CN110176702B - 碳刷 - Google Patents

Abstract

本发明属于高铁用装置技术领域，公开了一种碳刷。本发明包括依次连接的碳刷本体、铜棒和导电缸，碳刷本体的一端的中部设置有卡接槽，铜棒的一端配合的安装于卡接槽内，且卡接槽与铜棒之间设置有导电浆；导电缸的一端设置有连接凹槽，铜棒的另一端活动连接于连接凹槽内；铜棒的另一端的外侧设置有环形的渗透凹槽，渗透凹槽内设置有齿柱，渗透凹槽所对应的导电缸上设置有盛料通道，盛料通道连通连接凹槽内部；盛料通道内及铜棒的另一端与连接凹槽之间均设置有导电粉。本发明不会产生电弧，确保高铁动能不减少；接触更加紧密，减弱两者之间的振动，其磨损损耗要小得多，可大幅降低高铁碳刷更换的频率，从而大幅降低高铁碳刷的更换成本。

Description

碳刷

技术领域

本发明属于高铁用装置技术领域，具体涉及一种碳刷。

背景技术

高速铁路由于具有速度快、环境污染小、舒适方便、安全性高等优势在世界各国得到了大力发展。随着我国高速铁路的迅速发展，电气化动车组的普及程度越来越高，其运行速度高、开行密度大的特点对列车的安全可靠性提出了更高的要求，动车组合理优良的接地系统设计，是保证列车安全可靠运行的重要组成部分，一方面为旅客及司乘人员提供一个低压等电位的安全环境，另一方面最大限度的保证用电设备的正常稳定运行。

接地装置是动车组接地系统的重要组成部分之一，也是动车电力回路的重要组成部分，担负着动车电流通过车轴及车轮导回轨道的功能。它能够防止工作电流或系统故障电流以及雷电电流通过轴承流向地面而使轴承被电蚀，用于改善车辆导电性能、提高车辆的可靠性，它的技术状态直接关系到列车用电系统的接地可靠性和安全性。

碳刷是接地装置的关键零部件，在高铁运行过程中，碳刷性能的好坏直接影响到接地装置性能的优劣。如果碳刷磨损过快，不仅会影响碳刷的导电性能，同时产生的碳粉可能会进入动车组轴箱轴承处造成轴承割裂，进而影响轴承性能。

目前高铁碳刷的弊端有：

1、因振动易产生电弧，使碳刷几分钟就磨损完；

2、产生电弧碳刷几分钟就磨损完时，相应电机无法工作，高铁动能相应减少；

3、高铁跑几百万公里就得换一次碳刷，更换频率快，更换成本高；

4、碳刷因磨损产生的粉末易渗透到轴承内，使轴承接触处产生大量的热，从而影响其机械性能。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种碳刷。

本发明所采用的技术方案为：

一种碳刷，包括依次连接的碳刷本体、铜棒和导电缸，所述碳刷本体的一端的中部设置有卡接槽，铜棒的一端配合的安装于卡接槽内，且卡接槽与铜棒之间设置有导电浆；所述导电缸的一端设置有连接凹槽，铜棒的另一端活动连接于连接凹槽内；所述铜棒的另一端的外侧设置有环形的渗透凹槽，渗透凹槽内设置有齿柱，渗透凹槽所对应的导电缸上设置有盛料通道，盛料通道连通连接凹槽内部；所述盛料通道内及铜棒的另一端与连接凹槽之间均设置有导电粉。

进一步优选的是，所述碳刷本体的中部设置有阶梯孔，阶梯孔内可拆卸的配合安装有阶梯铜芯，所述卡接槽设置于阶梯铜芯朝向铜棒的一端。

更进一步优选的是，所述卡接槽的中部设置有第一球形凸起，铜棒的一端设置有与第一球形凸起相匹配的第一球形内凹槽，第一球形凸起匹配的设置于第一球形内凹槽内。

更进一步优选的是，所述卡接槽的内底面设置有一层泡沫层，泡沫层的中部设置有与第一球形凸起同轴线设置的第一通孔，第一通孔的直径大于第一球形凸起的直径。

更进一步优选的是，所述铜棒的一端的外侧均匀且间隔的设置有多个卡块，卡接槽的内边缘设置有多个卡接部，多个卡块一一对应的配合设置于卡接部内。

更进一步优选的是，所述铜棒的另一端设置有第二球形内凹槽，连接凹槽的内底面设置有第二球形凸起，第二球形凸起配合的设置于第二球形内凹槽内。

更进一步优选的是，所述导电缸的另一端设置有螺纹槽，螺纹槽的内底面设置有贯穿第二球形凸起的第一通孔；所述第二球形内凹槽的中部设置有螺纹孔；所述螺纹槽内设置有螺栓，螺栓的螺纹段的直径小于第一通孔的内径，且螺栓的螺纹段贯穿第一通孔后螺纹连接于螺纹孔内；所述螺纹槽内螺纹连接有抵挡螺杆，抵挡螺杆朝向螺栓的一端与螺栓相接触。

更进一步优选的是，所述盛料通道的盛料口设置有封盖；所述连接凹槽的槽口与铜棒之间设置有密封圈。

更进一步优选的是，所述导电浆为纳米导电银浆，导电粉为纳米导电银粉。

更进一步优选的是，所述卡接槽的边沿和铜棒的一端的卡块边沿均设置有倒角。

本发明的有益效果为：

本发明整体相配合，可以解决现有的碳刷中的所有问题，安装时先在卡接槽内泡沫层上装入导电浆，然后将铜棒的一端配合的安装于卡接槽内，再将铜棒的另一端活动连接的安装于连接凹槽内，在盛料通道和连接凹槽内注入导电粉，在盛入导电粉的同时，要手动转动铜棒，以使导电粉充分填充满所有空隙。盛料通道内及铜棒的另一端与连接凹槽之间均设置的导电粉可以相互渗透在导电缸和铜棒之间进行接触传电，这样就不会产生电弧，确保高铁动能不减少；铜棒与导电粉末，实现软摩擦，使其磨损损耗相比现有的高铁碳刷硬磨损损耗要小得多，可大幅降低高铁碳刷更换的频率，从而大幅降低高铁碳刷的更换成本；每次更换只需要更换铜棒和导电缸另一端的铜芯，每次更换成本也大幅降低；卡接槽与铜棒之间设置的导电浆保证两者之间相互渗透接触传电，接触更加优良，设置第一球形凸起和第一球形内凹槽，减弱两者之间的振动；渗透凹槽内设置的齿柱可以对导电粉进行冲刷，防止导电粉固化于铜棒和导电缸之间，影响两者的相互优良接触；盛料通道用于保证运作后因振动和挤压导致导电粉由松变紧所需的导电粉的二次填充的数量，进一步保证铜棒和导电缸之间的配合。

本发明属于高铁用装置技术领域，但不局限于高铁，适用于一切电机的碳刷装置，本发明的碳刷较突出的创造性在于：固定部件与转动部件（即铜棒与导电缸）实现相互渗透接触传电，固定部件与转动部件实现软摩擦接触传电。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的碳刷本体一侧结构示意图；

图3是本发明的碳刷本体另一侧结构示意图；

图4是本发明的铜棒的结构示意图；

图5是本发明的铜棒的一侧结构示意图；

图6是本发明的铜棒的另一侧结构示意图；

图7是本发明的导电缸的一侧结构示意图；

图8是本发明的导电缸的另一侧结构示意图。

图中：1-碳刷本体；11-卡接槽；12-阶梯铜芯；13-第一球形凸起； 2-铜棒；21-渗透凹槽；22-齿柱；23-卡块；24-第二球形内凹槽；25-第一球形内凹槽；26-螺纹孔；3-导电缸；31-连接凹槽；32-盛料通道；33-第二球形凸起；34-螺纹槽；35-第一通孔；36-抵挡螺杆；37-封盖；38-外六角形结构段；39-螺钉。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

在一些例子中，由于一些实施方式属于现有或常规技术，因此并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，在合理情况下(不构成自相矛盾的情况下)，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

如图1-8所示，本实施例的一种碳刷，包括依次连接的碳刷本体1、铜棒2和导电缸3，所述碳刷本体1的一端的中部设置有卡接槽11，铜棒2的一端配合的安装于卡接槽11内，且卡接槽11与铜棒2之间设置有导电浆；所述导电缸3的一端设置有连接凹槽31，铜棒2的另一端活动连接于连接凹槽31内；所述铜棒2的另一端的外侧设置有环形的渗透凹槽21，渗透凹槽21内设置有齿柱22，渗透凹槽21所对应的导电缸3上设置有盛料通道32，盛料通道32连通连接凹槽31内部；所述盛料通道32内及铜棒2的另一端与连接凹槽31之间均设置有导电粉。

盛料通道32的高度应该在保证运作后因振动和挤压导致导电粉由松变紧所需的导电粉的二次填充的数量，并还有剩余导电粉。即：初次填充纳米导电粉末的高度必须高于连接凹槽31的外壁的最高位置几公分，在保证二次填充后，导电粉的高度仍然高于连接凹槽31的外壁的最高位置。导电粉初次盛装到与盛料通道32的盛料口齐平。铜棒2和导电缸3可以是任何导电材质，首选铜材质。使用时，导电缸连接高铁上的外盖即可，而碳刷本体依然与高铁车轮连接即可。

本发明安装时先在卡接槽11内泡沫层上装入导电浆，然后将铜棒2的一端配合的安装于卡接槽11内，再将铜棒2的另一端活动连接的安装于连接凹槽31内，在盛料通道32和连接凹槽31内注入导电粉，在盛入导电粉的同时，要手动转动铜棒，以使导电粉充分填充满所有空隙。盛料通道32内及铜棒2的另一端与连接凹槽31之间均设置的导电粉可以相互渗透在导电缸3和铜棒2之间进行接触传电，这样就不会产生电弧，确保高铁动能不减少；铜棒与导电粉末，实现软摩擦，使其磨损损耗相比现有的高铁碳刷硬磨损损耗要小得多，可大幅降低高铁碳刷更换的频率，从而大幅降低高铁碳刷的更换成本；卡接槽11与铜棒2之间设置的导电浆保证两者之间相互渗透接触传电，接触更加优良，设置第一球形凸起、第二球形凸起、第一球形内凹槽和第二球形内凹槽，减弱两者之间的振动；渗透凹槽21内设置的齿柱22可以对导电粉进行冲刷，防止导电粉固化于铜棒2和导电缸3之间，影响两者的相互优良接触；盛料通道32用于保证运作后因振动和挤压导致导电粉由松变紧所需的导电粉的二次填充的数量，进一步保证铜棒2和导电缸3之间的配合。

本发明属于高铁用装置技术领域，但不局限于高铁，适用于一切电机的碳刷装置，本发明的碳刷较突出的创造性在于：固定部件与转动部件（即铜棒与导电缸）实现相互渗透接触传电，固定部件与转动部件实现软摩擦接触传电。

实施例二：

本发明是在实施例一基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一的具体区别是：

本实施例中需要进一步说明的是，所述碳刷本体1的中部设置有阶梯孔，阶梯孔内可拆卸的配合安装有阶梯铜芯12，所述卡接槽11设置于阶梯铜芯12朝向铜棒2的一端。阶梯孔为通孔结构，且阶梯孔位于铜棒2一侧的一端为大孔端，远离铜棒2一侧的一端为小孔端，这样方便阶梯铜芯12在阶梯孔内的安装，可以通过螺钉可拆卸的将阶梯铜芯12安装在阶梯孔上，其中螺钉从阶梯孔远离铜棒2的一端旋入，最终旋入阶梯铜芯12，即不影响阶梯铜芯12的使用，也方便阶梯铜芯12的更换，为后期的维护节约成本，每次更换碳刷的成本也大幅降低。

实施例三：

本发明是在实施例一或实施例二基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一或实施例二的具体区别是：

本实施例中需要更进一步说明的是，所述卡接槽11的中部设置有第一球形凸起13，铜棒2的一端设置有与第一球形凸起13相匹配的第一球形内凹槽25，第一球形凸起13匹配的设置于第一球形内凹槽25内。第一球形凸起13与第一球形内凹槽25的配合减弱两者之间产生振动时的应力，对阶梯铜芯12或碳刷本体1进行更好的保护，减少后期的维护成本，同时防止铜棒撞击导电缸，保护导电缸不受损。

实施例四：

本发明是在实施例一至实施例三中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例三中任一实施例的具体区别是：

本实施例中需要更进一步说明的是，所述卡接槽11的内底面设置有一层泡沫层，泡沫层的中部设置有与第一球形凸起13同轴线设置的第一通孔35，第一通孔35的直径大于第一球形凸起13的直径。泡沫层主要起到吸附和释放导电浆的作用。具体的，本发明安装时是先在卡接槽11内的泡沫层上装入导电浆。

实施例五：

本发明是在实施例一至实施例四中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例四中任一实施例的具体区别是：

本实施例中需要更进一步说明的是，所述铜棒2的一端的外侧均匀且间隔的设置有多个卡块23，卡接槽11的内边缘设置有多个卡接部，多个卡块23一一对应的配合设置于卡接部内，保证卡接更紧密。卡块23与卡接槽11之间可以为类似于公母齿的结构，齿个数为任意个数，首选12个齿。

实施例六：

本发明是在实施例一至实施例五中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例五中任一实施例的具体区别是：

本实施例中需要更进一步说明的是，所述铜棒2的另一端设置有第二球形内凹槽24，连接凹槽31的内底面设置有第二球形凸起33，第二球形凸起33配合的设置于第二球形内凹槽24内。第二球形内凹槽24与第二球形凸起33的配合可以保证铜棒2与导电缸3之间的相对转动更加自然，阻止铜棒撞击导电缸，保护导电缸不受损。

实施例七：

本发明是在实施例六基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例六的具体区别是：

本实施例中需要更进一步说明的是，所述导电缸3的另一端设置有螺纹槽34，螺纹槽34的内底面设置有贯穿第二球形凸起33的第一通孔35；所述第二球形内凹槽24的中部设置有螺纹孔26；所述螺纹槽34内设置有螺栓，螺栓的螺纹段的直径小于第一通孔35的内径，且螺栓的螺纹段贯穿第一通孔35后螺纹连接于螺纹孔26内；所述螺纹槽34内螺纹连接有抵挡螺杆36，抵挡螺杆36朝向螺栓的一端与螺栓相接触，实际中抵挡螺杆36朝向螺栓的一端与螺栓之间存在一定的间隙，保证抵挡螺杆36不影响螺栓转动，又可以保证螺栓的螺纹端不会从铜棒2中退出。螺栓可以保证铜棒2与导电缸3在转动的同时对不会相互分离，抵挡螺杆36保证螺栓不会退出。螺栓的作用是：在高铁检修时、拆卸外盖时保证铜棒2与导电缸成整体一并脱离碳刷本体，避免导电粉末从密封装置通孔中漏出。其中，如图1所示，抵挡螺杆的尾部还可以设置外六角形结构段38，便于通过使用扳手操作。针对碳刷本体外的结构。

实施例八：

本发明是在实施例一至实施例七中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例七中任一实施例的具体区别是：

本实施例中需要更进一步说明的是，所述盛料通道32的盛料口设置有封盖37；所述连接凹槽31的槽口与铜棒2之间设置有密封圈。密封圈和封盖37可以保证导电粉被密封于连接凹槽31和铜棒2之间，也不会发生粉末渗透到轴承内，确保轴承机械性能正常。密封盛料口的封盖37材料必须有伸缩性，例如塑胶，以适应纳米导电粉末热胀冷缩所需的空间，又能保证纳米导电粉与铜棒2、铜缸紧密接触，实现优良导电。需要说明的是，如图1和图7所示，导电缸的底盘上还设置有螺纹孔和与螺纹孔相配合的螺钉39，用于外接电缆线。电路走向为：高铁车厢电—电缆线—导电缸—导电粉末—铜棒—碳刷本体—车轮—铁轨—大地，实现本发明的碳刷使用时的安全接地。

实施例九：

本发明是在实施例一至实施例八中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例八中任一实施例的具体区别是：

本实施例中需要更进一步说明的是，所述导电浆为纳米导电银浆，导电粉为纳米导电银粉。铜棒与导电缸口之间的密封装置采用现有任何密封技术均可，但其密封装置需要有微弱的让性，以适应因振动产生的振动幅度，并且密封装置要是具有耐热性能和耐磨性能的材质。导电粉包括纳米级导电粉末和非纳米级导电粉末，首选纳米级导电粉末。导电粉包括一切导电材质的粉末，例如导电金属粉末、导电高分子材料粉末及其他一切导电物质的粉末，首选纳米导电银粉。

实施例十：

本发明是在实施例一至实施例九中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一至实施例九中任一实施例的具体区别是：

本实施例中需要更进一步说明的是，所述卡接槽11的边沿和铜棒2的一端的卡块边沿均设置有倒角，这样更加便于安装。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳刷，其特征在于：包括依次连接的碳刷本体、铜棒和导电缸，所述碳刷本体的一端的中部设置有卡接槽，铜棒的一端配合的安装于卡接槽内，且卡接槽与铜棒之间设置有导电浆；所述导电缸的一端设置有连接凹槽，铜棒的另一端活动连接于连接凹槽内；所述铜棒的另一端的外侧设置有环形的渗透凹槽，渗透凹槽内设置有齿柱，渗透凹槽所对应的导电缸上设置有盛料通道，盛料通道连通连接凹槽内部；所述盛料通道内及铜棒的另一端与连接凹槽之间均设置有导电粉；所述导电缸的底盘上设置有螺纹孔和与螺纹孔相配合的螺钉。

2.根据权利要求1所述的碳刷，其特征在于：所述碳刷本体的中部设置有阶梯孔，阶梯孔内可拆卸的配合安装有阶梯铜芯，所述卡接槽设置于阶梯铜芯朝向铜棒的一端。

3.根据权利要求1或2所述的碳刷，其特征在于：所述卡接槽的中部设置有第一球形凸起，铜棒的一端设置有与第一球形凸起相匹配的第一球形内凹槽，第一球形凸起匹配的设置于第一球形内凹槽内。

4.根据权利要求3所述的碳刷，其特征在于：所述卡接槽的内底面设置有一层泡沫层，泡沫层的中部设置有与第一球形凸起同轴线设置的第一通孔，第一通孔的直径大于第一球形凸起的直径。

5.根据权利要求1所述的碳刷，其特征在于：所述铜棒的一端的外侧均匀且间隔的设置有多个卡块，卡接槽的内边缘设置有多个卡接部，多个卡块一一对应的配合设置于卡接部内。

6.根据权利要求1所述的碳刷，其特征在于：所述铜棒的另一端设置有第二球形内凹槽，连接凹槽的内底面设置有第二球形凸起，第二球形凸起配合的设置于第二球形内凹槽内。

7.根据权利要求6所述的碳刷，其特征在于：所述导电缸的另一端设置有螺纹槽，螺纹槽的内底面设置有贯穿第二球形凸起的第一通孔；所述第二球形内凹槽的中部设置有螺纹孔；所述螺纹槽内设置有螺栓，螺栓的螺纹段的直径小于第一通孔的内径，且螺栓的螺纹段贯穿第一通孔后螺纹连接于螺纹孔内；所述螺纹槽内螺纹连接有抵挡螺杆，抵挡螺杆朝向螺栓的一端与螺栓相接触。

8.根据权利要求1所述的碳刷，其特征在于：所述盛料通道的盛料口设置有封盖；所述连接凹槽的槽口与铜棒之间设置有密封圈。

9.根据权利要求1所述的碳刷，其特征在于：所述导电浆为纳米导电银浆，导电粉为纳米导电银粉。

10.根据权利要求1所述的碳刷，其特征在于：所述卡接槽的边沿和铜棒的一端的卡块边沿均设置有倒角。

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