专利名称：电机端盖及其碳刷臂的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机端盖，尤其涉及微型电机的端盖及其碳刷臂(brushleaf)。
背景技术：
在一些微型电机中，碳刷通过弹性的碳刷臂安装到电机的端盖，碳刷在碳刷臂的弹力作用下与转子的换向器摩擦接触。碳刷臂是导电体，电连接所述碳刷以及安装在端盖的导电端子。外部的电源顺次通过导电端子、碳刷臂、碳刷、换向器给转子的电枢绕组供电。 现有的碳刷臂由铍铜合金制成，因为铍铜合金具有合适的弹性和导电性。但是，铍是一种有毒的元素，例如，暴露在铍环境下的人会患慢性铍尘病。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种环保的用于微型电机的碳刷臂。所述碳刷臂一端具有安装部用来安装碳刷，另一端用于安装到电机端盖，所述碳刷臂由带有弹性的铜合金组成，所述铜合金的成分包括占主要成分的铜(Cu)、特定含量的镍(Ni)以及特定含量的锡 (Sn)。优选地，所述铜合金由占主要成分的铜、特定含量的镍、特定含量的锡以及不可避免的少量杂质组成。优选地，所述铜合金中，镍的重量百分比是14% 16%，锡的重量百分比是7% 9%，余下的主要成分为铜。优选地，所述碳刷臂的弹性模量为U8GPa左右(IGPa等于IOOOMPa ； IMPa等于 IOOOPa)，导电率为4MS/m左右。优选地，所述碳刷臂由带状的铜合金制成。本发明的另一个目的是提供一种环保的电机端盖，包括绝缘的盖体、导电端子、碳刷臂和碳刷，所述导电端子安装到所述盖体用于连接外部的电源，所述碳刷臂一端安装到所述盖体，另一端悬空并安装所述碳刷，所述碳刷臂电连接对应的导电端子和碳刷，所述碳刷臂由带弹性的铜合金制成，所述铜合金的成分包括占主要成分的铜、特定含量的镍以及特定含量的锡。优选地，所述铜合金由占主要成分的铜、特定含量的镍、特定含量的锡以及不可避免的少量杂质组成。优选地，所述铜合金中，镍的重量百分比是10% 20%，锡的重量百分比是5% 10%，其他的成分主要是铜。优选地，所述铜合金中，镍的重量百分比是14% 16%，锡的重量百分比是7% 9%，其他的成分主要是铜。优选地，所述碳刷臂的弹性模量为U8GPa左右，导电率为4MS/m左右。优选地，所述碳刷臂的相对导磁率小于1. 1，热膨胀系数为16. 5ppm/°C。优选地，所述电机端盖包括一对碳刷臂和一对碳刷，其中一根碳刷臂的悬空部分与另一根碳刷臂的悬空部分关于一个平面对称，或者关于一个点对称。本发明的碳刷臂由包含特定含量镍、特定含量锡的铜合金制成，不需要使用有毒的稀土元素铍，产品更加环保，增加了产品的安全性。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，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中图1是本发明一个实施例提供的电机端盖的示意图；图2是本发明另一个实施例提供的电机端盖的示意图。
具体实施例方式下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式
详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。参考图1，本实施例提供的电机端盖包括绝缘的塑料盖体10、两个导电端子11和 12、两根碳刷臂13和14、以及两根碳刷15和16。其中，导电端子11和12安装到盖体10， 用于连接外部的电源。碳刷臂13的一端安装到盖体10，另一端悬空，该悬空的部分具有安装部用来安装碳刷15，碳刷臂13与导电端子11、碳刷15电连接。类似地，碳刷臂14的一端安装到盖体10，另一端悬空，该悬空的部分具有安装部用来安装碳刷16，碳刷臂14与导电端子12、碳刷16电连接。在使用时，电机端盖安装到微型电机上，碳刷15和16分别在碳刷臂13和14的弹性作用下与转子的换向器摩擦接触，实现给转子的电枢绕组供电。本实施例中碳刷臂13和14的悬空部分呈“八”字，基本上关于一个平面对称，但是本发明不局限于这种情况。本实施例的碳刷臂为片状，其悬空的一端开有通孔用于套装嵌装碳刷，但是本发明不局限于这种形状的碳刷臂，也不局限于这种碳刷安装方式。本实施例中，碳刷臂13和14由带弹性的铜合金组成，铜合金的成分包括占主要成分的铜、特定含量的镍、特定含量的锡以及不可避免的少量杂质。本发明中，所谓的占主要成分，是指铜的重量百分比在60%以上。在本实施例中，镍的重量百分比是10% 20%，锡的重量百分比是5% 10%，剩下的主要成分是铜。这种铜合金不需要使用有毒的稀土元素铍，因此，生产、使用这种含镍、锡的铜合金比传统的铍铜合金更加环保。本实施例的铜合金具有良好的成形性，能够方便地通过模具生产出具有特定形状的碳刷臂，以匹配电机端盖的布局设计。例如，本实施例中，碳刷臂的用来安装到塑料盖体 10的部分都具有一个弯折角，该弯折角的角度为65° 75°，优选为70°。应用本发明的铜合金能够方便地形成这个弯折角。此外，本实施例的铜合金的强度比传统的铍铜要好，成形之后不容易变形，尤其适用于电机端子中，确保碳刷能够稳定地与换向器接触。本实施例的铜合金还具有良好的回弹性，回弹性是指恢复到原本形状的能力。 回弹性通常使用回弹系数(Resilience Ratio)来衡量，回弹系数等于屈服强度(Yield Strength)与弹性模量(Elastic Modulus)的比值来衡量。本实施例的铜合金的回弹性在 6000 7000之间，因此，即使碳刷因为磨损而缩短了，本发明的铜合金制成的碳刷臂依然能够稳定地保持碳刷与换向器之间的摩擦接触。另外，因为电机运行过程中换向器与碳刷之间的摩擦接触会产生热量，而电流流过碳刷臂、碳刷、换向器的时候也会产生热量。电机长时间运行时，碳刷臂将具有较高的温度。传统的铝铜合金、磷铜合金很容易因为高温而减小应力，导致碳刷与换向器之间的电连接不够良好，甚至还可能因为电阻增加而断路，导致电机故障。而本发明的带镍、锡的铜合金制成的碳刷臂能够改善这个问题，在测试中，本发明的碳刷臂处于125°C的状态下3000 小时之后，还具有90%以上的应力，显著优于传统的铝铜或磷铜制成的碳刷臂，也优于铍铜制成的碳刷臂。优选地，镍的重量百分比是14% 16%，锡的重量百分比是7% 9%，剩下的主要成分为铜。这种成分的铜、镍、锡合金材料的弹性模量为USGI^a左右(IGI^a等于IOOOMPa ； IMPa等于10001 )，导电率为4MS/m左右，相对导磁率小于1. 1，热膨胀系数为16. 5ppm/°C。 这种成分的铜合金具有合适的弹性、导电性和导磁性，尤其适用于微型电机中作为碳刷臂。 本发明的另一个实施例中，制作碳刷臂的铜合金中，镍的重量百分比是15%左右，锡的重量百分比是8%左右，剩下的主要成分为铜。图2是本发明再一个实施例提供的电机端盖的示意图。本实施例的电机端盖与图 1所示的电机端盖的不同之处在于，本实施例中两个碳刷臂的悬空部分关于某个中心点对称，而不是关于一个平面对称。作为一种变形，在上述的实施例中，电机端盖的导电端子的材料可以和碳刷臂材料相同，甚至，导电端子和对应的碳刷臂可以合成为一个整体。以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种碳刷臂，其一端具有安装部用来安装碳刷，另一端用于安装到电机端盖，其特征在于，所述碳刷臂由带弹性的铜合金制成，所述铜合金的成分包括占主要成分的铜、特定含量的镍以及特定含量的锡。
2.如权利要求1所述的碳刷臂，其特征在于，所述铜合金由占主要成分的铜、特定含量的镍、特定含量的锡以及不可避免的少量杂质组成。
3.如权利要求2所述的碳刷臂，其特征在于，所述铜合金中，镍的重量百分比是10% 20%，锡的重量百分比是5% 10%。
4.如权利要求2所述的碳刷臂，其特征在于，所述铜合金中，镍的重量百分比是14% 16%，锡的重量百分比是7% 9%。
5.如权利要求2所述的碳刷臂，其特征在于，所述碳刷臂的弹性模量为U8GPa，导电率为 4MS/m。
6.如权利要求2所述的碳刷臂，其特征在于，所述碳刷臂的相对导磁率小于1.1，热膨胀系数为16. 5ppm/°C。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的碳刷臂，其特征在于，所述碳刷臂由带状的铜合金制成，其安装部设有通孔用于嵌装所述碳刷。
8.一种电机端盖，其特征在于，包括绝缘的盖体、导电端子、碳刷以及如权利要求1至 7中任意一项所述的碳刷臂，所述导电端子安装到所述盖体用于连接电源，所述碳刷臂一端安装到所述盖体，另一端悬空并安装所述碳刷，所述碳刷臂电连接对应的导电端子和碳刷。
9.如权利要求8所述的电机端盖，其特征在于，所述电机端盖包括一对碳刷臂和一对碳刷，其中一根碳刷臂的悬空部分与另一根碳刷臂的悬空部分关于一个平面对称，或者关于一个点对称。
10.如权利要求8所述的电机端盖，其特征在于，所述碳刷臂的回弹系数为6000 7000。
全文摘要
本发明涉及电机端盖及其碳刷臂，所述电机端盖包括绝缘的盖体、导电端子、碳刷臂和碳刷，所述导电端子安装到所述盖体用于连接外部电源，所述碳刷臂一端安装到所述盖体，另一端悬空并安装所述碳刷，所述碳刷臂电连接对应的导电端子和碳刷，所述碳刷臂由带弹性的铜合金材料制成，所述铜合金由铜、特定含量的镍、特定含量的锡以及不可避免的少量杂质构成。优选地，所述铜合金中，镍的重量百分比是14％～16％，锡的重量百分比是7％～9％，其他的成分主要是铜。
文档编号C22C9/06GK102201715SQ20101013111
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者梁毅明 申请人:德昌电机(深圳)有限公司