CN1781234A

CN1781234A - 端盖和电刷盒组件

Info

Publication number: CN1781234A
Application number: CNA2004800049046A
Authority: CN
Inventors: E·M·奥尔特; M·J·阿格尼斯; M·泽姆洛克
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2024-02-25
Also published as: US20040164643A1; US6909218B2; CA2516071A1; EP1620933A2; WO2004077640A2; EP1620933A4; WO2004077640A3; CN100401619C

Abstract

一种用于机械换向式电动机的端盖和电刷盒组件，包括由还具有弹性机械性能的高温材料构成的端盖。这种端盖和电刷盒组件包括两件式电刷盒，其具有用于将该两件式电刷盒固定到端盖上的第一锁定片和第二锁定片。该两件式电刷盒具有固定在底板上的电刷护罩。底板具有用于焊接到电刷刷辫上的刷辫焊接板，以及用于连接与电源相连的电导线的连接器。

Description

端盖和电刷盒组件

发明领域

本发明大体上涉及电动机，更具体地涉及用于机械换向式电动机的具有两件式电刷盒的端盖和电刷盒组件。

发明背景

机械换向式电动机使用换向器和电刷来传递电功率给通常为电枢的电动机旋转件。电枢具有换向器固定于其上的轴。通常来说，电刷将功率从直流或交流电源传递到换向器上，导致电枢旋转。各电刷都支撑在换向器附近，因此其与换向器接触。在某些情况下，各电刷至少部分地封装在电刷盒中，电刷盒用于连接电刷和电源，并将电刷支撑在换向器附近。一种类型的电刷盒是由导电材料例如铜或黄铜构成的单件式装置。电刷盒通过连接在端盖上来进行安装，而端盖固定在电动机外壳的一端。端盖通常提供了可支撑轴承的轴承支架，而电枢轴轴颈式支撑在轴承内。在这一方面，该单件式电刷盒通常仅在一点处固定在端盖上。

在电动机的操作期间，单件式设计的电刷盒通常并不能牢固地固定电刷，从而会使电刷移动，这可能导致电刷和换向器的过度磨损。另外，只将电刷盒固定在一点处也会使电刷移动，造成过度磨损。同时，只有一个连接点的电刷盒也更容易与它们所安装的电动机零件分离，导致电动机失效。过度的磨损或可能的失效增加了部件、人工和维护的成本。

另外，端盖一般不由具有高温性能的材料构成，因而不是很适合于承受在电动机的长期操作过程中由换向器和电刷之间的相互作用而引起的过热。因此，在长期高电流负荷下的长时间或重复性使用可能导致安装有电刷盒的端盖烧焦、变形或熔化，从而造成电动机失效，并增加了额外的部件、人工和维护成本。

发明概述

在本发明的一个方面中，提供了一种用于机械换向式电动机的端盖和电刷盒组件。端盖和电刷盒组件包括用于电动机的端盖，其由具有弹性机械性能的高温材料构成。端盖和电刷盒组件还包括两件式电刷盒，这两件通过多个连接片而固定在一起。其中一件具有多个可将电刷盒固定在端盖上的锁定片。

在本发明的另一方面中，提供了一种装配用于机械换向式电动机的端盖和电刷盒组件的方法。该方法包括将从电刷盒护罩上延伸出来的多个连接片插入到电刷盒底板上的多个相应开口中。然后弯曲连接片，使电刷盒护罩与电刷盒底板相连，得到两件式电刷盒。该方法还包括在各连接片上冲压出至少一个凹口，导致各连接片侧向扩展，从而将电刷盒护罩牢固地固定在电刷盒底板上。然后直接将该两件式电刷盒在多个安装点处安装在端盖上。

在本发明的另一方面中，提供了一种电刷盒。该电刷盒包括电刷护罩，其包括具有至少一个从中延伸出来的连接片的第一支脚，以及具有至少一个从中延伸出来的连接片的第二支脚。电刷盒还包括具有多个连接片开口、第一锁定片和第二锁定片的底板。第一和第二锁定片用于将电刷盒直接连接到电动机的端盖上。各连接片延伸穿过其中一个相应的连接片开口，以近似90°的角度被弯曲，并包括至少一个冲出的凹口，其可使连接片的至少一部分侧向移动。这种移动将电刷护罩牢固地固定在底板上。

附图简介

从下述详细描述和附图中将更充分地理解本发明，其中：

图1是根据本发明实施例的电动机的透视图；

图2A显示了图1所示的端盖和电刷盒组件的第一透视图；

图2B显示了图1所示的端盖和电刷盒组件的第二透视图；

图3A是图2A和2B所示的电刷盒的顶面透视图；

图3B是图2A和2B所示的电刷盒的底面透视图；

图4显示了图3B所示的电刷盒的一个备选实施例；

图5是图2B所示的端盖和电刷盒组件的一部分的截面图，其显示了本发明的一个备选实施例；

图6是流程图，其显示了装配如图2A和2B所示的端盖和电刷盒组件的方法；和

图7是图2A和2B所示的电刷盒的顶面透视图，其中安装了弹簧和电刷。

本发明的详细描述

图1是根据本发明一个优选实施例的机械换向式电动机10的透视图。通常来说，电动机10包括有时称为环形磁铁或定子的外壳14、连接在外壳14的一端上的第一轴承支架18，以及连接在外壳14的另一端上的端盖和电刷盒组件22。端盖和电刷盒组件22包括通常提供了第二轴承支架的端盖26。电动机10可应用于任何可利用电动机10所提供的扭矩来执行想要的机械功能的机电设备中。例如，电动机10可用于电动工具、家用电器或者可利用电动机来提供供设备使用的机械动力的任何其它设备中。另外，电动机10可以是交流或直流式供电的电动机。电动机10也可以是各种类型的电动机，例如永磁电动机或通用电动机。

图2A和2B显示了图1所示的端盖和电刷盒组件22的两个不同的透视图。端盖和电刷盒组件22包括端盖26和直接安装或连接在端盖26上的两件式电刷盒30，此处简称为电刷盒30。端盖26提供了轴承支架27，电动机10的电枢轴(未示出)轴颈式支撑在该轴承支架中。电刷盒30适合于保持电刷300(图7)，该电刷300穿过端盖26中的开口34，并与至少被端盖26部分地封闭的换向器302(图7)相接触。通过利用任何合适的手段将端盖26与电动机外壳14相连，便可将端盖和电刷盒组件22连接到电动机外壳14上(图1所示)。例如，可使用至少一个安装孔38并利用螺栓或螺钉将端盖26拧到电动机外壳14上，或将其铆接或压接到电动机外壳14上。

在一个实施例中，端盖26由高温材料即具有良好高温性能的材料构成，这样，端盖26可承受高温，不会熔化、变形、断裂或变脆。因此，在电动机的重负荷使用期间所产生的热量不会损坏端盖26。另外，端盖26由具有良好的弹性机械性能的材料构成，这样，端盖26能承受合理的冲击而不会受损。例如，端盖26可由聚邻苯二甲酰胺(PPA)基材料或聚苯硫醚(PPS)基材料构成，这两种材料都具有高温性能和良好的弹性机械性能。

图3A和3B分别显示了根据本发明实施例的如图2A和2B所示的电刷盒30的顶面透视图和底部透视图。电刷盒30包括与底板46相连的电刷护罩42。电刷护罩42通常是U形的，其包括第一支脚50和第二支脚62，第一支脚50具有至少一个从第一支脚50的远端58中延伸出来的连接片54，而第二支脚62具有至少一个从第二支脚62的远端66中延伸出来的连接片54。通过使连接片54延伸穿过底板46中的多个相应的连接片开口70，然后近似90°地弯曲连接片54，使得连接片54将第一支脚50和第二支脚62固定在底板46上，就可以将电刷护罩42连接在底板46上。

为了本质上去除可能存在于连接片54和底板46之间的任何间隙，从而将底板46牢固地固定在电刷护罩42上，对各连接片54进行压制，使其被冲出至少一个凹口74。压制各连接片54导致各连接片54的至少一部分侧向移动，从而将电刷护罩42牢固地固定在底板46上，这样，在电动机10的操作期间产生的振动不会导致电刷护罩42从底板46上松脱。另外，压制各连接片54增强了各连接片54的弯曲，这样，在电动机10的操作期间产生的振动不会导致各连接片54中的弯曲改变形状而使电刷护罩42从底板46上松脱。

在图3B所示的实施例中，冲压凹口74是冲出在各连接片54中的凹槽或V形槽(gusset)。凹槽或V形槽沿着各连接片54的长度延伸，并使构成各连接片54的材料侧向移动，这样，移动后的材料便去除了可能存在于连接片54和底板46之间的所有间隙或“游隙”。连接片54示例性地由具有合理挠性或延展性的材料如铜或黄铜制成，这样，当冲压各连接片54时材料容易移动。

图4显示了电刷盒30的一个备选实施例。在这一备选实施例中，各连接片54在多个位置处进行压制，使其冲出多个凹口74。在该实施例中，各凹口74是沿着各连接片54的侧边、即示例性地显示为连接片54的弯曲之处冲出的凹槽。各凹槽使相关连接片54的材料移动，从而去除了可能会在电动机10的操作期间导致护罩42的不必要振动、运动或颤动的所有间隙或“游隙”。各连接片54的远端78示例性地可逐渐变细或具有倒角，从而便于各连接片54穿过底板46中的相应连接片开口70而插入。各连接片54的远端78可示例性地具有逐渐变小的宽度、削薄的厚度，和/或逐渐变小的宽度和厚度。

再次参见图3A和3B，底板46包括刷辫焊接片82、终端连接器接线柱86、弹簧支柱90、第一锁定片94和第二锁定片98。当将电刷盒30直接安装在端盖26上，并且电动机10的其余部分装配成使得换向器302(图7)至少部分地被端盖26封闭时，电刷300(图7)定位在被电刷护罩42和底板46封闭的区域102中。另外，弹簧304(图7)或其它保持装置与弹簧支柱90相关联，并用于将电刷300保持在区域102内且与换向器302接触。此外，通过任何合适的方式如点焊或超声波焊接来将与电刷300相连的刷辫306(图7)固定到刷辫焊接片82上。另外，与电源(未示出)如直流或交流电源相连的电导线100(图3A)连接在终端连接器接线柱86上。当通过电导线100来提供功率给终端连接器接线柱86时，电流进入底板46，流经刷辫焊接片82和刷辫306，然后进入电刷300，从而导致电动机10的电枢旋转，并使电动机10运转。在这一方面，电流不需要流经电刷护罩42和连接片54而到达电刷300。

现在参见图2A和2B，为了将电刷盒30直接安装在端盖26上，将第一锁定片94插入到端盖26的第一固定臂106之下，并且将第二锁定片98插入到端盖26的第二固定臂110之下。然后将第一锁定片94弯入到端盖26的第一锁定片凹槽114中。同样，将第二锁定片98弯入到端盖26的第二锁定片凹槽118中。弯入到凹槽114，118中的第一锁定片94和第二锁定片98以及第一固定臂106和第二固定臂110牢固地将电刷盒30直接固定在端盖26上。第一锁定片94和第二锁定片98可防止电刷盒30在X或Y方向上移动，而第一固定臂106和第二固定臂110可防止电刷盒30在Z方向上移动。

图5是端盖和电刷盒组件22的一部分的截面图，其显示了锁定片94和98的一个备选实施例。在该实施例中，第一锁定片94和第二锁定片98分别包括第一锁定片凸段122和第二锁定片凸段126，其形成于各个锁定片94和98的远端。凸段122和126允许器具或工具如螺丝刀插入到各凸段122和126之下，从而可使锁定片94和98变直，允许从端盖26上容易地拆除电刷盒30。虽然凸段122和126通常具有如图5所示的S形，然而应当理解，凸段122和126可具有适合于允许器具或工具插入到凸段122和126之下以使锁定片94和98变直的任意形状。例如，凸段122和126通常可具有U形或V形。

图6是描述了装配端盖和电刷盒组件22的方法的流程图200。如步骤202所示，将各连接片54插入到相应的连接片开口70中，以近似90°的角度进行弯曲，从而得到了两件式电刷盒。对各连接片54进行压制，即冲出至少一个凹口74，使得各个连接片54侧向扩展，从而将电刷护罩42牢固地固定在底板46上。各连接片54示例性地在其弯曲的过程中进行压制。

接下来如步骤204所示，将第一锁定片94和第二锁定片98插入到第一固定臂106和第二固定臂110之下，使得第一锁定片94延伸过第一锁定片凹槽114的边缘，并且第二锁定片98延伸过第二锁定片凹槽118的边缘。然后将第一锁定片94和第二锁定片98分别弯入到第一锁定片凹槽114和第二锁定片凹槽118中，从而将电刷盒30直接安装到端盖26上，如步骤206所示。

虽然已经就各种特定实施例来描述了本发明，然而本领域的技术人员应当理解，在权利要求的精神和范围内，可通过修改来实施本发明。

Claims

1.一种用于机械换向式电动机的端盖和电刷盒组件，包括：

端盖；和

电刷盒，其包括用于将所述电刷盒组件安装到所述端盖上的第一锁定片和第二锁定片。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述电刷盒包括：

包括第一支脚和第二支脚的电刷护罩，所述第一支脚具有至少一个从中延伸出来的连接片，所述第二支脚具有至少一个从中延伸出来的连接片；和

包括第一锁定片、第二锁定片和多个连接片开口的底板。

3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，各所述连接片在远端处逐渐变细。

4.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，各所述连接片延伸穿过相应一个连接开口，并以大约90°的角度弯曲，从而将所述电刷护罩固定在底板上。

5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，各所述连接片被压制出至少一个冲压凹口，以便将所述电刷护罩牢固地固定在底板上。

6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，各所述连接片上的冲压凹口包括沿着各所述连接片的长度延伸的V形槽。

7.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，各所述连接片上的冲压凹口包括位于各所述连接片上的各连接片被弯曲之处的边缘中的多个凹槽。

8.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述底板包括所述电刷的刷辫与之相连的刷辫焊接片，以及连接在电源上的电导线与之相连的连接器。

9.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述端盖包括：

在将所述电刷盒连接到所述端盖上时用于固定第一锁定片的第一固定臂；和

在将所述电刷盒连接到所述端盖上时用于固定第二锁定片的第二固定臂。

10.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述端盖还包括：

第一锁定片凹槽，当将所述电刷盒安装到所述端盖上时，所述第一锁定片弯入到所述第一锁定片凹槽内；和

第二锁定片凹槽，当将所述电刷盒安装到所述外壳上时，所述第二锁定片弯入到所述第二锁定片凹槽内。

11.根据权利要求9所述的组件，其特征在于，所述第一和第二锁定片均包括形成在相应锁定片的远端处的凸段，因此当将所述电刷盒安装到外壳上时，所述凸段有助于使所述第一和第二锁定片变直，从而可将所述电刷盒从所述端盖中拆除。

12.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述端盖由具有高温性能和弹性机械性能的材料制成。

13.一种用于机械换向式电动机的端盖和电刷盒组件，包括：

端盖；

包括电刷护罩和底板的两件式电刷盒，所述电刷护罩具有第一和第二支脚，所述第一和第二支脚均具有至少一个从中延伸出来并穿过所述底板中的相应连接片开口的连接片，所述连接片弯曲而靠在所述底板上，从而将所述电刷护罩固定在底板上；

所述底板包括用于将所述底板固定到外壳上的第一和第二锁定片；和

所述底板包括刷辫焊接板和连接器。

14.根据权利要求13所述的组件，其特征在于，所述连接片经压制而将所述电刷护罩牢固地固定在底板上。

15.一种用于装配机械换向式电动机的端盖和电刷盒组件的方法，包括：

将多个从电刷护罩中延伸出来的连接片插入到底板上的多个相应开口中；

弯曲所述连接片，使得所述电刷护罩连接在所述底板上，从而形成两件式电刷盒；

通过在各所述连接片中冲出至少一个凹口来对各所述连接片进行压制，导致各所述连接片侧向伸展，从而将所述电刷护罩牢固地固定在底板上；和

将所述两件式电刷盒直接安装在所述端盖和电刷盒组件的端盖上。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在各所述连接片中冲出至少一个凹口包括在各连接片中冲出V形槽，使得所述V形槽沿着所述连接片的长度延伸。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在各所述连接片中冲出至少一个凹口包括在各连接片中的被弯曲之处的边缘中冲出多个凹槽。

18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，将所述两件式电刷盒直接安装在所述端盖上包括：

将所述两件式电刷盒的第一和第二锁定片插入到包含于所述端盖中的第一和第二固定臂之下，使得所述第一和第二锁定片延伸过所述端盖中的第一和第二锁定片凹槽的相应边缘；和

将所述第一和第二锁定片弯入到相应的第一和第二锁定片凹槽内，从而将所述两件式电刷盒固定在外壳上。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，弯曲所述第一和第二锁定片包括将所述第一和第二锁定片弯入到所述第一和第二锁定片凹槽内，使得可接触到形成于各所述第一和第二锁定片的远端处的凸段，以允许使所述第一和第二锁定片变直。

20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述端盖由具有弹性机械性能的高温材料制成。

21.一种机械换向式电动机，包括：

外壳；

与所述电动机外壳相连的端盖和电刷盒，所述端盖组件具有由高温材料制成的端盖；

直接安装在所述端盖组件的外壳上的两件式电刷盒，所述电刷盒包括用于将所述两件式电刷盒固定到所述端盖上的第一锁定片和第二锁定片；和

所述电刷盒包括安装在底板上的电刷护罩，所述底板具有用于连接电刷刷辫的刷辫焊接片，以及用于连接与电源相连的电导线的连接器。

22.根据权利要求21所述的电动机，其特征在于，所述端盖由具有弹性机械性能的材料制成。

23.根据权利要求21所述的电动机，其特征在于，所述电刷护罩具有第一和第二支脚，各所述支脚均具有至少一个从中延伸出来的连接片，所述底板包括所述连接片可从中延伸穿过的相应连接片开口，所述连接片弯曲而靠在所述底板上，从而将所述电刷护罩固定在底板上；所述底板包括第一锁定片和第二锁定片。

24.根据权利要求23所述的电动机，其特征在于，各所述连接片在远端处逐渐变细。

25.根据权利要求23所述的电动机，其特征在于，各所述连接片被压制出至少一个冲压凹口，使得各所述连接片的至少一部分侧向地移动，从而将所述电刷护罩牢固地固定在底板上。

26.根据权利要求25所述的电动机，其特征在于，各所述连接片中的冲压凹口包括沿着各所述连接片的长度延伸的V形槽。

27.根据权利要求25所述的电动机，其特征在于，各所述连接片中的冲压凹口包括位于各所述连接片上的被弯曲之处的边缘中的多个凹槽。

28.根据权利要求21所述的电动机，其特征在于，所述端盖包括在将所述两件式电刷盒安装到所述外壳上时用于固定第一锁定片的第一固定臂和用于固定第二锁定片的第二固定臂。

29.根据权利要求28所述的电动机，其特征在于，所述端盖还包括第一和第二锁定片凹槽，当将所述两件式电刷盒安装到所述端盖上时，所述第一和第二锁定片弯入到所述第一和第二锁定片凹槽内。

30.根据权利要求29所述的电动机，其特征在于，所述第一和第二锁定片均包括形成在远端处的凸段，因此当将所述两件式电刷盒安装到所述端盖上时，所述凸段有助于使所述第一和第二锁定片变直，从而可将所述两件式电刷盒从所述端盖中拆除。

31.一种用于机械换向式电动机的端盖和电刷盒组件，包括：

由高温材料制成的端盖；

直接安装在外壳上的两件式电刷盒，所述两件式电刷盒包括：具有第一支脚和第二支脚的电刷护罩，其中所述第一支脚具有至少一个从中延伸出来的连接片，所述第二支脚具有至少一个从中延伸出来的连接片；底板，其包括用于将所述两件式电刷盒固定在所述端盖上的多个连接片开口以及第一和第二锁定片，其中各所述连接片延伸穿过其中一个相应的连接片开口，以约90°的角度弯曲，并压制出至少一个冲压凹口，使各所述连接片的至少一部分侧向移动，从而将所述电刷护罩牢固地固定在底板上；

所述端盖包括：第一和第二固定臂，其用于在将所述两件式电刷盒安装到所述端盖上时固定所述第一和第二锁定片；以及第一和第二锁定片凹槽，在将所述两件式电刷盒安装到所述端盖上时所述第一和第二锁定片弯入到所述第一和第二锁定片凹槽中；

所述第一和第二锁定片均包括形成在相应锁定片的远端中的凸段，从而当将所述两件式电刷盒安装到所述端盖上时，所述凸段有助于使所述第一和第二锁定片变直，从而可将所述两件式电刷盒从所述端盖中拆除。

32.根据权利要求31所述的组件，其特征在于，所述端盖由具有弹性机械性能的材料制成。

33.根据权利要求31所述的组件，其特征在于，各所述连接片在远端处逐渐变细。

34.根据权利要求31所述的组件，其特征在于，各所述连接片中的冲压凹口包括沿着各所述连接片的长度延伸的V形槽。

35.根据权利要求31所述的组件，其特征在于，各所述连接片中的冲压凹口包括位于各所述连接片上的被弯曲之处的边缘中的多个凹槽。

36.一种电刷盒，包括：

包括多个连接片开口以及第一锁定片和第二锁定片的底板；

其中，各所述连接片延伸穿过相应的一个连接片开口，以大约90°的角度弯曲，并压制出至少一个冲压凹口以使各所述连接片的至少一部分侧向移动，从而将所述电刷护罩牢固地固定在底板上。

37.根据权利要求36所述的电刷盒，其特征在于，所述第一和第二锁定片包括形成于相应锁定片的远端处的凸段。

38.根据权利要求36所述的电刷盒，其特征在于，各所述连接片在远端处逐渐变细。

39.根据权利要求36所述的电刷盒，其特征在于，各所述连接片中的冲压凹口包括沿着各所述连接片的长度延伸的V形槽。

40.根据权利要求36所述的电刷盒，其特征在于，各所述连接片中的冲压凹口包括位于各所述连接片上的被弯曲之处的边缘中的多个凹槽。

41.一种将电刷盒安装在机械换向式电动机的端盖上的方法，包括将所述电刷盒的第一和第二锁定片插入到所述端盖中，并使所述第一和第二锁定片弯曲。

42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，将所述第一和第二锁定片插入到所述端盖中包括，将所述第一和第二锁定片插入到所述端盖的第一和第二固定臂之下。

43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，将所述第一和第二锁定片插入到所述端盖的第一和第二固定臂之下包括，插入它们使其延伸过所述端盖中的第一和第二锁定片凹槽的相应边缘，并且弯曲所述第一和第二锁定片包括将其弯入到相应的第一和第二锁定片凹槽内。

44.根据权利要求43所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述电刷盒形成为两件式电刷盒。

45.根据权利要求43所述的方法，其特征在于，将第一和第二锁定片弯入到相应的第一和第二锁定片凹槽内包括，将其弯曲以便可接触到形成于各所述第一和第二锁定片的远端处的凸段，以使所述第一和第二锁定片变直。