电刷以及装有该电刷装置的整流式电动机制造方法及图纸

一种由树脂粘结的碳构成的电刷，包括主要由碳构成的电刷主体部分（４２）以及沿电刷的主电流方向延伸的导电体部分（４３），该导电体部分由某种电阻率低于电刷主体部分电阻率的材料（例如铜粉）构成。在电刷的垂直于主电流方向的截面中，导电体的直径（或垂直和水平尺寸）小于电刷主体部分的垂直和水平尺寸。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电刷，它可以用于发电机，整流式电动机等装置中，它与这些装置中的整流子滑动接触，本专利技术还涉及一种装有该电刷装置的整流式电动机。在整流式电动机或类似装置中使用的电刷大致分为碳质型的和贵金属型的二类，广泛使用的是碳刷。碳刷是以粉末状的碳为主要成分，将其与粘合材料相混合，再将混合物加压并固化，并在高温下对固化后的混合物进行烧结而制成的。粘合材料一般选用合成树脂，例如，安装在真空清洁器电气流机中的整流式电动机所使用的普通电刷就是以一种碳质电刷作为主要部件的。为了减少由于电阻转换值增加而引起的电刷与整流子之间滑动接触造成的火花，作为普通电刷的主要成分的碳材一般具有大于30，000μΩ/em2的高电阻值。因此，当整流块与每个电刷的末端表面相接触时，穿过电刷的整流子的多个整流块之间的短路电流值就降低了，从而使电刷和整流块之间产生的火花减少了。然而上述的普通电刷存在下述缺陷。由于电刷的总电阻值很高（大约为0.2Ω），从而造成很高的电流阻抗损失（每个电刷约为20W），使采用这种电刷的整流电动机的工作效率降低。此外，由于电流的阻抗损失转换成了热量，对于采用合成-->树脂作为粘合材料的树脂粘合型电刷来说，热量往往引起粘合材料损伤。在整流子中，用于使整流块相互之间绝缘的合成树脂对热损伤是非常敏感的。尤其是用在真空清洁器电气流机中的整流电动机，应力求减少尺寸并增加功率。由于这种倾向，使电刷的电流强度增加了。由于电刷具有很高的电阻，势必产生大量的热，这就减少了电刷和整流子的使用寿命，众所周知，当温度超过200℃时，普通树脂粘合型电刷的抗挠强度急剧下降。如果增加电刷和整流子的尺寸，以便降低其电流强度并改善来自于其表面的热幅射，它们的使用寿命可以被延长，但是尺寸的增加势必增加整流式电动机的轴向尺寸。本专利技术的目的是提供一种电动机电刷，它可以降低电流的电阻损失并增加其使用寿命，同时也增加整流子的寿命。本专利技术的另一个目的是提供一种整流式电动机，其轴向尺寸可以减少。为了实现上述目的，现提供一种电刷，其中被磨损的几乎整个部分都与整流子相接触，该电刷由不少于二种类型的材料构成，这些材料具有不同的电阻率，并且沿其主电流方向延伸，作为电刷的导电性能良好部分是由一种电阻率较低的材料构成的，其直径尺寸或其横截面的垂直和水平尺寸都小于电刷主体部分横截面上垂直及水平方向的尺寸，导电性能良好部分的横截面位于垂直于主电流方向的电刷横截面内，该主体部分是由一种电阻率高于导电性能良好部分的材料构成的。为了实现本专利技术的第二个目的，现提供了一种整流式电动机，该电动机包括：一个定子;一个包容该定子的电机壳;一个带有转轴的转子以及固定在转轴上的整流子，它们被装配在-->电机壳内的定子之内，并由电机外壳作旋转支撑;一个带有电动机电刷的电刷装置与转子的整流子相接触，并被电动机壳支撑着;（还有一个带有电动机电刷的电刷装置，其电刷与电动机的整流子相接触，并由电动机的外壳支撑）;机壳内的电刷几乎整个部分由于与整流子相接触而磨损，电刷是由至少二种不同的材料构成的，这些材料具有不同电阻率并且沿着电刷的主电流方向延伸，并且，位于垂直于主电流方向的电刷横截面内的电刷的导电性能良好部分横截面的直径或垂直和水平尺寸小于横截面内电刷的主体部分横截面的垂直和水平尺寸，电刷主体部分是由电阻率高于导电性能良好部分的材料构成的。由于位于垂直于主电流方向的电刷横截面内的电刷的导电性能良好部分横截面的直径或垂直和水平尺寸小于横截面内电刷的主体部分横截面的垂直和水平尺寸，而且导电性能良好部分是由比电刷主体部分的材料电阻率低的材料制成并沿主电流方向延伸，使得电刷的总电阻值降低。这样，由于电刷中电流的电阻损失减少了，电刷产生的热量也就减少了。此外由于导电性能好部分横截面上的直径尺寸或垂直方向及水平方向的尺寸比电刷主体部分横截面上垂直及水平方向的尺寸都要小，所以本专利技术的电刷可以避免整流电阻的过大降低，与那种整个电刷都由一种低电阻的导体构成的情况有所不同。由于电刷的总电阻较低，可以采用一种与整流子接触性能良好的材料（即电刷与整流子表面保持接触的性能）来制造电刷主体部分，这样，电刷与整流子之间的电火花也就可以减少了。本专利技术的电刷具有如上所述的结构，为了改进电刷主体部分对导电性能良好的部分支承的可靠性，最好将该导电性良好-->的部分放置在电刷主体的内部。当电刷与整流子滑动接触时，这种结构可以防止导电性能良好的部分由于震动或类似情况而从电刷的主体部分剥落。具有上述结构的本专利技术的电刷，为了稳定其在最初使用阶段的初期操作性能，在电刷使用的初期阶段，最好使电刷的主体部分能盖住导电性能良好部分朝向整流子的端部表面。这种结构可以防止在电刷使用的初期，即电刷尚未与整流子实现最佳接触时，电刷的主体部分及具有不同物理性质的导体部分同时与整流子接触。对于具有上述结构的本专利技术的电刷来说，如果在电刷的初期使用阶段，电刷的主体部分将具有良好导电性能部分中朝向整流子的一面复盖住，为了提高电刷的可制造性能，最好沿着主电流方向在电刷的主体部分制备一个孔或沟槽，再将导电性能良好的粉末填入孔或沟槽中，以形成所述的导电性能良好的部分。由于在电刷初期使用的阶段，其导电性能良好的部分是被电刷的主体部分复盖的，因此电刷主体部分所制备的孔或沟槽应在所述的初期阶段具有一个封底，该封底位于沿主电流方向面对整流子的一端。这就使向所述的孔或沟槽中填充导电粉末的工作容易进行。若采用上述方法来提高电刷的可制造性能时，为了防止电刷使用时，作为导电性能良好部分的导电粉末从所述的孔或沟槽中掉出，最好使填入电刷主体的孔或沟槽中的导电粉末预先固化，以一个棒状的形式填充。这样就不须进行将粉末填入孔或沟槽之后的捣实工作，由于导电性能良好部分是在高密度下-->固化形成棒状的，它具有很高的强度，当电刷使用时，导电性能良好的部分就很难由于震动作用而在孔中或沟槽中发生断裂。根据本专利技术制造的电刷，为了防止电刷面向整流子的一端被异常产生的热能损坏，导电性能良好的部分面向整流子的端部可以在电刷使用的初期阶段就暴露在电刷主体朝向整流子的端面上。采用这种结构，在电刷刚开始使用时，导电性能良好的部分，其面向整流子的一端即与整流子相接触，电流直接从导电性能良好的部分与整流子之间流过，这样就可以防止异常热量的产生。与之相反，如果在电刷初期使用的阶段，电刷中导电性能良好的部分的面向整流子的一端是被电刷的主体部分复盖住的，则电流就集中在导电性能良好部分面向整流子的端面上，电流强度增大。强电流集中在并穿过电刷的主体部分的局部位置，该位置处于导电性能良好部分面向整流子的端面之外，它将面向整流子的端面复盖住了。结果，电刷中电流集中的主体部分就很可能被异常加热。本专利技术的整流式电动机，以上述结构作为其区别特征，采用了如上所述的本专利技术的电刷，当电动机使用时，其电刷和整流子的温度可以保持在很低的水平。这样就可以减少整流子沿电动机轴向的长度，从而减小整流式电动机的轴向长度。如上所述，对于本专利技术的电刷，如果导电性良好部分面向整流子一端的表面是被电刷主体部分复盖的，电流集中在电刷的主体部分，该部分位于面向整流子的端面之外并将该端面复盖住，这样就有可能使电刷主体的某些部位过热并损坏，为了消除这种可能性，对于本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电刷（４１），具有与整流子（１５）相接触的磨耗部分（Ａ），几乎整个该部分是由至少两种具有不同电阻率的材料构成，并且该部分沿电刷的主电流方向延伸，其特征在于：在所述磨耗部分（Ａ）的垂直于主电流方向的横截面中，由磨耗部分中电阻率最低的材料所构成的良导体部分（４３、４５ａ）的横截面直径（或垂直和水平尺寸）小于由电阻率高于良导体部分（４３、４５ａ）电阻率的材料所构成的电刷主体部分（４２）的横截面上的垂直和水平尺寸。

【技术特征摘要】
JP 1992-1-30 15045/91;JP 1992-1-31 15739/91;JP 1991、一种电刷(41)，具有与整流子(15)相接触的磨耗部分(A)，几乎整个该部分是由至少两种具有不同电阻率的材料构成，并且该部分沿电刷的主电流方向延伸，其特征在于：在所述磨耗部分(A)的垂直于主电流方向的横截面中，由磨耗部分中电阻率最低的材料所构成的良导体部分(43、45a)的横截面直径(或垂直和水平尺寸)小于由电阻率高于良导体部分(43、45a)电阻率的材料所构成的电刷主体部分(42)的横截面上的垂直和水平尺寸。2、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：所述的良导体部分（43、45a）设置在电刷主体部分（42）的内部。3、如权利要求1或2所述的电刷，其特征在于：所述良导体部分（43、45a）的整流子端在电刷（41）的最初使用阶段中被电刷主体部分（42）所覆盖。4、如权利要求3所述的电刷，其特征在于：电刷主体部分（42）具有沿主电流方向延伸的孔或槽（44、44b、47），以及所述良好导体部分（43）是由装在该孔或槽中的导电粉末构成。5、如权利要求3所述的电刷，其特征在于：电刷主体部分（42）具有沿主电流方向延伸的孔或槽（44、44b、47），所述良导体部分（43）由固化成棒状的导电粉末构成，所述由固化成棒状的导电粉末构成的良导体部分（43）嵌在该孔或槽（44、44b、47）中。6、如权利要求1、2、5中任一项所述的电刷，其特征在于：-->所述良导体部分（43）整流子端的表面暴露在电刷主体部分（42）的整流子端的表面上。7、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：其电阻率高于电刷主体部分（42）材料电阻率的一个电阻装置被设置在电刷主体部分（42）的整流子端表面上，在电刷的最初使用阶段该电阻装置位于电刷主体部分的整流子端表面和良导体部分的整流子端表面之间，该电阻装置（42c）的与主电流方向垂直的横截面面积大于良导体部分（43）整流子端的与主电流方向垂直的横截面面积，以及该电阻装置（42c）覆盖良导体部分（43）整流子端的表面。8、如权利要求7所述的电刷，其特征在于：所述电阻装置（42c）由空气间隙构成。9、如权利要求7或8所述的电刷，其特征在于：电刷主体部分（42c）具有沿主电流方向延伸的孔或槽（44b），以及所述良导体部分（43）是由装在该孔或槽中的导电粉末构成。10、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：电刷主体部分（42）具有沿主电流方向的锥孔（44），锥尖朝向电刷主体部分的整流子端表面，以及所述良导体部分（43）是由装在该锥孔（44）中的导电粉末构成。11、如权利要求10所述的电刷，其特征在于：良导体部分（43）的整流子端在电刷（41）的最初使用阶段被电刷主体部分（42）所覆盖。-->12、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：良导体部分（43）包括一段导线（45a），其材料的电阻率低于电刷主体部分（42）材料的电阻率，该导线从电刷主体部分（42）的与整流子端表面相对的近侧端表面上插入，并沿主电流方向朝着整流子端的表面延伸。13、如权利要求12所述的电刷，其特征在于：在电刷主体部分（42）的近侧端表面上有一个孔（44、44a），在所述电刷（41）的垂直于主电流方向的横截面上，该孔（44、44a）的横截面积小于电刷主体部分（42）的横截面积，所述导线（45a）从该孔（44、44a）插入电刷主体部分（42），以及其电阻率低于电刷主体部分（42）材料电阻率的导电粉末（43a、49）被装入该孔中。14、如权利要求13所述的电刷，其特征在于：电刷主体部分（42）近侧端表面上的孔（44）沿着所述导线（45a）向该导线的整流子端延伸。15、如权利要求12～14中任一项所述的电刷，其特征在于：导线（45a）是通过将多股导电线绞在一起而构成。16、如权利要求12～15中任一项所述的电刷，其特征在于：所述良导体部分（43、45a）的整流子端在电刷（41）的最初使用阶段被电刷主体部分（42）所覆盖。17、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：良导体部分（43）包括一些细长的导体，这些导体的材料电阻率低于电刷主体部分（42）材料的电阻率，以及这些细长的导体分散在电刷主体部分（42）中并沿主电流-->方向延伸。18、如权利要求17所述的电刷，其特征在于：良导体部分（43）的所述细长导体的整流子端暴露在电刷主体部分（42）整流器端的表面上。19、如权利要求17或18所述的电刷，其特征在于：所述良导体部分（43）的每一细长导体是将电阻率低于电刷主体部分（42）的电阻率的粉末成形为线状或薄板状而构成的，以及所述电刷主体部分（42）是将电阻率高于良导体部分电阻率的粉末成形为预定形状而构成的。20、如权利要求1所述的电刷，其特征在于：在电刷主体部分（42）的与其整流子端表面相对的近侧端表面上有一个孔（44a，48），在所述电刷的与主电流方向垂直的横截面中，该孔（44a、48）的横截面积小于电刷主体的横截面积，由电阻率低于电刷主体部分材料电阻率的材质所构成的一根导线（45）通过该孔（44a、48）插入电刷主体部分（42）中，电阻率低于电刷主体部分材料电阻率的导电粉末被装在该孔（44a、48）中，良导体部分（43）的与整流子端相对的近侧端与孔（44a、48）中的导电粉末相连，以及良导体部分（43）的横截面积小于电刷主体部分（42）近侧端表面上的孔（44a、48）的横截面积。21、如权利要求20所述的电刷，其特征在于：良导体部分43的横截面积大于所述导线（45）的横截面积。22、如权利要求20或21所述的电刷，其特征在于：良导体部分（43）的整流子端在电刷（41）的最初使用阶段被电刷-->主体部分（42）所覆盖。23、如权利要求1～22中任一项所述的电刷，其特征在于：具有最低电阻率并构成良导体部分（43）的粉末材料包括粉末颗粒（43a），该粉末颗粒至少具有一个凸起部分（43b），当良导体部分（43）热膨胀时该凸起部分能够变形。24、如权利要求1～22中任一项所述的电刷，其特征在于：具有最低电阻率并构成良导体部分（43）的粉末材料包括粉末颗粒（43a），该粉末颗粒的外表面上镀有惰性金属（43c）。25、一种整流式电动机，包括一个定子（14），一个容纳该定子的电机壳（1）、一个具有转轴（17）的转子（16）以及固定在所述转轴上的整流子（15），所述转子（16）被设置在电机壳中定子的内部并由电...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中素之，秦野康则，小泽正，池上达也，吉泽浩幸，
申请(专利权)人：东京电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]