CN1338809A - 设有内部负载的串激式马达 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种设有内部负载的串激式马达。该串激式马达包括:一定子、一转子、若干个电刷以及一负载装置。该转子包括:一轴承、一设在该轴承上的换向器、以及一同样设在该轴承上且与该换向器相邻的转子铁心,该转子铁心是与该换向器电连接,且以可转动的方式设在该定子内部。该若干个电刷用来经由该换向器激磁该转子铁心,并向该换向器提供所需的电功率。其中,当该串激式马达的外部负载很小的情况之下,该负载装置用于向该串激式马达内提供内部负载,以便在该串激式马达缺乏外部负载或其外部负载很小时避免该转子超速转动。

Description

设有内部负载的串激式马达
本发明涉及一种设有内部负载的串激式马达，该串激式马达即使在外部负载很小的情况下，也不发生超速转动。
串激式马达是一种电动马达，由于可以在交流和直流两种电压下运行，所以在市场上十分常见，如无线式螺丝起子(cordless powered screwdriver)或是搅拌器等等。串激式马达也因为其结构简单并具有一定程度的可靠性，而在工业用途上也十分常见。
参阅图1，图1为公知串激式马达10的组成元件图。串激式马达10包括：一定子20、一转子30和端点托架50、70。转子30包括：一轴承32、一换向器34和一转子铁心36，它们均设置在轴承32之上。转子铁心36由铜线缠绕形成很多不同的绕线组38。每一绕线组38分别与对应换向器34的表面35电连接。轴承32的端点以可转动的方式固定在端点托架50、70的绝缘套52、72上。端点托架50、70与定子20稳固设置。转子铁心36在定子20内转动，换向器34还与转子铁心36相对旋转。定子20还包括有许多绕线组22，绕线组22包括有对绕线组22本身提供电功率电线24。端点托架50包括有一用于支撑电刷62使其能与换向器34接触的电刷支持器60，电功率还通过电刷62传至换向器34，因此也可以传送到转子铁心36上的某些特定的绕线组。每一电刷支持器60包含一插头61，而电刷62以可滑动的方式设置在插头61上，电刷支持器60还包括一可弹性地将电刷62推往换向器34的方向弹簧64和一外部接点66。外部接点66是与电刷62电连接以便将电功率传给电刷62。接线68则接到电源(未显示)上。
当串激式马达10在有适当外部负载的情况下运行时，串激式马达10将会在某一特定转矩下有一特定的转速。参阅图2，图2是串激式马达10的转矩相对于转速的示意图。一般来说，串激式马达10的转矩相对于串激式马达10的转速为一线性关系，因此当外部负载很小的时候，串激式马达10的转速将会大幅度升高，同时产生大的噪音。
本发明的主要目的，在于提供一设有内部负载的串激式马达，用以避免当串激式马达的外部负载过小时，引起串激式马达超速旋转。
大体来说，本发明公开一有内部负载的串激式马达。该马达包括：一定子、一转子、若干个电刷和一用于产生该串激式马达所需的内部负载的负载装置。该轴承包括一换向器和一与该换向器相邻的转子铁心。该转子铁心可在与该换向器电连接同时在该定子内旋转。该若干个电刷是为了将电功率提供给换向器而设置。而该负载装置是为了防止当该串激式马达的外部负载太小的时候该转子发生超速转动。
图1为公知串激式马达的组成元件图。
图2为图1串激式马达的转矩相对转速的关系的示意图。
图3为本发明的串激式马达的组成元件图。
图4为本发明的串激式马达的转矩相对转速的关系示意图。图示的符号说明
100串激式马达         142弹性圈
101纵向               144金属圈
110螺钉               150、170端点托架
120定子               152、172绝缘套
122、138绕线组        160电刷支持器
124电线               161插头
130转子               162电刷
132轴承               164弹簧
132a、132b端点        166外部接点
134换向器             174表面
135导电表面           182绝缘圈
136转子铁心           184薄金属圈
140、180弹性元件组    186弹簧圈
参阅图3，图3为本发明的串激式马达100的组成元件图。串激式马达100包括：一定子120、一转子130、端点托架150、170，一阻力板组140以及一弹性元件组180。转子130包括：一轴承132、设在轴承132上的一换向器134和一与换向器134相邻的转子铁心136。转子铁心136由铜线缠绕形成许多绕线组138。每一绕线组138与换向器134上所对应的导电表面135电连接。轴承132上的端点132a与132b以可转动的方式分别固定在端点托架150、170的绝缘套152、172上。端点托架150、170是透过螺钉110与定子120稳固地连接。转子铁心136在定子120内旋转，换向器134和转子铁心136也在端点托架150内旋转。轴承132在纵向101上有一定程度的自由度，也就是说，轴承132上的端点132a与132b可以在轴承132的纵向相对其所对应的绝缘套152和172滑进或滑出。定子120有许多绕线组122，绕线组122包括可用来把电功率传送到绕线组122上的电线124。端点托架150包括可弹性地支撑电刷162使其可与换向器134接触的电刷支持器160。电功率通过电刷162传到换向器134，也可传至转子铁心136上某些特定的绕线组。每一电刷支持器160包括一使电刷162以可滑动的方式设置其内的插头161，以及一可以弹性地把电刷162推动向换向器134的方向的弹簧164，另外电刷支持器160还包含有一彼此电连接用于将电功率传给电刷162上的外部接点166和与其相对应的电刷162。
阻力板组140和弹性元件组180一起作用，以形成一用于提供串激式马达100固定且一致的内部负载的类似负载装置。阻力板组140设置在轴承132的端点132a和132b上，且包含两个分别与两金属圈144结合的弹性圈142。当轴承132旋转时，轴承132被弹性元件组180推向端点托架170，将造成阻力板组140的两弹性圈142和两金属圈144受压，除了彼此互相挤压之外，还挤压端点托架170的表面174，这些因为受压所产生的接触阻力将会对串激式马达100产生一小量但却很稳定的内部负载。这些小量但很稳定的内部负载将可以减小串激式马达100的转子130的转速，特别是当外部负载很小的情况，内部负载可以减少因转子的转速过快所产生的噪音。
弹性元件组180设置在轴承132的端点132a上，其包含有一绝缘圈182，一薄金属圈184以及一弹簧圈186。绝缘圈182用来确保在换向器134与端点托架150之间没有电连接的情况下，则弹簧圈186可以经由薄金属圈184和绝缘圈182弹性地推动换向器134和端点托架150。弹簧圈186的弹性作用力可以纵向地推动轴承132往端点托架170的方向移动。更进一步说，绝缘圈182、薄金属圈184以及弹簧圈186除了可以在除彼此间产生摩擦力之外，还可以对端点托架150产生摩擦力，而这些摩擦力也可以形成对串激式马达100另一内部负载。
适当地选取上述绝缘圈、薄金属圈或是弹簧圈的形状及其配置，以应用在弹性元件组180和阻力板组140中，将可以产生串激式马达100所需要的内部负载及所需要的负载线。举例来说，两组阻力板组140都可以设在轴承132的一端132b或者可以适度地调整弹簧圈186的弹性作用力以达到我们的需求。在任何情况下，只要串激式马达100仅有一小量的外部负载，或是连外部负载都很小的时候，必须调整阻力板组140与弹性元件组180使其产生所需要的足够的内部负载，以降低串激式马达100的噪音。参阅图4，图4为本发明的串激式马达100的转矩相对于转速的关系的示意图。当轴承132的转速超过12000RPM(Round PerMinute)，串激式马达100就会产生无法接受的噪音。且当串激式马达无外部负载时，轴承132的转速会提高到16000RPM，当适当地调整阻力板组140与弹性元件组180以产生5牛顿米(Newton-Meters)的内部负载，轴承132的转速将可以确保不会超过12000RPM，也因此不会产生烦人的噪音。
相对于公知技术，本发明的串激式马达包括一设在转子的轴承上且有一定纵向自由度的弹性元件组与一阻力板组。该弹性元件组对该阻力板组产生力的作用，也因为两者同时作用产生的摩擦力提供了该串激式马达一稳定的内部负载。该稳定的内部负载可以减低该轴承的转速，当该串激式马达的外部负载很小或是完全没有的情况，也因此可以减低该串激式马达所产生的噪音。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡在本发明权利要求范围内所做的等同代换和改型，均属本发明专利的范围。

Claims (7)

1.一种设有内部负载的串激式马达，包括：
一定子；
一转子，该转子包括：一轴承、一设在该轴承上的换向器、以及一同样设在该轴承上且与该换向器相邻的转子铁心，该转子铁心与该换向器电连接且以可转动的方式设在该定子内部；
用于经由该换向器激磁该转子铁心的若干个电刷；以及
一负载装置，该负载装置用来向该串激式马达内提供内部负载，以便在该串激式马达缺乏外部负载或其外部负载很小时避免该转子超速转动。
2.如权利要求1所述的串激式马达，其中该负载装置包括至少一阻力板和一用于该阻力板受到外部压力时弹性地推动该转子的弹性元件。
3.如权利要求2所述的串激式马达，其中该负载装置包括：
固定于该定子的相反两侧的第一和第二端点托架；
一设于该第一端点托架上的阻力面；以及
一安装于该轴承上的垫圈；
其中，该弹性元件是用来将该转子推向该第一端点托架，并将该垫圈推向该阻力面。
4.如权利要求3所述的串激式马达，其中该弹性元件设在该轴承的第二端且弹性地与该第二端点托架接触。
5.如权利要求4所述的串激式马达，其中，该弹性元件设在该换向器与该第二端点托架之间，且该弹性元件包含一绝缘圈与一弹簧圈，该弹簧圈设在该第二端点托架与该绝缘圈之间。
6.如权利要求4所述的串激式马达，其中，该内部负载包括一由介于该弹性元件与该第二端点托架间的摩擦力所产生的负载。
7.如权利要求1所述的串激式马达，其中该内部负载在当该串激式马达的外部负载很小的情况下降低该串激式马达本身所产生的噪音。
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