CN1378316A - 一种电刷组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于微型电机的电刷组件(10),具有铍铜带制成的电刷臂(14)和模制在其一端的石墨材料的电刷头(12)。电刷臂(14)具有多个孔。电刷头(12)具有多个穿过孔的凸台,并在电刷臂的反面形成了一个或多个顶盖(24),从而将电刷头(12)和电刷臂(14)固定在一起。本发明还提供了形成这种电刷组件的方法。

Description

一种电刷组件
技术领域
本发明涉及一种用于微型电机的电刷组件及其形成方法。
背景技术
已经知道了在电机中可使用安装在电刷臂上的石墨或石墨基电刷头。具有石墨换向器片的换向器通常采用这类电刷。石墨界面上的石墨能显著地减小磨损，因而可减少灰尘。它产生的电噪声也更小。
磨损的减少意味着只需使用非常短的电刷头，从而可以节省材料以及更好地利用电机内的空间。然而，因为缺乏较大的电刷体来固定电刷，因此利用标准技术将较短的电刷连接到电刷臂上被证明存在问题。直接焊接通常较困难，并且要求电刷体的铜含量较高。基于健康原因，在可能的地方通常避免使用焊接。利用电刷臂上的簧片发生弹性变形来夹紧电刷的一部分的常用技术要求有较大的基部来进行连接。因此，需要电刷头与电刷臂之间安全可靠地接合以克服上述的问题。
发明内容
根据本发明的第一方面提供了一种用于微型电机的电刷组件，包括：由弹性导电材料的长条构成的电刷臂，其具有远端和近端，远端具有切去部分；石墨材料制成的电刷头，其具有位于切去部分内的凸台和位于凸台上的顶盖，顶盖将电刷头固定在电刷臂上。
最好，切去部分为孔，电刷头具有穿过孔的凸台，并在电刷臂的反面形成一个或多个顶盖。
石墨材料最好包括低温热固性粘结剂。
粘结剂最好通过用于形成顶盖的热压工序来硬化。
根据第二方面，本发明提供了用于微型电机的电刷组件的形成方法，该方法包括步骤：将具有至少一个切去部分的预成形的电刷臂放在模子中；将电刷材料引入模子中；压制电刷材料，形成与电刷臂相连的电刷头；以及将电刷材料压制到至少一个切去部分中，形成与电刷头连成一体的固定座，从而保持电刷头与电刷臂紧密接触。
电刷材料最好是混合有热固性树脂粘结剂(例如酚醛树脂)的石墨，此粘结剂通过热压工序硬化，从而连接电刷头和电刷臂。
原始电刷材料最好以坯块或预成形的原始电刷头的形式引入压模中。
附图说明
现在将通过示例并结合附图对本发明进行更详细的介绍，在附图中：
图1是根据本发明的用于微型电机的电刷组件的电刷头的第一
实施例的后侧透视图；
图2是根据本发明的用于微型电机的电刷组件的电刷臂的一个
实施例的正视图；
图3是电刷组件的正视图，显示了固定在图2所示电刷臂上的图1所示电刷头；
图4是图3所示电刷组件的侧视图；和
图5是电刷组件的第二实施例的正视图。
具体实施方式
现在参考图1至图4，图中显示了用于电机的电刷组件的第一实施例，在图3和4中通常以标号10表示。电刷组件10包括电刷头12和电刷臂14，这种电刷臂是一种典型的由铍铜带形成的片簧型电刷臂。电刷臂至少在其与电刷头接触的区域中镀有锡、镍、银或它们的合金。
电刷头12通常由带有粘结剂的石墨基材料形成，并且制成带有多个凸台16的形状。在此实施例中，电刷头12为平行六面体或基本上为平行六面体，凸台16从电刷头的背面12a延伸出。然而，电刷头12可以是任何合适的形状。粘结剂最好是热固性材料，例如酚醛树脂或环氧树脂。
电刷臂14包括多个孔18形式的切去部分，每一切去部分与一个凸台16相对应。孔18通常位于或靠近电刷臂14在使用中的自由端，其尺寸做成可接受凸台16。
电刷臂14也可包括其它用来调整电刷臂的柔性或弹性的孔或狭缝20(在图2和3中只显示了一个)，以及用来将电刷臂14固定在例如电机外壳的电源端子(未在附图中表示出)上的开口22。然而，由于这些特征在本领域内已众所周知，因此在这里省略了进一步的细节。
当固定在电刷臂14上时，电刷头12还包括有一个或多个顶盖24(在图4中表示出了一个)形式的固定座。一旦电刷头12放置在电刷臂14上，各凸台16的自由端形成各自的顶盖24，或者形成一个可尺寸可以覆盖所有凸台16的单个顶盖24。
当组装电刷10时，用于电刷头12的石墨基材料最初是“原始”的。这是在热处理之前的材料状态，并且由于粘结剂没有固化或硬化，材料容易软化和成形。这种“原始”状态使得电刷头12可以在与电刷臂14接合前在单独的压制工序中预成形，即电刷头12和凸台16的形状可以预先模制；或者，电刷头12可以和其凸台16以及顶盖24一起在热压工序中形成。孔18在电刷臂14中形成，通常是在从铍铜带上冲压电刷臂时通过压制电刷臂14材料来形成。然后电刷头12重叠模制(overmould)在电刷臂14上。
这种重叠模制工序采用热压工序的形式，其需要在较低温度例如200℃下热压原始电刷材料，从而压制电刷材料和电刷臂。当原始电刷材料的温度上升时，粘结剂软化或液化，使得电刷材料发生塑性变形。由于只发生“低温”加热，因此电刷臂没有退火，如果电刷材料在高温例如400至700℃下进行烧结，电刷臂才退火。
在热压工序的压力下，塑性变形的电刷材料趋向于填充、阻塞和/或封闭电刷头12和电刷臂14之间的空隙，因此电刷头和电刷臂之间形成紧密接触。在冷却时粘结剂硬化，使电刷材料变硬，电刷头牢固地固定在电刷臂上。因此在电刷臂14和电刷头12之间形成了稳定可靠的固定接合。
电刷臂14可以镀有如锡、镍、银或其他合适的材料，以防止或抑制在重叠模制工序中发生氧化。
原始电刷材料可以坯块或者预成形的电刷体的形式注入到模子中。每一工序是否合适部分地取决于所用材料的流动性。粘结剂越多则流动性增加，但也会增加电刷头的电阻。
对于注入的材料或简单的坯块来说，注入到模子中且与电刷臂的第一侧面14a接触的材料软化，压入并流经电刷臂中的孔18，流入电刷臂反面的凹腔中，在这里形成了穿过孔18的位于凸台端部的一个或多个顶盖24。
当使用预成形的电刷体时，在原始电刷材料和电刷臂放入模子中时将凸台16放在孔18内，用热压工序使预成形的凸台16端部变形，从而形成顶盖24。当使用相对较硬的原始电刷材料时，由于在模制过程中要求电刷材料的移动量较小，优选采用预成形的电刷体。
在这两种情况中，压制工序均形成了将电刷头固定在电刷臂上的顶盖，并且确定了电刷头基体的最终形状，如有需要，还可以形成具有很多细微隆起的条纹接触面。
在图5所示的电刷10的第二实施例中，电刷臂14有三个孔18形式的切去部分，凸台16可插入此处或在此处形成。一个单个顶盖24覆盖了凸台16，并且重叠在电刷臂14的后表面14b上，将电刷头12和电刷臂14结合起来。在这种情况下，电刷臂14和电刷头12之间的接触电阻由于两部分之间的较大接触表面而减小。
在电刷组件10的一个改进形式(未示出)中，电刷臂可以只有一个孔。一般地，这个孔是非圆形的，以防止在使用时电刷臂相对于电刷头发生角度位移。
或者，也可以沿电刷臂边缘形成切去部分，以便将电刷头与电刷臂销合在一起。然而，为保留石墨材料应优先采用孔。
虽然由于粘结剂只是被硬化而没有碳化或汽化，使得本发明的电刷的电阻较高，但这可以从电刷头12缩短的长度中部分地得到补偿。
因此就可以得到一种用于电机的电刷，这种电刷的电刷头可以安全可靠地与电刷臂固定，并且特别适用于较短长度的电刷。
上述的实施例只是用示例方式给出，对于本领域的技术人员来说很明显，在不脱离由所附的权利要求限定的发明范围的前提下，可以对本发明进行各种改进。

Claims (19)

1.一种用于微型电机的电刷组件，包括：
电刷臂(14)，其包括具有远端和近端的弹性导电材料的长条，所述远端具有切去部分(18)；
石墨材料的电刷头(12)，其具有位于所述切去部分(18)内的凸台(16)，
其特征在于，所述电刷头(12)具有与所述凸台形成一体的顶盖(24)，其将所述电刷头(12)和电刷臂(14)固定在一起。
2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述电刷臂(14)具有多个孔(18)形式的所述切去部分，所述电刷头(12)具有对应数量的所述凸台(16)，各所述凸台具有各自的所述顶盖(24)。
3.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述电刷臂(14)具有多个孔(18)形式的所述切去部分，所述电刷头(12)具有对应数量的所述凸台(16)和多个所述顶盖(24)，各所述所述顶盖(24)在一个或多个所述凸台(16)上形成。
4.如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述电刷头(12)具有在所有所述凸台(16)的末端上形成的单个顶盖(24)。
5.如权利要求1所述的组件，其特征在于，各所述顶盖(24)分别与各所述凸台(16)形成一体。
6.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述电刷头(12)的石墨材料包括低温热固性粘结剂。
7.如权利要求6所述的组件，其特征在于，所述电刷头(12)通过热压工序与所述电刷臂(14)连接。
8.如权利要求6所述的组件，其特征在于，所述粘结剂通过热压工序硬化。
9.如权利要求7所述的组件，其特征在于，所述粘结剂是酚醛树脂。
10.如权利要求1所述的电刷组件，其特征在于，所述电刷臂(14)由铍铜制成，并且至少在与所述电刷头(12)接触的区域中镀有从包括锡、镍、银和它们的合金的材料组中选择的材料。
11.一种用于微型电机的电刷组件的形成方法，包括步骤：
将具有至少一个切去部分(18)的预成形的电刷臂(14)放入模子中；
将电刷材料注入所述模子中；
压制所述电刷材料，形成与所述电刷臂(14)相连的电刷头(12)；和
将所述电刷材料压制到至少一个所述切去部分(18)中，形成与所述电刷头(12)连为一体的固定座(24)，从而保持所述电刷头(12)与所述电刷臂(14)紧密接触。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述切去部分包括至少一个孔(18)，通过压制所述电刷材料从所述电刷臂(14)的第一侧面穿过各所述孔(18)，在所述电刷臂(14)的反面形成顶盖(24)，从而形成所述固定座。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述电刷臂(14)具有多个所述孔(18)，所述电刷材料被压制而穿过所述孔(18)，形成了延伸穿过所述孔(18)的多个凸台(16)，并且通过所述多个凸台(16)形成了与所述电刷头(12)连接的一个单个顶盖(24)。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述电刷臂(14)具有多个所述孔(18)，所述电刷材料被压制而穿过所述孔(18)，形成了多个凸台(16)，并且通过所述凸台(16)形成了与所述电刷头(12)的其余部分相连的多个顶盖(24)。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述电刷材料是混合了热固性树脂粘结剂的石墨材料，所述压制工序是可硬化所述粘结剂的热压工序。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在所述热压工序中将所述电刷材料加热至使所述粘结剂开始液化的温度。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述电刷材料以原始电刷材料坯块的形式注入所述模子中。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述电刷材料首先冷压形成带有至少一个所述凸台(16)的原始电刷头(12)；将所述凸台(16)与所述电刷臂(14)的切去部分(18)相配，并将所述原始电刷头(12)和电刷臂(14)一起放入所述模子中。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在放入所述模子之前，所述电刷臂(14)至少在被所述电刷头(12)覆盖的区域中镀有镍、锡、银或它们的合金。
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