碳刷外置式直流電機的製作方法
2024-02-12 00:43:15
專利名稱：碳刷外置式直流電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流電機，具體地說是一種碳刷外置式直流電機。
背景技術：
目前市場上最常見的直流電機，均是有刷電機，它是由前端蓋、機殼、磁鋼、轉子、換向器及具有碳刷結構的後端蓋等組成。由於這種電機的碳刷結構是內置式的，所以一旦電機裝配完成，電刷就被後端蓋封死，在以後電機的運行過程中，我們很難知道電刷被磨損的情況，即使有問題出現，電刷也是無法進行更換的。由於電機在運行過程中電刷的磨損情況無法預知，我們也就無從知道電刷何時被完全磨損，只有等到電機出現無法運轉的情況才能得知，一旦發生這樣的情況，由於碳刷磨完後，其彈簧銅片已被換向器磨斷，而換向器又被銅片磨損致壞，因此根本無法進行修復。所以目前使用的直流電機，通常都是一次性使用的，即使只有碳刷出現問題，其它部件完好無損可以再用，也得整機丟棄，造成很大浪費，不但使電機的使用壽命較短，而且也造成成本的很大浪費。
為解決上述問題，中國專利ZL01226334.6公開了一種換刷式直流微型電機，它由機殼、磁鐵塊、轉子、換向器和後蓋組成，在機殼尾部外壁相向可拆式包裹連接有結構相同的兩個半圓環形碳刷安裝架，兩個半圓環形的碳刷安裝架的中央分別設置有徑向且兩端開口的碳刷滑動管，碳刷滑動管的內端伸進機殼內並指向轉子上的換向器，碳刷滑動管的外端與封口蓋連接，安裝在碳刷滑動管內的碳刷由封口蓋通過彈簧頂置與換向器接觸，碳刷上的連接導線從封口蓋上的中心孔引出。
上述技術方案很好地解決了更換碳刷的問題，但是，它的連接導線直接焊接在碳刷尾部並從封口蓋的中心孔引出，這樣，所述的連接導線必須穿越彈簧，由於在電機工作時所述的彈簧與碳刷一直處在相對運動狀態，因而這種連接方式並不可靠，容易造成導線的磨損和脫落。更為重要的是，由於採用這種引線方式，使得更換碳刷只能連同安裝架一起取出，因此，其安裝架設計成一對半圓環形且包裹在外殼上的可拆式結構，需佔用較大的空間，使得整機體積增大。
此外，現有的碳刷與換向器接觸面有帶斜坡及圓弧形表面兩種類型。眾所周知，電機正常運行時，換向器表面將形成一層適當厚度的薄膜，它是由氧化亞銅以及吸附的石墨屑和水分等所組成。這層薄膜能增大換向器迴路的接觸電阻，薄膜中的石墨屑與水分還能對滑動接觸起潤滑作用。薄膜在電機運行中不斷的被碳刷的摩擦作用所破壞，同時當電流通過滑動接觸層時，由於滑動接觸的溫度較高，接觸層中含有氧氣和水分，正碳刷又不斷分離出石墨屑和碳的結晶體，所以新的薄膜又不斷形成，當這種破壞和重新形成處於平衡時，薄膜便達到穩定正常運行狀態。如滑動接觸面溫度過低或周圍存在缺氧、乾燥等情況，則薄膜破壞後不易重新形成，將使換向器變壞，產生火花，碳刷震動和噪音等現象。碳刷和換向器剛開始有一個磨合的階段，在這一磨合階段電機的噪音相對來說大一點，因而帶斜坡接觸面的碳刷可使磨合時間短，而且因為碳刷和換向器接觸面比較小，噪音也就相對低很多，但這種碳刷也存在著一些弊端，就是它與換向器的接觸面很小，而且碳刷的受力也不均勻，容易產生火花和電機卡死的現象。而帶圓弧形接觸面的碳刷，與換向器接觸面比較大，因而與換向器的配合比較好，碳刷的受力比較均勻，但是由於碳刷和換向器的接觸面比較大，電機運轉時的噪音比較大，磨合的時間相對來說就要長的多。
發明內容
本實用新型要解決的是現有技術存在的上述不足，提供一種結構簡單、容易實現且運行可靠的碳刷外置式直流電機。
本實用新型還要提供一種具有新型碳刷結構的碳刷外置式直流電機。
解決上述問題採用的技術方案是碳刷外置式直流電機，包括前端蓋、機殼、磁鋼、轉子、換向器和後端蓋，其特徵在於後端蓋外壁上設有兩個刷架安裝孔，所述的刷架安裝孔上安裝有兩個結構相同的圓環形刷架，所述的刷架內設置有用於安裝碳刷的徑向碳刷滑動管，所述的碳刷滑動管內的碳刷由刷帽通過彈簧頂置與轉子上的換向器接觸，向外的一端通過刷辮連有一銅片，所述銅片由刷帽頂置在滑動管的後端部，電源引出線從滑動管外壁的銅片引出端引出。
本實用新型的碳刷外置式直流電機，由於刷架直接嵌裝在後端蓋外壁上所設的圓孔內，因而體積很小，不佔用空間。而碳刷的電連接是通過刷辮和銅片從滑動管引出的，由於刷辮具有良好的柔韌性和伸展性，並且其活動範圍被限定在碳刷末端與刷帽之間，使得該電連接非常可靠。當需要觀察電刷磨損情況及更換碳刷時，擰開刷架後端的刷帽，取出碳刷即可隨時了解碳刷的磨損情況並及時更換。因而本實用新型的碳刷外置式直流電機，具有結構簡單，安裝方便，體積輕巧，運行可靠，便與檢修更換碳刷，能大大的延長電機的使用壽命。
作為本實用新型的進一步改進，所述的碳刷與換向器的接觸面呈帶齒弧形面。所述的帶齒弧形接觸面的齒形可以是鋸齒形、波浪形、矩形齒中的任意一種齒形或者其結合，優選鋸齒形。這種帶齒弧形接觸面碳刷結合了單獨帶斜坡和圓弧形表面兩種碳刷的優點，在圓弧形碳刷的圓弧表面加工了幾個小齒，這樣當電機運轉的時候碳刷不僅受力均勻，消除了由於碳刷單邊受力而引起的一些不良事故的發生，而且這種圓弧形帶齒電刷的磨合過程也很快，大大減少了電機的噪音。
刷帽與刷架的結合可以採用螺紋方式聯接。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是後蓋的結構示意圖。
圖3是帶斜坡接觸面的碳刷結構示意圖。
圖4是帶弧形接觸面的碳刷結構示意圖。
圖5是帶齒弧形接觸面碳刷的結構示意圖。
具體實施方式
參照圖1、2，碳刷外置式直流電機，包括前端蓋1、機殼2、磁鋼3、轉子4、換向器8和後端蓋6，所述後端蓋6外壁上設有兩個刷架安裝孔，所述的刷架安裝孔上安裝有兩個結構相同的圓環形刷架5，所述的刷架5由膠木絕緣材料製成，其內設置有用於安裝碳刷的徑向碳刷滑動管7。所述的碳刷滑動管7採用導電性能較好的銅質材料，一方面給碳刷運動導向，另一方面還能起到連接電源的作用。碳刷12安裝在碳刷滑動管7內，由刷帽11通過彈簧10頂置與轉子上的換向器8接觸。
參照圖3、4、5，所述的碳刷12向外的一端連接有一個銅刷辮15，所述銅刷辮15的另一端連有一銅片13，所述銅片13由刷帽11頂置在滑動管7的後端部，電源引出線9從滑動管7外壁的銅片引出端14引出，而後再從後端蓋6或者機殼2等固定部件上引出電機。
由於直流電機問題大都出現在電刷和換向器不能正常接觸，因而選用接觸壓降較大，特別是伏安特性較陡的電刷，可有效地改善換向。所述的碳刷與換向器的接觸面16可以是斜坡形的如圖3所示，也可以是帶圓弧形的如圖4所示，優選帶鋸齒弧形面，如圖5所示。
權利要求1.碳刷外置式直流電機，包括前端蓋(1)、機殼(2)、磁鋼(3)、轉子(4)、換向器(8)和後端蓋(6)，其特徵在於後端蓋(6)外壁上設有兩個刷架安裝孔，所述的刷架安裝孔上安裝有兩個結構相同的圓環形刷架(5)，所述的刷架(5)內設置有用於安裝碳刷的徑向碳刷滑動管(7)；所述的碳刷滑動管(7)內的碳刷(12)由刷帽(11)通過彈簧(10)頂置與轉子上的換向器(8)接觸，向外的一端通過刷辮(15)連有一銅片(13)，所述銅片(13)由刷帽(11)頂置在滑動管(7)的後端部，電源引出線(9)從滑動管(7)外壁的銅片引出端(14)引出。
2.如權利要求1所述的碳刷外置式直流電機，其特徵在於所述的碳刷與換向器的接觸面(16)呈帶齒弧形面。
3.如權利要求2所述的碳刷外置式直流電機，其特徵在於所述的帶齒弧形面的齒形可以是鋸齒形、波浪形、矩形齒中的任意一種齒形或者其結合。
專利摘要本實用新型公開了一種碳刷外置式直流電機，包括前端蓋、機殼、磁鋼、轉子、換向器和後端蓋，其特徵在於後端蓋外壁上設有兩個刷架安裝孔，其內設置依次套裝有刷架、碳刷滑動管和碳刷，所述碳刷由刷帽通過彈簧頂置與轉子上的換向器接觸，向外的一端通過刷辮連有一銅片，所述銅片由刷帽頂置在滑動管的後端部，電源引出線從滑動管外壁的銅片引出端引出。本實用新型的碳刷的電連接是通過刷辮和銅片從滑動管引出的，因而非常可靠。當需要觀察電刷磨損情況及更換碳刷時，擰開刷架後端的刷帽，取出碳刷即可。因而本實用新型的碳刷外置式直流電機，具有結構簡單，安裝方便，體積輕巧，運行可靠，便於檢修更換碳刷，能大大地延長電機的使用壽命。
文檔編號H02K5/14GK2746641SQ20032012256
公開日2005年12月14日 申請日期2003年12月15日 優先權日2003年12月15日
發明者許曉華, 申屠君, 金永波 申請人:橫店集團聯宜電機有限公司