该刷片30、换向器轴心38及马达后盖40均是使用于一微型马达内，该微型马达的完整结构未绘示于图中。

如图2A及图2B所示，该刷片30的主要结构是包含一第一元件31以及一第二元件32。如图2A所示，该第一元件31主要结构是具有一第一基部(Baseportion)311以及一插入部(Inserted portion)312。该插入部312是延伸自该第一基部321。如图2B所示，该第二元件32主要结构是一第二基部321、一弯曲部(Bent portion)322以及一轴心滑片部(Commutator slide portion)323。该弯曲部位312是弯折一预定角度，以区隔该第二基部321与该轴心滑片部323。该轴心滑片部323是自该弯曲部322朝向一预定方向(图2B中所示的Y方向)延伸。

如图2C所示，该第一元件31是以其本身的第一基部311与该第二元件32的第二基部321相结合，进而结合成一完整的刷片30。于一具体实施例中，该第一元件31的第一基部311是借由一铆合制程与该第二元件32的第二基部321相结合。如图2A所示，该第一元件31可于其第一基部311上冲压形成一铆合凸点316。如图2B所示，该第二元件32可于其第二基部321上冲压形成一铆合穿孔328。在一铆合工序中，该第一元件31的第一基部311即可借由其本身的铆合凸点316与该第二元件32的第二基部321上的铆合穿孔328铆合在一起。在另一具体实施例中，该第一元件31的第一基部311是借由一激光焊接工艺与该第二元件32的第二基部321相结合。

如图2D所示，该马达后盖40是具有一对应该刷片30的刷片插槽(Slot)42。当组装该微型马达时，该刷片30是以该第一元件31的插入部312插入该马达后盖40的对应刷片插槽42，借以牢固地接合至该马达后盖40，并且致使该轴心滑片部323被导致与该换向器轴心48做弹性接触，如图2E所示。也即，并且使得该预定方向与该换向器轴心48的一轴向方向相垂直。该轴心滑片部323每当与换向器轴心48接触时，做弹性接触的面积为最大的接触面积，并且该轴心滑片部323所延伸的方向Y是与该换向器轴心48的一轴心方向(图2E出纸面方向)相垂直。

明显地，本发明与先前技术不同之处，根据本发明的刷片30并不采用传统的冲压一体成型的制程。该刷片30的第一元件31以及第二元件32是分别从不同厚度的金属薄带上冲压成型。也即，该第一元件31大体上定义有一第一厚度，该第二元件32大体上定义有一第二厚度，并且该第一厚度是大于该第二厚度。更明确地陈述，该第一元件的第一厚度是大于传统用于制造小型马达内的刷片的厚度0.08mm，甚至超过0.08mm，以利在组装微型马达时，夹持刷片30的基部(包含第一基部311及第二基部321)时不会造成损坏。此外，刷片30具有较厚的基部，即意味着刷片30的基部具有较高的刚性，更利于刷片30牢固地接合至该马达后盖40。在一具体实施例中，用来制造出该第一元件31及该第二元件32的金属薄板的材料，可以采用一铜铍合金，或是其他导电性佳、耐磨性高的金属材料。

在一φ4微型马达的实际案例中，根据本发明的刷片30，其第一元件31的第一厚度约为0.25mm，其第二元件32的第二厚度约为0.045mm，该第二元件32的轴心滑片部323的宽度约为0.16mm。完成组装的微型马达，其启动电流为30mA，其负荷电流为80mA。需强调的是，依据制造小型马达内刷片的先前技术，是无法制造出符合上述规格的刷片，更不用说是制造出激励电流及负荷电流皆小于传统小型马达的启动电流及负荷电流(数百毫安培)一个级数的微型马达。

为让根据本发明的刷片30更加牢固地接合至该马达后盖40，于另一较佳具体实施例中，该马达后盖40并且具有自该刷片插槽42的一开口处突出的一第一支撑部分43(Supporting portion)以及一第二支撑部分44，如图2D所示。该第一支撑部分43是支撑该第一元件31的第一基部311，该第二支撑部分44是支撑该第二元件32的第二基部321，并且该第一元件31的第一厚度加上该第二元件32的第二厚度是等于该第一支撑部分43与该第二支撑部分44之间的距离。

为让根据本发明的刷片30的插入部312更加牢固地卡合于对应该刷片30的刷片插槽42内，在一具体实施例中，该第一元件31的插入部312上是具有一卡合凸点318。当该插入部312插入对应该刷片30的刷片插槽42内时，该卡合凸点318是被压迫产生弹性变形，致使该插入部312与对应该刷片30的刷片插槽42的内壁之间产生正向力，借以让该插入部312更加牢固地卡合于对应该刷片30的刷片插槽42内。

在实际应用中，该微型马达也包含一条对应该刷片30的导线(未绘示于图中)，该条导线并且焊接(Soldering)至该刷片30上。因此，该刷片30必须设计有供其所对应的导线焊接的位置。在另一较佳具体实施例中，该刷片30的第二元件32的第二基部321并且具有自该第二基部321延伸的一终端部324，用以提供对应该导线的一焊接点(Soldering point)，如图2B所示。

明显地，本发明与先前技术不同之处，根据本发明的刷片30并不采用传统的冲压一体成型的制程。该刷片30的第一元件31以及第二元件32是分别从不同厚度的金属薄带上冲压成型。也即，该第一元件31大体上定义有一第一厚度，该第二元件32大体上定义有一第二厚度，并且该第一厚度是大于该第二厚度。更明确地说，该第一元件的第一厚度是大于传统用于制造小型马达内的刷片的厚度0.08mm，甚至超过0.08mm，以利在组装微型马达时，夹持刷片30的基部(包含第一基部311及第二基部321)时不会造成损坏。此外，刷片30具有较厚的基部，即意味着刷片30的基部具有较高的刚性，其刷片插入部的刚性大致上与基部的刚性相同，因此，更加有利于将刷片牢固地接合至马达后盖。

由以上对于本发明的刷片结构的详细描述可知，根据本发明的刷片30其特征在于由较厚的第一元件31与较薄的第二元件32组成。如此设计，可以兼顾刷片对于结合至马达后盖部位对于较高刚性的要求，以及刷片与换向器轴心做弹性接触时对于较佳弹性的要求。本发明的刷片30可以有效降地低轴心滑片部323与换向器轴心48之间的摩擦力，减低刷片30变形的机会，并且可稳定微型马达的电性，延长微型马达的使用寿命。

由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种等效结构变换于本发明的范畴内。

Claims (10)

1.一种用于一微型马达内的刷片，该微型马达包含一换向器轴心以及一马达后盖，该马达后盖具有一对应该刷片的刷片插槽，其特征在于，该刷片包含：

一第一元件，该第一元件具有一第一基部以及一插入部，该插入部是自该第一基部延伸；

一第二元件，该第二元件具有一第二基部、一弯曲部与一轴心滑片部，该弯曲部弯折一预定角度，以区隔该第二基部与该轴心滑片部，该第二基部与该第一元件的第一基部相结合，该轴心滑片部是自该弯曲部朝向一预定方向延伸；

其中该刷片是以该第一元件的插入部插入该马达后盖的对应刷片插槽，借以牢固地接合至该马达后盖，致使该轴心滑片部与该换向器轴心做弹性接触，并且使得该预定方向与该换向器轴心的轴向方向相垂直。

2、如权利要求1所述的刷片，其特征在于，所述的第一元件大体上定义有一第一厚度，该第二元件大体上定义有一第二厚度，并且该第一厚度大于该第二厚度。

3、如权利要求2所述的刷片，其特征在于，所述的马达后盖并且具有自该刷片插槽的一开口处突出的一第一支撑部分以及一第二支撑部分，该第一支撑部分是支撑该第一元件的第一基部，该第二支撑部分是支撑该第二元件的第二基部，并且该第一元件的第一厚度加上该第二元件的第二厚度是相等于该第一支撑部分与该第二支撑部分之间的距离。

4、如权利要求3所述的刷片，其特征在于，所述的第一厚度是大于0.08mm。

5、如权利要求4所述的刷片，其特征在于，所述的第二厚度是小于0.08mm。

6、如权利要求5所述的刷片，其特征在于，所述的第一元件的插入部上具有一卡合凸点，当该插入部插入对应该刷片的刷片插槽内时，该卡合凸点被压迫产生弹性变形，使得该插入部与对应该刷片的刷片插槽的内壁之间产生正向力，借以让该插入部卡合于对应该刷片的刷片插槽内。

7、如权利要求6所述的刷片，其特征在于，所述的微型马达进一步包含一对应该刷片的导线，该第二元件的第二基部并且具有自该第二基部延伸的一终端部，用以提供对应该导线的一焊接点。

8、如权利要求7所述的刷片，其特征在于，所述的第一元件及该第二元件均是由一铜铍合金所制成。

9、如权利要求8所述的刷片，其特征在于，所述的第一元件的第一基部是由一铆合制造过程与该第二元件的第二基部相结合。

10、如权利要求8所述的刷片，其特征在于，所述的第一元件的第一基部是由一激光焊接制造过程与该第二元件的第二基部相结合。

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