专利名称：用于电机的碳刷组件及电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机，尤其涉及一种电机的碳刷组件。
背景技术：
有刷电机的应用已经相当普遍，如直流电机和通用电机等。碳刷盒通常用来安装碳刷于其内并导引碳刷与换向器接触从而将电流从碳刷传递至换向器。碳刷盒里通常还装设有一弹簧，用于向碳刷提供弹力，以保证碳刷与换向器的接触。由于碳刷的使用寿命直接关系到电机的使用寿命，因此碳刷都会做得尽量长。这就要求在碳刷从初始状态(碳刷是新的)到寿命终结状态(碳刷快用完)时，弹簧始终需向碳刷提供预定的弹力以保证碳刷与换向器的接触，然而，碳刷从初始状态至寿命终结状态时，弹簧长度已发生很大变
化，很难自始至终提供预定的弹力。 一般的弹簧为螺旋弹簧(coil spring),弹簧设置于碳刷的末端，此种设置方式将限制能提供恒定弹力的弹簧长度。业界也有人用扭力弹簧(torsion spring)代替螺旋弹簧应用于小型碳刷上，由于扭力弹簧设置于碳刷盒外侧，能较大限度地利用碳刷。然而，扭力弹簧的运动范围有限。
美国专利公告第5,602,957号揭露了一种恒力弹簧(constant forcespring),所述恒力弹簧由弹性板材通常为弹簧钢制成，其两末端为巻曲部分，连接两末端的连接部为平板状。弹簧的中间连接部抵顶碳刷的末端，巻曲部分被部分拉直直到位于其末端的巻筒结构被挡在碳刷盒靠近换向器的一端的挡板上。由于巻曲部分被部分拉直，因而弹簧具有回到原始状态的趋势，从而产生向外拽碳刷的力，以保持碳刷与换向器接触。由于弹簧施加给
4碳刷的弹力始终为定值，因而此种类型的弹簧被称为恒力弹簧。应用此种类 型的弹簧，碳刷的可利用长度基本等于碳刷盒的长度，从而可以最大限度的 提高碳刷的寿命。
然而，上述方案中的恒力弹簧，在碳刷组装和寿命终止时，容易从碳刷 盒脱落，在马达内部造成短路，这在高压马达中是非常危险的。 因此有必要开发一种可克服以上问题的碳刷组件。
发明内容
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是本发明实施例提供一种 用于电机的碳刷组件，包括
碳刷，包括第一末端和远离第一末端的第二末端，所述第一末端用于与 电机的换向器滑动接触；
碳刷盒，用于安装碳刷于其内并导引碳刷运动，所述碳刷盒包括第一端 部和远离第一端部的第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近碳刷的第一末端 而第二端部远离碳刷的第一末端；
弹簧，用于驱动碳刷运动，所述弹簧为恒力弹簧，包括两巻曲部和连接 两巻曲部的连接部，所述连接部抵顶碳刷的第二末端，两巻曲部的末端形成 巻筒结构，所述碳刷盒的第一端部的两侧分别设有挂钩，所述巻筒结构分别 挂靠于相应的挂钩上。
本发明还提供一种电机，包括
定子，
转子，包括转轴，绕组和换向器；及
至少两碳刷组件，用于连接换向器至电源，所述每一碳刷组件包括
碳刷，包括第一末端和远离第一末端的第二末端，所述第一末端用 于与电机的换向器滑动接触；碳刷盒，用于安装碳刷及引导引碳刷运动，所述碳刷盒包括第一端 部和远离第一端部的第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近换向器而第 二端部远离换向器；
弹簧，用于驱动碳刷朝换向器运动，所述弹簧为恒力弹簧，包括两 巻曲部和连接两巻曲部的连接部，所述连接部朝换向器抵顶碳刷的第二 末端，两巻曲部的末端形成巻筒结构，所述碳刷盒的第一端部的两侧分 别设有挂钩，所述巻筒结构分别挂于相应的挂钩上，所述巻曲部的位于 其末端与连接部之间的部分被拉直。
本技术方案具有的有益效果是碳刷盒上的挂钩在碳刷组装和寿命终结 时可起到固定弹簧的作用，从而可避免弹簧从碳刷盒脱落造成短路。
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发 明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发 明加以限制。
图1所示为本发明一实施例的电机的剖面示意图2所示为本发明一实施例的电刷组件的立体示意图3所示为本发明一实施例的电刷组件的电刷盒的立体示意图4所示为本发明一实施例的电刷组件的电刷与弹簧的立体示意图5所示为本发明一实施例的电刷组件的弹簧的侧视图。
具体实施例方式
为使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所 描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
6图1所示的电机10为通用电机，包括壳体12，收容于壳体12内的定子 14和转子20。所述转子20包括转轴22、沿转轴22堆叠的转子铁心24、缠 绕于转子铁心24上的转子绕组26，及与转子绕组26末端连接的换向器28。 叶轮30装设于转轴22的末端，可随转轴22于涡壳32内旋转。所述定子14 包括定子叠片16及缠绕于叠片16上的定子绕组18。所述电机包括两个碳刷 组件34，用于与换向器28电接触，从而连接转子绕组26至外接电源。通用 电机通常分为串励式和并励式两种。在并励式电机中，定子绕组和转子绕组 并联连接，因此碳刷直接连接换向器至电机端子。在串励式电机中，定子绕 组和转子绕组串联连接，因此至少一个碳刷通过定子绕组连接至电机端子。
优选地，所述两碳刷组件34结构相同，下面以一个为例进行说明。如图 2所示，所述碳刷组件34包括碳刷40、碳刷盒50、和弹簧70。如图4所 示，所述碳刷40为长条形，具有方形截面，包括第一和第二末端42、 44和 四侧壁46。第一末端42用于与换向器28滑动接触，第二末端44延伸有刷 辨48。碳刷盒50可导引碳刷40运动。优选地，所述碳刷盒50为铜制管状 结构，包括靠近换向器28的第一端部52及远离换向器28的第二端部54, 所述第二端部54可以形成电机端子与定子绕组18相连。弹簧70为恒力弹 簧，如图4和图5所示，所述弹簧70包括两巻曲部74和连接两巻曲部74的 连接部72。所述连接部72为平板状，用于朝换向器28抵顶碳刷40的第二 末端44;所述巻曲部74的末端巻成巻筒结构，靠近连接部72的部分被拉直 并贴靠于碳刷40的两侧壁46，连接部72与两巻曲部74的被拉直部分构成 U形结构。
如图3所示，所述碳刷盒50具有两开口 56，分别形成于靠近第一端部 52的两侧壁上。所述每一开口 56的边缘处朝外延伸有两挡板58，用于挡止 所述弹簧70的两巻曲部74的巻筒形末端朝连接部72方向巻曲被拉直部分。 使用时，由于弹簧70的两巻曲部74的被拉直部分具有巻曲的趋势，从而向碳刷40的第二末端44施加朝向第一末端42的弹力，将碳刷40的第一末端 42推出至碳刷盒50外侧。挡板58末端朝弹簧70巻筒形末端弯折形成折片 60，挂钩62形成于折片的末端，挂钩62通过连接片64与折片60相连，连 接片64上方位于挂钩62与折片60之间形成缺口，以供弹簧70的巻筒结构 的筒壁插入并使得挂钩62伸入至巻筒内。
本发明实施例中，在组装碳刷40及在碳刷40寿命终结时，挂钩62可起 到固定弹簧70至碳刷盒50的作用，从而避免弹簧70从碳刷盒50脱落。折 片60与弹簧70巻曲部74的巻筒结构的外表面摩擦接触，两者之间的摩擦力 可作为防止巻曲部74伸展的阻力。现有技术中的恒力弹簧，巻曲部在巻曲过 程中，有可能不顺着己经巻好的巻筒结构巻曲而产生胀开(balloon out),本 实施例中的连接片64与巻筒结构间的摩擦力可阻止巻筒结构胀开。
可选地，所述碳刷盒50的一侧壁形成有两定位凸块66，用于与定子壳 体12上的两凹陷配合卡扣，从而沿碳刷盒长度方向(即电机径向)将碳刷盒 定位，并设定碳刷盒50与换向器28间的径向距离。锁固装置36可用于将碳 刷盒50锁固至定子壳体12。优选地，所述碳刷盒50，包括挡板58、折片 60、挂钩62、连接片64，由金属板通过冲压和弯折形成。可以理解地，所述 碳刷盒还可以由其他材料如塑料通过注塑成型。
可以理解地，本发明的电机10不限于通用电机，还可以是其他任何需要 使用碳刷组件的电机，如永磁直流电机等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干推演或 替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种用于电机的碳刷组件，包括碳刷，包括第一末端和远离第一末端的第二末端，所述第一末端用于与电机的换向器滑动接触；碳刷盒，用于安装碳刷于其内并导引碳刷运动，所述碳刷盒包括第一端部和远离第一端部的第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近碳刷的第一末端而第二端部远离碳刷的第一末端；弹簧，用于驱动碳刷运动；其特征在于所述弹簧为恒力弹簧，包括两卷曲部和连接两卷曲部的连接部，所述连接部抵顶碳刷的第二末端，两卷曲部的末端形成卷筒结构，所述碳刷盒的第一端部的两侧分别设有挂钩，所述卷筒结构分别挂于相应的挂钩上，所述卷曲部的位于其末端与连接部之间的部分被拉直。
2、 根据权利要求1所述的碳刷组件，其特征在于所述碳刷盒的第一端部的两侧壁开设有开口，以供弹簧穿过。
3、 根据权利要求2所述的碳刷组件，其特征在于每一开口边缘朝外延伸有挡板，所述挂钩形成于所述挡板上。
4、 根据权利要求3所述的碳刷组件，其特征在于所述每一挡板的末端朝弹簧的巻筒结构弯折形成折片，所述挂钩与折片的末端相连。
5、 根据权利要求3或4所述的碳刷组件，其特征在于所述挂钩与折片之间形成缺口，以供弹簧的巻筒结构的筒壁插入并使得挂钩伸入至巻筒内。
6、 一种电机，包括定子，转子，包括转轴，绕组和换向器；及至少两碳刷组件，用于连接换向器至电源，所述每一碳刷组件包括-碳刷，包括第一末端和远离第一末端的第二末端，所述第一末端用于与电机的换向器滑动接触；碳刷盒，用于安装碳刷及引导引碳刷运动，所述碳刷盒包括第一端部和远离第一端部的第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近换向器而第二端部远离换向器；弹簧，用于驱动碳刷朝换向器运动；其特征在于所述弹簧为恒力弹簧，包括两巻曲部和连接两巻曲部的连接部，所述连接部朝换向器抵顶碳刷的第二末端，两巻曲部的末端形成巻筒结构，所述碳刷盒的第一端部的两侧分别设有挂钩，所述巻筒结构分别挂于相应的挂钩上，所述巻曲部的位于其末端与连接部之间的部分被拉直。
7、 根据权利要求6所述的电机，其特征在于所述碳刷盒的第一端部的两侧壁开设有开口，以供弹簧穿过。
8、 根据权利要求7所述的碳刷组件，其特征在于每一开口边缘朝外延伸有挡板，所述挂钩形成于所述挡板上。
9、 根据权利要求8所述的碳刷组件，其特征在于所述每一挡板的末端朝弹簧的巻筒结构弯折形成折片，所述挂钩与折片的末端相连。
10、 根据权利要求6至9任一项所述的碳刷组件，其特征在于所述弹簧由具弹性板材制成，所述连接部与两巻曲部的被拉直部分形成u形结构。
全文摘要
本发明涉及用于电机的碳刷组件及电机。所述碳刷组件包括碳刷，包括第一末端和第二末端，所述第一末端用于与电机的换向器滑动接触；碳刷盒，用于安装碳刷于其内并导引碳刷运动，所述碳刷盒包括第一端部和第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近碳刷的第一末端而第二端部远离碳刷的第一末端；恒力弹簧，包括两卷曲部和连接两卷曲部的连接部，连接部抵顶碳刷的第二末端，卷曲部的末端形成卷筒结构，碳刷盒的第一端部的两侧分别设有挂钩，卷筒结构分别挂于相应的挂钩上，卷曲部的位于末端与连接部之间的部分被拉直。本发明提供的碳刷组件，碳刷盒上的挂钩在碳刷组装和寿命终结时可起到固定弹簧的作用，从而可避免弹簧从碳刷盒脱落造成短路。
文档编号H02K13/00GK101540466SQ200910002469
公开日2009年9月23日 申请日期2009年1月19日 优先权日2008年2月4日
发明者罗宾·华纳, 谭少振 申请人:德昌电机(深圳)有限公司