CN104410215B - 一种有刷电机电刷压力调整方法及辅助工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有刷电机电刷压力调整方法及辅助工装，辅助工装包括第一施力组件、第二施力组件及电刷安装组件第一施力组件包括第一固定件和第一活动件，第一固定件的内表面与电刷簧片的连接部的内表面相适配，第一固定件的外表面与电刷簧片电刷安装部相对的位置设置为平面；第一活动件为调整手柄，调整手柄垂直于平面安装于第一固定件的螺纹孔内且其端部正对电刷簧片的电刷安装部，通过旋转控制调整手柄前进和后退。本发明针对有刷电机电刷簧片压力无法调整的问题，设计了一套力矩电机电刷压力调整装置，通过调整电刷簧片角度大小来调节电刷压力，并增加高低温稳定处理，使电刷压力稳定在一定的范围。

Description

一种有刷电机电刷压力调整方法及辅助工装

技术领域

本发明属于机电领域，具体涉及一种有刷电机电刷压力调整方法及辅助工装。

背景技术

有刷电机是内含电刷装置的将电能转化成机械能或将机械能转化成电能的旋转电机。有刷电机具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑的调速、控制电路相对简单、造价低廉等特点。其基本结构由定子、转子和电刷组件三部分组成，安装形式为分装式。

电刷组件一般包含电刷支架25、电刷簧片23、电刷24、簧片安装铆钉22、导线21等零件，常见的电刷组件结构形状如图1所示。电刷簧片材料为铍青铜带材，经过热处理之后，要求弹性保持在一定的设计范围内。有刷电机电刷簧片的压力一方面要保证有足够的弹性维持电刷的正压力，不能过小，否则力矩电机在振动及加速度等环境下可能发生掉电现象，影响整个系统的可靠性。同时又要调整电刷簧片的角度，使电刷的正压力不要过大，否则会使电刷与换向器之间的摩擦力矩增大，促使直流力矩电机的不灵敏区扩大。

有刷电机生产时，存在下面两个问题：一是部分电刷装配调试过程存在压力过大的情况，导致电刷组件不能使用；二是电刷压力虽然按照设计规范调整到了合格范围，但经过长时间的工作和贮存后，电刷簧片接触压力下降使电刷与电机转子脱开导致力矩电机工作失效。其中，电刷压力在贮存后下降是工作中存在的主要问题。针对这些问题，需对有刷电机电刷压力定时进行调整，目前还没有合适的调整方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有不足，提供一种有刷电机电刷压力调整方法及辅助工装。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种有刷电机电刷压力调整辅助工装，其特殊之处在于：包括调整基座、第一施力组件、第二施力组件及电刷安装组件，

所述第一施力组件包括第一固定件和第一活动件，所述第一固定件的内表面与电刷簧片的连接部的内表面相适配，所述第一固定件的外表面与电刷簧片电刷安装部相对的位置设置为平面；所述第一活动件为调整手柄，所述调整手柄垂直于第一固定件外表面上设置的平面安装于第一固定件的螺纹孔内且其端部正对电刷簧片的电刷安装部，通过旋转控制调整手柄前进和后退；

所述第二施力组件包括第二固定件和第二活动件，所述第二固定件上设置有与第一固定件内表面正对的滑槽，所述第二活动件的一端安装在滑槽内并通过螺钉与固定件连接，所述第二活动件的一端的端面与第一固定件的内表面相适配且正对第一固定件的内表面；

所述电刷安装组件包括压簧片、垫片及挡簧片，所述压簧片、垫片及挡簧片三者形状均与电刷簧片相同且具有安装孔，所述电刷安装组件可通过安装孔与第一固定件连接，所述压簧片的紧贴第一固定件的内表面，所述挡簧片正对第二活动件，所述垫片与电刷簧片均位于压簧片和挡簧片之间，待调整电刷组件安装到压簧片和挡簧片之间的下部，垫片安装到压簧片和挡簧片之间的上部，两者之间不重叠，所述垫片的厚度与电刷簧片的厚度相同。

上述第固定件包括调整基座及圆环，所述调整基座与圆环同心一体设置且圆环的直径小于调整基座，所述滑槽沿圆环径向开设；

所述第一固定件为与调整基座固定连接的调整环，所述调整环与圆环位于调整基座同侧，且第二固定件的内径大于第一固定件的圆环的外径。

上述第二固定件上的滑槽的数量为2个，所述第二活动件的数量为2个且对应安装在两个滑槽内；

所述电刷安装组件的数量为2个，正对第二活动件的端部安装于第一固定件的内表面，所述第一固定件的外表面的设置的平面的数量为4个且与电刷簧片电刷安装部正对，所述调整手柄的数量为4个垂直于外表面上设置的平面。

上述每一个电刷安装组件的垫片数量为2个，安装在压簧片5和挡簧片7之间且分别位于待调整的电刷簧片的上下两侧。

一种利用有刷电机电刷压力调整辅助工装进行电刷压力调整的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

(1)用试验方法绘制调整手柄旋转角度与压力恢复值关系曲线；

(2)用测克计对待调整的电刷组件进行电刷压力测试，若测试结果满足设计要求，则结束调整，若测试结果不满足设计要求，进行步骤3；

(3)根据测试结果及目标值计算调整恢复量，计算调整手柄旋转角度；

(4)将电刷组件和垫片6上下并列后装入压簧片5、挡簧片7之间，并将上述形成的组件固定装配到第一固定件上；

(5)用第二活动件压紧电刷安装组件，并用压紧螺钉固定第二活动件；

(6)根据调整手柄旋转角度旋转调整手柄，调节电刷压力；

(7)将带电刷组件的整套工装放入高低温试验箱进行高低温稳定处理；

(8)用测克计对高低温稳定处理后的电刷组件进行压力测试；若测试结果满足设计要求，则结束调整，若测试结果不满足设计要求，返回步骤3；

(9)对调整好的电刷组件进行电刷磨合，使电刷与换向器的接触面积大于电刷面积的2/3；

(10)电刷磨合好后再次进行压力测试，确保电刷压力满足要求。

上述步骤6中每次调整时手柄旋转90度。

上述高低温稳定处理共进行3个循环，一个循环条件如下：高温80-100℃，保温时间4h，低温-10-0℃，保温时间4h。

本发明与现有技术相比，有益效果体现在：

1、本发明针对有刷电机电刷簧片压力无法调整的问题，设计了一套力矩电机电刷压力调整装置，通过调整电刷簧片角度大小来调节电刷压力，并增加高低温稳定处理，使电刷压力稳定在一定的范围。

2、本发明实现了有刷电机电刷压力的量化调整，方便了电机的生产、维护和保养，提高了电机的生产效率，降低了电刷组件不合格率，减小了生产成本，延长了产品的使用寿命，提高了产品的利用率。

附图说明

图1是电刷组件结构示意图；

图2是电刷压力调整工装工作原理图；

图3是电刷压力调整工装三维立体图；

图4是电刷压力调整工装结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6调整手柄调整次数与压力恢复值关系图；

图7为压簧片、垫片、挡簧片及电刷组件的安装结构爆炸图；

其中：1-调整环，2-调整基座，3-第二活动件，4-调整手柄，5-压簧片，6-垫片，7-挡簧片，8-压紧螺钉，9-安装螺钉，10-安装螺母，11-平垫，12-锁紧螺钉，13-电刷组件，21-导线，22-簧片安装铆钉，23-电刷簧片，24-电刷，25-电刷架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选方式做详细说明。

一种有刷电机电刷压力调整辅助工装，包括以下几个部分：

(1)工装分为上下两体组合结构，下部分是第二施力组件，上部分是第一施力组件，第二施力组件的第二固定件的调整基座与第一施力组件的调整环之间通过对应的螺孔用锁紧螺钉12进行螺纹连接。

(2)上部分调整环为圆环，圆环外圈与电刷簧片相应的位置加工为平面，在平面相应位置垂直打有螺纹孔，螺纹孔内安装有调整手柄4，调整手柄上加工有细牙螺纹，通过旋转控制调整手柄前进和后退。

(3)下部分第二施力组件的第二固定件的圆环上开有矩形槽，槽内安装有第二活动件3，可沿槽滑动、第二活动件通过压紧螺钉8进行固定。

(4)待调整电刷组件13安装到压簧片5和挡簧片7之间的下部，垫片6安装到压簧片5和挡簧片7之间的上部，垫片6的厚度决定了压簧片5和挡簧片7之间的间距，也就可以保证待调整电刷组件13不会因压簧片5和挡簧片7的过度压力而造成损伤。压簧片、挡簧片、垫片上钻有通孔，可通过安装螺钉9、安装螺母10及平垫11安装到调整环上。

具体安装方式参见图7。

(5)调整环相应位置径向钻有通孔，通过安装螺钉、安装螺母、平垫将压簧片、挡簧片、垫片、电刷组件安装到调整环上。

(6)工装工作原理：针对电刷组件结构，用压簧片和挡簧片对电刷簧片限位，靠第二活动件产生的挤压力固定簧片基体，用调整手柄产生的压力来调节簧片的角度，同过高低温稳定处理，使电刷簧片角度维持在合适的角度，从而达到调节电刷压力的目的。

电刷压力调整工装工作原理见图2。

采用上述辅助工装调整有刷电机电刷压力的方法，包括以下步骤：

(1)确定调整手柄调整次数与压力恢复值关系。用试验方法摸索调整手柄旋转角度与压力恢复值关系，发现电刷的压力和调整手柄的旋转角度(即手柄前进后退距离)大致呈线性关系。

(2)按照相关文件要求用测克计对待调整电刷组件3进行电刷压力测试。

(3)根据测试结果及目标值计算调整恢复量，计算调整手柄旋转角度。如电刷压力测试结果为15g.cm,调整目标为25g.cm，则调整恢复量＝(25-15)g.cm＝10g.cm，根据图6，相应的调整手柄旋转次数为6次。

(4)装配调整环。将电刷组件装入压簧片、垫片和挡簧片之间，并将上述形成的组件用安装螺钉、安装螺母和平垫装配到调整环上。

(5)对电刷组件的导线进行处理，避免工装压坏导线。

(6)将调整环安装到调整基座上，并用锁紧螺钉紧固。

(7)用第二活动件压紧簧片，并用压紧螺钉固定。

(8)根据步骤(3)中的计算值，旋转调整手柄，用调整手柄调节电刷压力。

(9)高低温处理。将带电刷组件的整套工装放入高低温试验箱进行高低温稳定处理。一个循环条件如下：高温80-100℃，保温时间4h，低温-10-0℃，保温时间4h。共进行3个循环。

(10)电刷压力复测。按照相关文件要求用测克计对调整压力后的电刷组件进行压力测试。

(11)第二次调整。如电刷压力没达到合格范围，按本方法步骤(1)-(10)进行二次调整。

(12)电刷磨合。将调整好的电刷组件装到电机测试工装上进行电刷磨合，使电刷与换向器的接触面积大于电刷面积的2/3。

(13)压力测试。电刷磨合好后再次进行压力测试，确保电刷压力满足要求。

实施例

某型号有刷电机，电刷压力设计要求为15～25g.cm，电刷压力调整步骤如下：

(1)摸索调整手柄旋转角度与压力恢复值关系，用试验方法摸索调整手柄旋转角度与压力恢复值关系，电刷的压力和调整手柄的旋转角度(即手柄前进后退距离)大致呈线性关系。为方便调整，每次调整时手柄旋转90度，调整手柄调整次数与压力恢复值关系也呈线性关系，详见图6；

(2)按照相关文件要求用测克计对待调整的电刷组件进行电刷压力测试，测试结果为12g.cm，不满足设计要求；

(3)计算调整量。为使电刷组件压力满足要求，达到15～25g.cm，需使电刷组件压力增加3～13g.cm，对应的调整手柄旋转次数为3～13次，每次旋转角度为90度；

(4)装配调整环。将电刷组件装入压簧片5、垫片6和挡簧片7之间，并将上述形成的组件用安装螺钉、安装螺母和平垫装配到调整环上；

(5)对电刷组件的导线进行处理，避免工装压坏导线；

(6)将调整环安装到调整基座上，并用锁紧螺钉紧固；

(7)用第二活动件压紧簧片，并用压紧螺钉固定；

(8)用调整手柄调节电刷压力，初步确定旋转调整手柄10次，恢复电刷压力10g.cm，恢复后预计电刷压力为22g.cm。顺时针旋转调整手柄10次，每次旋转90度；

(9)高低温处理。将带电刷组件的整套工装放入高低温试验箱进行高低温稳定处理。一个循环条件如下：高温80-100℃，保温时间4h，低温-10-0℃，保温时间4h。共进行3个循环；

(10)电刷压力复测。按照相关文件要求用测克计对调整压力后的电刷组件进行压力测试。复测结果为22g.cm，满足设计要求；

(11)电刷磨合。将调整好的电刷组件装到电机测试工装上进行电刷磨合，使电刷与换向器的接触面积大于电刷面积的2/3；

(12)压力测试。电刷磨合好后再次进行压力测试，确保电刷压力满足要求。复测结果为21g.cm，满足设计要求。

Claims (8)

1.一种有刷电机电刷压力调整辅助工装，所述电刷安装于电刷簧片上，所述电刷簧片包括连接部及位于连接部两侧的电刷安装部，其特征在于：所述辅助工装包括第一施力组件、第二施力组件及电刷安装组件，

所述第一施力组件包括第一固定件和第一活动件，所述第一固定件的内表面与电刷簧片的连接部的内表面相适配，所述第一固定件的外表面与电刷簧片电刷安装部相对的位置设置为平面；所述第一活动件为调整手柄，所述调整手柄垂直于第一固定件外表面上设置的平面安装于第一固定件的螺纹孔内且其端部正对电刷簧片的电刷安装部，通过旋转控制调整手柄前进和后退；

所述第二施力组件包括第二固定件和第二活动件，所述第二固定件上设置有与第一固定件内表面正对的滑槽，所述第二活动件的一端安装在滑槽内并通过螺钉与固定件连接，所述第二活动件的一端的端面与第一固定件的内表面相适配且正对第一固定件的内表面；

所述电刷安装组件包括压簧片、垫片及挡簧片，所述压簧片、垫片及挡簧片三者形状均与电刷簧片相同且具有安装孔，所述电刷安装组件可通过安装孔与第一固定件连接，所述压簧片的紧贴第一固定件的内表面，所述挡簧片正对第二活动件，所述垫片与电刷簧片均位于压簧片和挡簧片之间，待调整电刷组件安装到压簧片和挡簧片之间的下部，垫片安装到压簧片和挡簧片之间的上部，两者之间不重叠，所述垫片的厚度与电刷簧片的厚度相同。

2.根据权利要求1所述的有刷电机电刷压力调整辅助工装，其特征在于：所述第二固定件包括调整基座及圆环，所述调整基座与圆环一体设置，所述滑槽沿圆环径向开设；

所述第一固定件为与调整基座固定连接的调整环，所述调整环与圆环位于调整基座同侧，且调整环的内径大于第二固定件的圆环的外径。

3.根据权利要求2所述的有刷电机电刷压力调整辅助工装，其特征在于：所述调整环位于调整基座上方，所述调整环与调整基座通过锁紧螺钉连接。

4.根据权利要求3所述的有刷电机电刷压力调整辅助工装，其特征在于：所述第二固定件上的滑槽的数量为2个，所述第二活动件的数量为2个且对应安装在两个滑槽内；

所述电刷安装组件的数量为2个，正对第二活动件的端部安装于第一固定件的内表面，所述第一固定件的外表面的设置的平面的数量为4个且与电刷簧片电刷安装部正对，所述调整手柄的数量为4个垂直于外表面上设置的平面。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的有刷电机电刷压力调整辅助工装，其特征在于：每一个电刷安装组件的垫片数量为2个，安装在压簧片和挡簧片之间且分别位于待调整的电刷簧片的上下两侧。

6.一种利用有刷电机电刷压力调整辅助工装进行电刷压力调整的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)用试验方法绘制调整手柄旋转角度与压力恢复值关系曲线；

(2)用测克计对待调整的电刷组件进行电刷压力测试，若测试结果满足设计要求，则结束调整，若测试结果不满足设计要求，进行步骤3；

(3)根据测试结果及目标值计算调整恢复量，计算调整手柄旋转角度；

(4)将电刷组件和垫片上下并列后装入压簧片、挡簧片之间，并将上述形成的组件固定装配到第一固定件上；

(5)用第二活动件压紧电刷安装组件，并用压紧螺钉固定第二活动件；

(6)根据调整手柄旋转角度旋转调整手柄，调节电刷压力；

(7)将带电刷组件的整套工装放入高低温试验箱进行高低温稳定处理；

(8)用测克计对高低温稳定处理后的电刷组件进行压力测试；若测试结果满足设计要求，则结束调整，若测试结果不满足设计要求，返回步骤3；

(9)对调整好的电刷组件进行电刷磨合，使电刷与换向器的接触面积大于电刷面积的2/3；

(10)电刷磨合好后再次进行压力测试，确保电刷压力满足要求。

7.根据权利要求6所述的有刷电机电刷压力调整方法，其特征在于：

所述步骤6中每次调整时手柄旋转90度。

8.根据权利要求6或7所述的有刷电机电刷压力调整方法，其特征在于：

所述高低温稳定处理共进行3个循环，一个循环条件如下：高温80-100℃，保温时间4h，低温-10-0℃，保温时间4h。