CN204810098U - 有刷电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种有刷电机，包括：第一接线端子、第二接线端子、换向器以及多个碳刷组件；碳刷组件包括：碳刷、刷盒以及主偏压件；碳刷可滑动的设置在刷盒中，主偏压件偏压碳刷向滑出刷盒的方向移动，碳刷在主偏压件作用下滑出刷盒的最大尺寸定义为碳刷的有效使用尺寸；多个碳刷组件分为两组：第一极性组，该组内的碳刷组件电连接至第一接线端子；第二极性组，该组内的碳刷组件电连接至第二接线端子且不与第一极性组电连接；第一极性组中至少有一个碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸小于第二极性组中任意一个碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸。本实用新型的有刷电机中，能够减少碳刷组件对换向器的磨损。

Description

有刷电机

技术领域

本实用新型涉及一种动力源装置，具体涉及一种有刷电机。

背景技术

电机是一种能量转化装置，包括有刷电机和无刷电机。有刷电机是内含碳刷的将电能转换成机械能（电动机）或将机械能转换成电能（发电机）的旋转电机。有刷电机是所有电机的基础，它具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速、控制电路相对简单等特点。

有刷电机中包括碳刷，我们知道，电机在运行过程中，碳刷会被不停的磨损，直至被磨损至失效。但是现有的有刷电机中，当一个碳刷失效时，可能会出现其它碳刷依然能够长期的继续工作，因此在不能及时更换碳刷的情况下，会对换向器产生磨损，甚至会损坏电机。

发明内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种有刷电机，该有刷电机能够减少对换向器的磨损，达到保护有刷电机的目的。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种有刷电机，包括：第一接线端子、第二接线端子、换向器以及多个碳刷组件；

其中，

碳刷组件包括：碳刷、刷盒以及主偏压件；

碳刷可滑动的设置在刷盒中，主偏压件偏压碳刷向滑出刷盒的方向移动，碳刷在主偏压件作用下滑出刷盒的最大尺寸定义为碳刷的有效使用尺寸；

换向器相对碳刷组件转动设置，碳刷组件在换向器转动的周向上环绕换向器，碳刷相对刷盒的滑动方向垂直于换向器的转轴；

多个碳刷组件分为两组：

第一极性组，该组内的碳刷组件电连接至第一接线端子；

第二极性组，该组内的碳刷组件电连接至第二接线端子且不与第一极性组电连接；

第一极性组中至少有一个碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸小于第二极性组中任意一个碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸。

进一步地，第一极性组中至少有一个碳刷组件还包括：止挡件和辅助偏压件；

止挡件和辅助偏压件设置在该碳刷组件的碳刷内部，辅助偏压件支撑止挡件和包含该止挡件的碳刷组件的碳刷。

进一步地，第一极性组中至少有一个碳刷组件还包括：止挡件、辅助偏压件以及保险件；

止挡件、辅助偏压件以及保险件均设置在该碳刷组件的碳刷内部，辅助偏压件偏压保险件向靠近换向器的方向移动。

进一步地，第一极性组包括偶数个碳刷组件，第一极性组中的两个碳刷组件对称设置。

进一步地，在第一极性组中对称设置的两个碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸相同且均小于第二极性组中任意一个碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸。

进一步地，在第一极性组中对称设置的两个碳刷组件均还包括：止挡件和辅助偏压件；

止挡件和辅助偏压件设置在该碳刷组件的碳刷内部，辅助偏压件支撑止挡件和包含该止挡件的碳刷组件的碳刷。

进一步地，在第一极性组中对称设置的两个碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸相同且均小于第二极性组中任意一个碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸；并且这两个对称设置的碳刷组件均还包括：止挡件和辅助偏压件；止挡件和辅助偏压件设置在该碳刷组件的碳刷内部，辅助偏压件支撑止挡件和包含该止挡件的碳刷组件的碳刷。

进一步地，在第一极性组中对称设置的两个碳刷组件中的一个碳刷组件还包括：止挡件和辅助偏压件；止挡件和辅助偏压件设置在该碳刷组件的碳刷内部，辅助偏压件支撑止挡件和包含该止挡件的碳刷组件的碳刷；

另一个碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸小于第二极性组中任意一个碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸。

进一步地，在第一极性组中对称设置的两个碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸的差值在0.3mm至1mm范围内。

进一步地，第一接线端子作为有刷电机的正接线端子。

本实用新型的有益之处在于，碳刷的有效使用尺寸不同，能够减少碳刷组件对换向器的磨损，达到保护有刷电机的目的。

附图说明

图1为本实用新型有刷电机的结构示意图；

图2为图1中的有刷电机的侧视图；

图3为图1中的有刷电机的部分结构的立体图；

图4为图3中的第一极性组的结构示意图；

图5中实线为碳刷未被磨损前与换向器的作用关系图，虚线包括图6和图7中的实线所示结构；

图6中实线为碳刷被磨损至失效时与换向器的作用关系图，虚线包括图5和图7中的实线所示结构；

图7中实线为在没有换向器时碳刷相对刷盒滑动出最大尺寸的结构示意图，虚线包括图5和图6中的实线所示结构；

图8为图3所示结构的下视平面图；

图9为碳刷中具有辅助偏压件时与换向器的作用关系图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

本实用新型提出一种有刷电机100，如图1和图2所示，该有刷电机100包括：第一接线端子11、第二接线端子12、换向器13以及多个碳刷组件20。当然，为了实现有刷电机100的功能，该有刷电机100中还包括定子以及转子等。

以下具体介绍与本实用新型的实质性特点相关的技术特征，对于定子以及转子的具体结构不再赘述。

如图2至图4所示，换向器13安装于转子并与转子同步转动，多个碳刷组件20在换向器13转动的周向上环绕换向器13。碳刷组件20相对于定子是固定的，这样与转子同步转动的换向器13能够相对碳刷组件20转动，碳刷组件20通过换向器13将电能输送至电机内的线圈。

碳刷组件20包括：碳刷21、刷盒22以及主偏压件23。为了将碳刷组件20安装在电机上，电机还包括一个安装支架14，安装支架14相对于定子固定设置。安装支架14的大致中心处设有能使得转子的电机轴15部分伸出的通过孔141。换向器13安装在转子的电机轴15上，且通过孔141的孔壁环绕换向器13，也即是说，换向器13安装在电机轴15的与通过孔141对应的位置处。安装支架14用于固定安装碳刷组件20，多个碳刷组件20在安装支架14上围绕通过孔141均匀设置。

刷盒22与安装支架14固定连接，刷盒22内设有沿着换向器13的转轴的径向延伸的滑动孔221，滑动孔221沿着径向的两端开口。碳刷21可滑动的设置在刷盒22中的滑动孔221，碳刷21相对刷盒22的滑动方向垂直于换向器13的转轴，这样，碳刷21能够相对刷盒22沿着径向滑动至与换向器13接触的位置，从而实现与换向器13的相互作用。

主偏压件23用于偏压碳刷21使得碳刷21向滑出刷盒22的方向移动，也即是使得碳刷21沿着径向朝向换向器13滑动。主偏压件23为一个偏压元件，通过其对碳刷21的偏压能够使得碳刷21稳定的与换向器13接触。作为优选方案，如图3和图4所示，主偏压件23为一个扭簧，扭簧固定于安装支架14上，其一端能够通过刷盒22上设有的长形槽222伸入到刷盒22内，从而能够与碳刷21接触偏压碳刷21。

为了方便说明本实用新型的技术方案，还定义了一个概念，即碳刷21的有效使用尺寸d1，有效使用尺寸d1指的是碳刷21在主偏压件23作用下滑出刷盒22的最大尺寸。

下面对有效使用尺寸d1作进一步的详细说明。参照图5至图7所示，通常情况下，刷盒22的边缘距离换向器13还具有一定的距离d2，因此需要主偏压件23偏压碳刷21使得碳刷21相对刷盒22至少能够沿径向伸出d2尺寸的长度才能与换向器13接触。在碳刷21与换向器13接触的过程中，碳刷21会被不断的磨损，直至其被磨损至图6所示时，碳刷21的剩余部分在主偏压件23的偏压作用下相对刷盒22伸出的尺寸小于d2尺寸，使得碳刷21与换向器13不能接触，碳刷21失效。这里我们定义碳刷21能被磨损掉的尺寸为d3，而该碳刷21的有效使用尺寸d1即为d2和d3之和，即是d1=d2+d3。换句话说，如图7所示，当去除换向器13时，碳刷21不再受到换向器13的止挡，此时也可以认为，碳刷21的有效使用尺寸d1从理论上来说也等于碳刷21被主偏压件23偏压相对刷盒22滑出的最大尺寸。

在本实用新型中，电机包括多个碳刷组件20，多个碳刷组件20分为两组：第一极性组和第二极性组。第一极性组内的碳刷组件20电连接至第一接线端子11，第二极性组内的碳刷组件20电连接至第二接线端子12且不与第一极性组电连接。其中，第一极性组中至少有一个碳刷组件20的碳刷21的有效使用尺寸d1小于第二极性组中任意一个碳刷组件20的碳刷21的有效使用尺寸d1。

这样，在电机运行过程中，第一极性组内的有效使用尺寸d1小的碳刷21会最先被磨损至失效，这时该碳刷组件20的碳刷21不能与换向器13接触，而此时因为第一极性组内的其它的碳刷组件20依然有效，因此电机仍然能够运行，但是，因为此时的第一极性组内的碳刷组件20的个数减少了一个，因此，第一极性组内的剩余的碳刷组件20的碳刷21通过的电流会增大，因而能够相对于第二极性组内的碳刷组件20的碳刷21的磨损速度加快，直至第一极性组内的碳刷组件20的碳刷21全部失效，这时电机停转。因而，将第一极性组内的一个碳刷组件20的碳刷21的有效使用尺寸d1设置的较短，使得当该较短的碳刷21被磨损至失效后能够加快该组内的剩余的碳刷组件20的碳刷21的磨损，从而能够即时的提醒用户更换碳刷21，避免换向器13的磨损，延长电机的使用寿命。

如图2和图8所示，为了实现第一极性组中碳刷组件20连接至第一接线端子11，第一极性组中的每个碳刷组件20内的碳刷21通过导线24与对应的刷盒22电连接，然后多个刷盒22之间在通过铜线25电连接，第一接线端子11可以设置在第一极性组中的一个刷盒22上。同样的，第二极性组中的每个碳刷组件20内的碳刷21通过导线24与对应的刷盒22电连接，然后多个刷盒22之间再通过铜线25电连接，第二接线端子12设置在第二极性组中的一个刷盒22上。

作为优选方案，如图9所示，第一极性组中至少有一个碳刷组件20还包括：止挡件27和辅助偏压件28，止挡件27和辅助偏压件28均设置在该碳刷组件20的内部，辅助偏压件28支撑止挡件27和包含该止挡件27的碳刷组件20的碳刷21。这样，当该碳刷组件20的碳刷21被磨损至失效时，辅助偏压件28弹出，使得被磨损的该碳刷21的剩余的部分能够远离换向器13，避免该碳刷21与换向器13可能会接触使得电机工作不稳定，甚至是烧毁电机。进一步的，该碳刷组件20还包括一个保险件，该保险件也设置在碳刷21内部，且还位于辅助偏压件28和碳刷21之间，辅助偏压件28偏压保险件向靠近换向器13的方向移动，使得对于要失效的碳刷21不仅能够更稳定的脱离换向器13。

作为具体方案，在该碳刷组件20的碳刷21内设有一个容纳槽211，容纳槽211沿着径向延伸。在容纳槽211内沿着径向并朝向换向器13依次设有铜粉26、止挡件27、辅助偏压件28以及保险件。其中，铜粉26用于预埋以上所述的导线24，止挡件27位于铜粉26和辅助偏压件28之间，止挡件27和辅助偏压件28还均相对碳刷21绝缘。这样，当碳刷21被磨损至容纳槽211处时，辅助偏压件28偏压保险件弹出使得碳刷21与换向器13脱离。

这里需要对包含有辅助偏压件28的碳刷21的有效使用尺寸d1做进一步说明。该碳刷21的有效使用尺寸d1同样的指示的是碳刷21滑出刷盒22的最大尺寸。具体而言，如图9所示，有效使用尺寸d1为刷盒22距离换向器13的距离d2和碳刷21能被磨损掉的尺寸d3之和。其中d2很明显的为一个定值，而d3实质上为容纳槽211的边缘距离碳刷21边缘的距离。这样，可以理解的，因为碳刷21最终剩余的尺寸都是固定的，因此碳刷21能够被磨损的尺寸d3的大小也决定的了整个碳刷21的尺寸，而碳刷21边缘距离换向器13的距离d2也是固定的，因此碳刷21能够被磨损的尺寸d3的大小也决定了碳刷21有效使用尺寸d1的大小。

进一步的，第一极性组中包括偶数个碳刷组件20，第一极性组中的两个碳刷组件20对称设置。为了方便说明本实用新型的技术方案，不妨以第一极性组中包括两个碳刷组件20为例，当然，并不以此为限。

作为一种优选方案，在第一极性组中对称设置的两个碳刷组件20中的一个碳刷组件20包括止挡件27以及辅助偏压件28，且该碳刷组件20的碳刷21与第二极性组中的碳刷组件20的碳刷21的有效使用尺寸d1相同，而对称设置的两个碳刷组件20中的另外一个碳刷组件20的碳刷21的有效使用尺寸d1小于第二极性组中任意一个碳刷组件20的碳刷21的有效使用尺寸d1。这样，有效使用尺寸d1较短的碳刷21先被磨损，这时与其对称的另外一个碳刷组件20的碳刷21所通过的电流增大，使得该碳刷21磨损速度加快，直至磨损至失效时，该碳刷组件20内的辅助偏压件28弹出使得碳刷21远离换向器13，从而电机能够即时停转，进而能有效减少对换向器13的表面磨损，达到保护电机的目的。进一步的，对称设置的两个碳刷组件20的碳刷21的有效使用尺寸d1的差值在0.3mm至1mm范围内。这样，能够保证当第一极性组内的具有较小有效使用尺寸d1的碳刷组件20的碳刷21被磨损至失效时，另外一个具有较大有效使用尺寸d1的碳刷组件20的碳刷21也能够在短期内被磨损至失效，从而能够即时的使得电机停转。

当然可以理解的，作为另外一种方案，在第一极性组中对称设置的两个碳刷组件20的碳刷21的有效使用尺寸d1相同且均小于第二极性组中任意一个碳刷组件20的碳刷21的有效使用尺寸d1，进一步的，该对称设置的两个碳刷组件20还均包括以上所述的止挡件27和辅助偏压件28。

作为优选方案，在以上的多个方案中，第一接线端子11用于作为本实用新型的有刷电机100的正接线端子，第二接线端子12作为有刷电机100的负接线端子。因为，我们知道，正极碳刷21流过的电流要比负极碳刷21流过的电流要大，因而正极碳刷21磨损要比负极碳刷21磨损大，这样，能够使得正极的碳刷组件20的碳刷21先失效，从而正极的碳刷组件20中设有辅助偏压件28的碳刷组件20能够即时使得电机停转。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种有刷电机，包括：第一接线端子、第二接线端子、换向器以及多个碳刷组件；

其中，

所述碳刷组件包括：碳刷、刷盒以及主偏压件；

所述碳刷可滑动的设置在所述刷盒中，所述主偏压件偏压所述碳刷向滑出所述刷盒的方向移动，所述碳刷在所述主偏压件作用下滑出所述刷盒的最大尺寸定义为所述碳刷的有效使用尺寸；

所述换向器相对所述碳刷组件转动设置，所述碳刷组件在所述换向器转动的周向上环绕所述换向器，所述碳刷相对所述刷盒的滑动方向垂直于所述换向器的转轴；

多个所述碳刷组件分为两组：

第一极性组，该组内的所述碳刷组件电连接至所述第一接线端子；

第二极性组，该组内的所述碳刷组件电连接至所述第二接线端子且不与所述第一极性组电连接；

所述第一极性组中至少有一个所述碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸小于所述第二极性组中任意一个所述碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸。

2.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述第一极性组中至少有一个所述碳刷组件还包括：止挡件和辅助偏压件；

所述止挡件和所述辅助偏压件设置在该碳刷组件的碳刷内部，所述辅助偏压件支撑所述止挡件和包含该止挡件的所述碳刷组件的碳刷。

3.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述第一极性组中至少有一个所述碳刷组件还包括：止挡件、辅助偏压件以及保险件；

所述止挡件、所述辅助偏压件以及所述保险件均设置在该碳刷组件的碳刷内部，所述辅助偏压件偏压所述保险件向靠近所述换向器的方向移动。

4.根据权利要求1所述的有刷电机，其特征在于，所述第一极性组包括偶数个所述碳刷组件，所述第一极性组中的两个所述碳刷组件对称设置。

5.根据权利要求4所述的有刷电机，其特征在于，在所述第一极性组中对称设置的两个所述碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸相同且均小于所述第二极性组中任意一个所述碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸。

6.根据权利要求4所述的有刷电机，其特征在于，在所述第一极性组中对称设置的两个所述碳刷组件均还包括：止挡件和辅助偏压件；

所述止挡件和所述辅助偏压件设置在该碳刷组件的碳刷内部，所述辅助偏压件支撑所述止挡件和包含该止挡件的所述碳刷组件的碳刷。

7.根据权利要求4所述的有刷电机，其特征在于，在所述第一极性组中对称设置的两个所述碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸相同且均小于所述第二极性组中任意一个所述碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸；并且这两个对称设置的所述碳刷组件均还包括：止挡件和辅助偏压件；所述止挡件和所述辅助偏压件设置在该碳刷组件的碳刷内部，所述辅助偏压件支撑所述止挡件和包含该止挡件的所述碳刷组件的碳刷。

8.根据权利要求4所述的有刷电机，其特征在于，在所述第一极性组中对称设置的两个所述碳刷组件中的一个所述碳刷组件还包括：止挡件和辅助偏压件；所述止挡件和所述辅助偏压件设置在该碳刷组件的碳刷内部，所述辅助偏压件支撑所述止挡件和包含该止挡件的所述碳刷组件的碳刷；

另一个所述碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸小于所述第二极性组中任意一个所述碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸。

9.根据权利要求8所述的有刷电机，其特征在于，在所述第一极性组中对称设置的两个所述碳刷组件的碳刷的有效使用尺寸的差值在0.3mm至1mm范围内。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的有刷电机，其特征在于，所述第一接线端子作为所述有刷电机的正接线端子。