专利名称：电刷组件的制作方法
技术领域：
本申请涉及电机，尤其涉及一种用于电机或类似物的刷握组件。
背景技术：
用于电机，尤其是小型永磁DC电机的电刷组件，要么是笼形电刷组件要么是叶形电刷组件。叶形电刷相对便宜，其基本上包括一拉长的悬臂式的弹性导电材料带，该弹性导电材料典型地是铍铜，该带相对于整流子的摩擦接触面弹性变形。碳基刷头可以置于电刷臂的顶部上以与摩擦面接触。笼形电刷组件使用碳基电刷，该碳基电刷通过分立弹簧被压住整流子，并且通过硬管或通常用黄铜或绝缘塑料材料制成的笼子引导到整流子。这种方式更稳定，因此更合意，但也太昂贵且难于冷却电刷。
因此，人们希望得到一种既容易冷却又制造便宜的稳定的电刷组件。
发明内容
因此，本发明提供一种用于电机的电刷组件，该电刷组件包括电刷，用于与整流子滑动接触；弹簧，用于弹性推动上述电刷与整流子接触；刷握，用于支承上述电刷，并且朝着整流子引导该电刷，该刷握具有基底和多个凸起，这些凸起从所述基底伸出以支承和引导该电刷，其中这些凸起形成导轨，并且该电刷具有多个槽，该导轨收容于槽中以引导和支承该电刷。
优选的是，具有两个横截面为圆形的凸起，并且电刷中的槽的横截面为部分圆形。
优选的是，电刷组件适于可拆卸地装于电机的电刷板上。
优选的是，基底和凸起作为整体结构一体形成，并且凸起形成从刷握伸出悬臂的导轨，该电刷适于在弹簧的作用下沿着导轨滑动。
优选的是，两个凸起是单杆的相应端，并且该杆具有基本上为U形的中间部分，该中间部分形成带有两个臂的底部，该两个臂从底部伸出。
优选的是，底部可靠地收纳在电机的电刷板的凹槽中。
优选的是，臂是U形的，以形成第一和第二臂部分，该第一和第二臂部分基本上垂直地从带有电刷的基底上伸出，该电刷沿着该凸起滑动，该凸起是臂的第二部分的自由端并且邻近臂的第一部分和底部。
优选的是，电刷具有止挡凸起，该止挡凸起位于臂的第一部分之间，并且该止挡凸起以底部为阻碍以限制该电刷从基底脱离的运动。
可选的是，凸起是分立的U形杆，该杆相应地从位于电刷的相反侧的第一和第二基底伸出。
本申请也提供一种包括这种电刷组件的电机。
以下仅仅作为示例，并参考附图，描述本发明的四个具体实施例，其中图1是根据本发明的包括电刷组件的电机的部分分解图；图2示出一种作为图1的电刷组件一部分的刷握；图3示出附带有电刷和引出线的图2的刷握；图4示出作为图1的电机的端罩的一部分的电刷板；图5是移去图1的电机的电刷组件的方法的图示；图6示出一种备用的笼形电刷组件；图7是根据另一实施例作为电刷组件的一部分的销组件的透视图；图8示出包括图7的销组件的刷握；图9示出包括图8的刷握的电刷组件；图10是根据第四实施例包括两个电刷组件的电机电刷板的内部视图。
具体实施例方式
图1的电机是一种小型PMDC电机，适用于例如便携式手持钻这样高电流、高功率的应用。电机10具有由直立机壳12以及第一端罩14和第二端罩16形成的机壳。电机具有轴18，该轴可被看作通过端罩14伸出。该轴是绕线转子的一部分，该转子包括整流子，并且直立机壳12支承着永磁定子。
所用的端罩16包括两部分，金属外板和已知作为电刷板20的塑料内板，而该端罩支承着电刷装置和包括电机端子的其他电气元件。
在电机中，电刷装置包括两个电刷组件。一个电刷组件22从电机的其它部分中分解示出，它是可替换的电刷组件，也就是说如果需要(例如，假如磨损或损坏了)，该电刷组件能够不用拆开电机机壳而被替换。所示出的电刷组件准备通过将其通过后机壳12的窗口34安装而固定到电刷板。
电刷组件22包括刷握24、电刷26和刷握弹簧28。在图2中更详细地示出了刷握24。该刷握具有由镀锌钢板的冲压带36形成的基底25，尽管其他的材料也适用，例如黄铜板。该带36具有向内弯曲或卷曲以大致上与直立机壳的轮廓一致的末端38，40。它具有两个装配臂42，该装配臂从也弯曲的下缘伸出并以水平向内延伸。每一个臂42包括带有锥形面的倒钩44和相对的后侧翼46。在臂42顶部的纵向槽48允许倒钩44比该臂的剩余部分易于弹性挤压。该倒钩44或锥形面和侧翼提供一种如后文所述的搭扣配合功能。
刷握24具有由两个销30形成的两个凸起，这两个销被压配合到该带36中心部的两个孔中。该销30垂直于该中心部伸出，并且基本上平行于该臂42向内突出。该销30形成导轨，沿着该导轨电刷26可以被滑动地引导到与整流子接触。
刷握带36的一端38(如图2所示的左手端)具有形成三个指状物50的两个纵向延伸槽。该带36的另一端40具有形成近似方形凸起54的横槽52，该凸起上有形成于该带36的末梢边上的小凹口56。凸起54形成用于刷握弹簧28的支架或支座，并且凹口56形成弹簧的一端套设于其中的弹簧座。弹簧的另一端设置成靠在电刷的后部以沿着销30滑动的方式将其从刷握24推离。在刷握带36的中心部的切口58提供用于弹簧的通向电刷的通路。翼60部分地延伸穿过切口58，并且具有槽形末端62，在装配期间为弹簧的电刷端提供方便的放置。
图3示出带有所安装的电刷26和所连接的端子线32的刷握24。电刷26具有两个部分圆形的槽64，该槽沿着较长边轴向延伸。销30位于该槽64内，使得电刷26可沿着销30平稳地滑动。电刷26也具有嵌入式分流器线66，该分流器线在电刷26的侧面伸出，并通过被焊接到三个指状物50中的一个或多个来与刷握24电气连接。电机端子线32也以焊接或者另外的方式电气连接到三个指状物50中的一个或多个，用以将电刷26连接到外部电源。
如前所述，输入端罩16具有支承用于轴18的轴套的金属盖和与金属盖连接到一起的塑料材料电刷板20。电刷板20具有用于固定电刷组件22到端罩16的支架60。每个支架68包括一对形成通道70的凸起，在该通道内该刷握24的装配臂42是压配合的。当臂42被压配合到通道70内时，倒构44弹性变形，并且当刷握24被充分压配合到插入位置，倒钩到达通道70的端部时，倒钩会弹回。侧翼46靠在外部通道凸起的端壁上以防止刷握24的移动。槽72位于电刷板20内并与端子指状物相邻，以提供端子引线32的通路。
这种结构特别易于使用端子引线32。然而，刷握24能够连接到电机端子，该端子适于如电刷板20上的凸起74所示的电机端子座。这种连接可以通过利用导线、黄铜带或者电机端子的延长来连接到刷握，优选通过焊接或弹性连接。
为了从电刷板20拆卸刷握24，例如为了替换该电刷组件，镊形工具76的尖头插入到在端罩16上的凹槽78中，该凹槽暴露在装配臂42的顶部，并且压住倒钩44以弹性弯曲侧翼46，使其离开通道70末端的壁，使得装配臂42从通道70撤出，并且使得电刷组件24通过窗口34从电机10中撤出。
当通过在槽64中的导轨30防止电刷26在除了轴向的所有方向沿着导轨30的移动时，销形凸起或导轨30提供给电刷26与笼形电刷组件类似的稳定的电刷位置。与此同时，除了凸起30的一小块面积之外，电刷26完全无掩蔽，因此，这种电刷组件22具有笼形电刷组件的稳定性，兼具叶形电刷组件的无掩蔽性和冷却能力。
图6的电刷组件包括具有两个纵向槽64的电刷26，该图示出部分分解图和部分组装状态。槽64允许电刷26沿着以导轨或销30形式的两个凸起滑动。凸起30是单倍长的导线或者圆杆80的相对末端，该杆被弯曲使得该末端通常与中间部分82在相同的方向上延伸，该中间部分可靠地收纳在端罩上的凹槽84中。以这种方式，导轨30引导电刷26与转子的整流子滑动接触。促使所使用的电刷通过弹簧(未示出)与整流子接触，并且在电刷和电机端子(未示出)之间的电气接触通过嵌入式分流器(也未示出)的方式实现，并且可包括也可不必包括用于噪声抑制的附加电气元件，例如扼流圈(也未示出)。
尽管示出圆杆80插入凹槽84内，但是圆杆80可以直接模制到端罩16的材料中以确保可靠的连接。虽然这可以在杆80的形状上提供更多的自由度，但这是一个相当昂贵的工艺过程，因此不作为本实施例所示的优选方式。
凸起30或该杆的末端被叙述为通常按照同样的方向延伸。这是因为理想上导轨应该在销和槽的表面没有间隙地平行延伸，但由于制造公差和简便组装的需要，实际上这是不可能。导轨需要使得电刷简单地插入在它们之间并且仍然能够稳固地或者刚性地固定该电刷。尤其是使得当利用销的弹性特性使得导轨以销的形式出现成为可能，该销能够弹性变形使得销之间的间距变宽，以允许电刷的插入并且使其具有足够的刚性以防止在使用过程中电刷横向或侧向移动，尤其是防止由于试图托拽电刷的整流子的旋转而引起的侧向振动。在电刷和销之间的滑动间隙带来的难题能够通过利用销的弹性而克服。通过设定销在其自由状态稍加收缩，该销能够被设置为不带有足够的力稍微夹持电刷而能显著地限制电刷沿着销的滑动。这消除了为了允许电刷滑动所必要的间隙和为了允许制造公差以避免例如在笼形电刷组件中可能发生的电刷堵塞而所需要的附加间隙。
销也可以被成形或弯曲来形成扩散嘴以允许电刷的简单插入或者避免可粘合在电刷上的销的尖前沿。
尽管示出的是并且优选的是可替换的刷握，但是该刷握也可以是以不可移动式、不可替换的方式夹持或安装于电刷板，例如插入钩和上模压(overmoulding)。
图7至9所示出的第三实施例说明了在刷握和端罩之间的连接。
在图7中，凸起30由单片圆杆或棒80形成，该圆杆或棒形成U形并且弯曲两次，使得该凸起位于该“U”的底部之上部或与之相邻，该“U”所带有的每一个臂86也形成U形，且凸起30相对于与底82相邻的臂的第一部分平行伸出。
刷握24除了装配指状物42由轴向插入的倒钩状指状物43代替之外，与图2中的刷握相似，该倒钩状的指状物被按压入塑料电刷板或端罩中的孔中，以在适当的位置固定刷握。
凸起30通过滑动所形成的圆杆80经过刷握上的孔和/或空隙而固定到刷握。尤其是，凸起经过开口槽47，并且“U”的底部和臂86的第一部分经过另一个槽49，在此处它们被槽49的卷边或另外的变形材料夹持到臂86上。通过将臂86的第一部分而不是凸起30卷边，减小在固定期间凸起位置改变的可能性。
臂86的第一部分和“U”的底部82提供用于电刷放置的第二导轨，在电机的轴向方向上提供更多支承或刚度。这也为电刷停止制动提供了便利的止挡。
如图9所示，该图示出了电刷组件，止挡65形成在与电刷的后端相对的电刷的下表面上。止挡65沿着臂86的第一部分和在臂86的第一部分之间移动直到到达“U”的底部82为止。当它接合到底部82时，它防止了电刷26在弹簧28的作用下脱离刷握24的进一步的移动。电刷止挡用于防止在电刷寿命的末期电刷磨损得太短而导致的整流子上的嵌入式分流器的磨损或电刷从刷握的移动。
图10示出安装到塑料端罩或电刷板20的第四实施例。在这个实施例中，导轨凸起30是形成U形的圆杆，具有分别相对于各自的支承板90，91卷曲的臂。支承板90，91通过经由定位孔的固定凸起92的塑性变形而固定到电刷板20上。一个支承板90具有定位孔，其尺寸能够收纳固定凸起92，而另一个定位板91具有用于收纳固定凸起92的槽形孔94，以允许调整导轨凸起30之间的间距来补偿在电刷26尺寸上的公差。该导轨凸起通过U形的臂96固定到支承板90，91上，这使得“U”的基底形成导轨，电刷26在该导轨上滑动。通过在臂96的每一端周围形成四个柱98来实现卷边，优选通过冲压该支承板90，9 1。一旦导轨的臂96已经放置到柱98之间，这些柱就被挤压或者塑性变形以夹持该导轨。第一支承板90也支承刷握弹簧28。尽管为了简化而将电刷分流器忽略掉了，但是其可以直接将电刷电气连接到电机端子或到另一个元件，例如，电机的噪声抑制元件。
由于导轨30以这种方式形成，当凸起/销的末端不接触电刷时，该端不需要特别的处理以消除毛边。
因而，本发明提供了一种电刷组件，该电刷组件可以相对容易地制造，该电刷组件具有稳定的电刷位置并且该电刷几乎完全无遮蔽，以允许冷却空气不受阻碍地在电刷各侧的周围流动。
上述的实施例仅仅以示例的方式给出，不背离由附加的权利要求所定义的本发明的范围的各种修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。例如，尽管示出了圆形销和半圆形的槽，但是，其他的截面形状也可以按所期望的那样用于限制运动到滑动方向和减小接触面积，以减小滑动摩擦或改善可制造性。例如，带有三角形槽的圆形或矩形销、带有方形槽的六边形或椭圆形导轨。
尽管优选实施例使用了带有被压入的导轨或销形凸起的金属薄板刷握，但是，有利的结构可以是一片模压的或锻造的用于刷握和凸起的配置。这在凸起的设计和凸起/刷握连接的加固方面给出了更大的自由度，这适合于金属铸造或锻造，例如黄铜、铜合金，和铝合金，和塑料与陶瓷模制物。
权利要求
1.一种用于电机的电刷组件，该电刷组件包括电刷(26)，用于与整流子滑动接触；弹簧(28)，用于弹性推动所述电刷(26)与该整流子接触；和刷握(24)，用于支承所述电刷(26)，并且朝着该整流子引导该电刷，该刷握(24)具有基底(25)和多个凸起(30)，其中该凸起从所述基底(25)伸出以支承和引导该电刷(26)，其特征在于该凸起(30)形成导轨，并且该电刷(26)具有多个槽(64)，该导轨收容于该槽中以引导和支承该电刷(26)。
2.根据权利要求1所述的电刷组件，其中具有两个横截面为圆形的凸起(30)，并且该电刷(26)中的所述槽(64)的横截面为部分圆形。
3.根据权利要求1或2所述的电刷组件，其中该基底(25)具有中心部以及第一和第二端部(90，91)，并且该凸起(30)通常从该中心部垂直伸出。
4.根据权利要求3所述的电刷组件，其中基底(25)是片状材料的冲压带。
5.根据权利要求4所述的电刷组件，其中所述端部(90，91)朝着该凸起(30)的侧面向中心部的板的外部弯曲。
6.根据权利要求3所述的电刷组件，其中该弹簧(28)是螺旋弹簧，该弹簧位于形成于该基底(25)上的杆(54)上。
7.根据权利要求6所述的电刷组件，其中该杆(54)由从该基底的边缘向内延伸的横槽(52)形成。
8.根据权利要求7所述的电刷组件，其中该杆(54)具有凹口(56)，该凹口形成用于该弹簧(28)的座。
9.根据权利要求3所述的电刷组件，其中该中心部具有切口(58)，通过该切口，该弹簧(28)的臂延伸以靠在该电刷(26)的背面上。
10.根据权利要求9所述的电刷组件，其中该中心部具有翼(60)，该翼部分地延伸通过该切口(58)，该翼(60)具有开槽的顶部(62)，该顶部用于将该弹簧(28)的臂固定在收缩位置，在此位置上它不与该电刷(26)的背面接触。
11.根据权利要求3的电刷组件，其中该基底(25)的第一端部(38)用于将电刷分流器(66)电气连接到电机端子连接部(32)。
12.根据权利要求11的电刷组件，其中该电机端子连接部(32)是电机引出线。
13.根据权利要求12的电刷组件，其中该基底(25)是导电的，并且该引出线(32)焊接到该第一端部(38)。
14.根据权利要求13的电刷组件，其中该第一端部(38)是槽形且形成多个端子指状物(50)，并且该引出线(32)焊接到至少一个端子指状物(50)上。
15.根据权利要求14的电刷组件，其中该端子指状物(50)在该基底(25)的轴向上伸出，并且该分流器线(66)和引出线(32)焊接到分立的端子指状物(50)上。
16.根据权利要求1或2的电刷组件，其中电刷组件(22)适于可拆卸地装于电机的电刷板(20)上。
17.根据权利要求16的电刷组件，其中电刷组件(22)通过搭扣配合的装配臂(42)可拆卸地装于电刷板(20)上，该装配臂在相对于电机轴轴向的横向方向上延伸。
18.根据权利要求17所述的电刷组件，其中该装配臂(42)从该基底(25)的中心部伸出并与之形成一体，该装配臂(42)基本上平行于该凸起(30)地延伸，并且收纳于形成在该电刷板(20)的装配槽(70)中。
19.根据权利要求18的电刷组件，其中该装配臂(42)在顶部具有倒钩(44)，该倒钩(44)具有前向的锥形面和后向的侧翼(46)，当电刷组件(22)完全插入时，该倒钩靠在该装配槽(70)端部的抵接壁上以防止该装配臂(42)撤出。
20.根据权利要求19的电刷组件，其中每一个装配臂(42)的顶部具有槽(48)，以使得该端部在该装配臂(42)插入期间弹性变形，避过你且该弹性形变使得该装配臂(42)移动。
21.根据权利要求20的电刷组件，其中该电机(10)在机壳(12)上具有窗口(34)，该电刷组件(22)能够穿过该窗口(34)以安装到电刷板(20)上或者从其上移去。
22.根据权利要求21的电刷组件，其中该电刷板(20)至少是端罩(16)的一部分，且包括该电刷板(20)的端罩(16)具有开口(78)，该开口允许外部的通向该装配臂(42)的顶部，用来使该臂(42)弹性形变形从而将该电刷组件(22)从电机(10)上移去。
23.根据权利要求1或2的电刷组件，其中该基底(25)具有装配臂(43)，该臂适于接合电机的绝缘电刷板(20)。
24.根据权利要求1或2的电刷组件，其中该基底(25)是电机的电刷板(20)的主要部分。
25.根据权利要求24的电刷组件，其中该电刷板(20)是模压塑料部分，并且该凸起(30)模压入该电刷板(20)内。
26.根据权利要求24或25的电刷组件，其中该凸起(30)是单杆(80)的相应端。
27.根据权利要求1或2的电刷组件，其中该基底(25)和凸起(30)作为整体结构一体形成，并且该凸起(30)形成从该基底(25)伸出悬臂的导轨，该电刷(26)适于在弹簧(28)的作用下沿着导轨滑动。
28.根据权利要求2的电刷组件，其中两个凸起(30)是单杆(80)的相应端，并且该杆(80)具有实质上为U形的中间部分，该中间部分形成带有两个臂(86)的底部(82)，这两个臂从该底部伸出。
29.根据权利要求28的电刷组件，其中该底部(82)可靠地收纳在电机的电刷板(20)的凹槽(84)中。
30.根据权利要求29的电刷组件，其中该凹槽(84)在电机轴向上收纳该杆(80)的U形中间部分(82)，并且该杆(80)还被弯曲使得该凸起(30)在垂直于该电机轴向的方向上伸出。
31.根据权利要求28的组件，其中该臂(86)是U形的且形成第一和第二臂部分，该第一和第二臂部分实质上垂直地从带有电刷(26)的基底(25)上伸出，该电刷沿着该凸起(30)滑动，该凸起是该臂(86)第二部分的自由端且邻近该臂(86)第一部分和底部(82)。
32.根据权利要求31的组件，其中该电刷(26)可滑动地放置在该臂(86)的第一部分上。
33.根据权利要求31或31的组件，其中该电刷(26)具有止挡凸起(65)，该止挡凸起位于该臂(86)的第一部分之间，并且该止挡凸起以底部(82)为阻碍以限制该电刷(26)从该基底(25)脱离的运动。
34.根据权利要求31的组件，其中该杆(80)通过在该基底(25)上的槽(47，49)伸出，并通过将收纳该臂(86)第一部分的槽(49)塑性变形而固定该杆到该基底(25)上。
35.根据权利要求34的组件，其中该臂(86)的第一部分固定到带有该臂(86)的中间部分的基底(25)上，该臂的中间部分位于该基底(25)的与该凸起(30)的顶部和“U”的底部(82)相反的一侧。
36.根据权利要求31的组件，其中“U”的底部(82)邻近该凸起(30)的顶部。
37.根据权利要求1或2的组件，其中该凸起(30)是分立的U形杆(80)，该杆从位于该电刷(26)的相反侧上相应的第一和第二基底(90，91)伸出。
38.根据权利要求37的组件，其中该第一基底(90)支承该刷握弹簧(28)。
39.根据权利要求37或38的组件，其中该第一基底(90)精密地固定于该电刷板(20)，并且该第二基底(91)在侧向移动的给定范围内固定于该电刷板(20)，以补偿电刷尺寸的公差。
40.根据权利要求37的组件，其中“U”的底部形成导轨，该导轨位于该电刷(26)的槽内。
41.根据权利要求37的组件，其中U形凸起(30)的自由端向着相应的基底(90，91)卷曲。
42.一种PMDC电机，包括至少两个前述任意一个权利要求所述的电刷组件(22)。
全文摘要
一种用于电机10的电刷组件22具有支承电刷26和刷握弹簧的刷握24。刷握24具有包括中心部和两端部28，40的黄铜带。中心部具有两个以平行的方式远离中心部的销30。电刷26具有两个槽64，该槽用于容纳该销30并使其紧密结合，借此该销30支承电刷26并防止电刷26在除了沿着销20的方向上的移动。刷握弹簧是螺旋弹簧，置于通过横槽52在该带的一端形成的柱54上，并且该刷握弹簧靠在电刷26的后侧上以促使其沿着该销滑离刷握24。
文档编号H02K13/00GK1700533SQ20051007628
公开日2005年11月23日 申请日期2005年4月30日 优先权日2004年4月30日
发明者刘清式 申请人:德昌电机股份有限公司