CN112038855B - 一种电刷装置及电机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电刷技术领域，具体的说是一种电刷装置及电机，包括转盘，所述转盘的两侧均转动安装有矩形板，所述矩形板用于转盘的安装固定，所述转盘的外圈沿其周向等距离设有矩形槽，矩形槽内固定有挤压弹簧，所述挤压弹簧的自由端固定有电刷，所述挤压弹簧远离电刷的一端设有压力传感器，所述压力传感器用于感知电刷的使用情况，其中一个所述矩形板侧壁上固定有支架，所述支架远离矩形板的一端固定有电磁铁；本发明通过在电刷装置上设有多个电刷，并且在不需要人工更换的情况下实现自动更换电刷，减少了电机更换电刷需要的维护成本，从而使得电机能持久的工作，给实际生活生产带来极大的便利。

Description

一种电刷装置及电机
技术领域
本发明属于电刷技术领域，具体的说是一种电刷装置及电机。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机在电路中是用字母M表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。
电机电刷是电动机或发电机等旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置，又称碳刷。电刷的导电、导热以及润滑性能良好，并具有一定的机械强度和换向性火花的本能。它是电机的重要组成部件，几乎所有的直流电机以及换向式电机都使用电刷。
现有技术中也出现了一些关于电刷装置的技术方案，如申请号为201711009220.0的一项中国专利，该专利公开了电刷装置和电机，其中电刷装置包括电刷架、电刷套、电刷以及弹性元件，电机包括机壳、换向器以及电刷装置，该发明中换向器和电刷为滚动配合，而非传动结构中的滑动摩擦配合，二者的摩擦力大大减小，从而减小了电刷和换向器的磨损，同时也减小了换向火花、换向粉尘、换向振动和换向噪音，且电刷和换向器为滚动摩擦，电机基本无换向火花，在粉尘环境下使用安全性大大提高，但是该发明仍然只具有一副电刷，在电刷出现故障时必须要对电刷进行更换，这在一定程度上提高了维护成本，在电机处于不便于拆卸位置的情况下给电机的维护带来了一定的障碍，从而影响到实际的生产生活。
据此，本发明提出了一种电刷装置及电机，通过在电刷装置上设有多个电刷，并且在不需要人工更换的情况下实现自动更换电刷，减少了电机更换电刷需要的维护成本，从而使得电机能持久的工作，给实际生活生产带来极大的便利。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种电刷装置及电机，通过在电刷装置上设有多个电刷，并且在不需要人工更换的情况下实现自动更换电刷，减少了电机更换电刷需要的维护成本，从而使得电机能持久的工作，给实际生活生产带来极大的便利。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种电刷装置，包括转盘，所述转盘的两侧均转动安装有矩形板，所述矩形板用于转盘的安装固定，所述转盘的外圈沿其周向等距离设有矩形槽，矩形槽内固定有挤压弹簧，所述挤压弹簧的自由端固定有电刷，所述挤压弹簧远离电刷的一端设有压力传感器，所述压力传感器用于感知电刷的使用情况，其中一个所述矩形板侧壁上固定有支架，所述支架远离矩形板的一端固定有电磁铁，所述转盘朝向电磁铁的一侧沿其周向等距离设有两个以上的限位孔，靠近电磁铁一侧的所述矩形板上固定有两个以上的定杆，所述定杆表面活动安装有动盘，所述动盘与定杆为间隙配合，所述动盘与相邻矩形板之间设有两个以上的复位弹簧，所述复位弹簧对应缠绕设置在定杆表面，所述复位弹簧用于动盘的复位，所述动盘朝向转盘的一侧设有两个以上的限位杆，所述限位杆与限位孔一一对应，所述动盘为铁质金属材料制成，所述转盘上设有控制器，控制器用于控制电刷装置工作，所述矩形板上设有喇叭，所述喇叭用于提醒；工作时，现有的有刷电机只具有一副电刷，在电刷出现故障时必须要对电刷进行更换，这在一定程度上提高了维护成本，在电机处于不便于拆卸位置的情况下给电机的维护带来了一定的障碍，从而影响到实际的生产生活，本发明对这一问题进行了解决；通过设置有电刷装置，将两个电刷装置分别安装在电机的外壳内，使得电刷装置上的电刷与电机的换向器贴合，从而完成电机的正常工作；在单个电刷磨损之后需要更换时，通常需要工作人员打开电机外壳来对电刷进行更滑；本发明通过设置有压力传感器，在与换向器接触的电刷达到使用标准时使得与该电刷相连的压力传感器感知压力值下降，压力传感器将测得的数据输送给控制器，使得控制器得知该电刷处于失效边缘；控制器控制电磁铁工作，使得电磁铁对动盘产生吸引，从而使得动盘朝向电磁铁方向移动；动盘移动的过程中将限位杆从限位孔中拔出，使得转盘处于自由状态；换向器在惯性的作用下继续转动，使得电刷受到换向器的摩擦，从而使得电刷产生转动；电刷转动的过程中带动转盘转动，使得未使用的电刷转向正在转动的换向器；在转盘开始转动的同时控制器控制电磁铁停止工作，使得动盘在复位弹簧的作用下往回移动，从而使得限位杆重新与转盘接触；在转盘转动的过程中使得限位孔逐渐移动至限位杆处，在限位孔与限位杆重合时限位杆在复位弹簧的作用下进入到限位孔中，从而使得转盘无法转动；转盘被固定的同时使得未使用过的电刷与换向器接触，从而使得电机重新开始工作；在所有的电刷都失效后喇叭产生声音来提醒工作人员需要更换电刷，从而提高了电机的维护效率；本发明通过在电刷装置上设有多个电刷，并且在不需要人工更换的情况下实现自动更换电刷，减少了电机更换电刷需要的维护成本，从而使得电机能持久的工作，给实际生活生产带来极大的便利。
优选的，所述动盘与支架之间设有气筒，所述转盘外圈沿其周向等距离设有两个以上的收纳槽，收纳槽内设有空腔的橡胶棒，所述橡胶棒为折叠结构，所述橡胶棒的内腔与气筒内腔通过气管连通，所述橡胶棒用于提高转盘的转动机动性；工作时，换向器在带动电刷转动的过程中可能由于电刷和换向器之间贴合度比较高而导致电刷无法转动的情况发生，从而影响到电刷的更换效率；通过设置有气筒，在动盘朝向电磁铁方向移动的过程中对气筒进行压迫，使得气筒中的气体进入到橡胶棒中，从而使得橡胶棒的体积增大；橡胶棒增大使得橡胶棒的外侧与换向器接触，使得换向器带动橡胶棒产生转动，从而带动转盘产生转动；通过橡胶棒的设置提高了转盘的转动机动性，从而保证了电刷的更换及时有效，避免因电刷在换向器避免打滑而影响电刷的更换情况发生。
优选的，两个所述矩形板之间设有环状的导轨，所述导轨远离矩形板的一侧设有断口，所述导轨上沿其周向等距离设有两个以上的通孔，通孔位置与橡胶棒一一对应；工作时，电刷在挤压弹簧的作用下向远离转盘的方向弹出，使得未与换向器接触的电刷处于最大弹出长度，从而使得电刷在转动的过程中与换向器产生碰撞，碰撞过程可能导致电刷的断裂，进而影响到电刷的正常工作；通过设置有导轨，在电刷转动的过程中在导轨内腔上移动，使得电刷被限制在矩形槽内，从而使得电刷弹出部分长度较短；在电刷移动至换向器位置时从导轨的断口处与导轨脱离，从而使得电刷与换向器接触平稳，避免因猛烈的撞击而导致电刷损坏的情况发生，保证了电刷的正常更换；通孔位置与橡胶棒一一对应使得橡胶棒在膨胀的过程中进入到通孔中，从而使得橡胶棒转动时不与导轨接触，避免因导轨与橡胶棒之间摩擦过大而影响到电刷的更换，保证了转盘的正常转动。
优选的，所述电刷远离转盘圆心的一端设有安装槽，安装槽处转动安装有转轴，所述转轴表面固定有辊轮，所述转轴、辊轮与电刷材质一致；工作时，电刷在工作时与换向器要产生摩擦，电刷在更换的过程中也要在换向器的表面滑动，滑动摩擦不仅使得电刷的更换受到影响，也使得电刷较易被消耗；通过在电刷的端部设有辊轮，利用辊轮和换向器之间的滚动将滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少了电刷的消耗，延长了电刷的使用寿命，从而进一步的提高了电机的使用寿命。
优选的，所述通孔的宽度值大于橡胶棒的宽度值而小于辊轮的宽度值，所述导轨的断口处于通孔位置重叠，所述导轨的断口处设有缓冲倒角；工作时，导轨的断口处被通孔切开，从而使得橡胶棒在导轨的断口处可直接经过，进而使得转盘可顺利转动；导轨的断口处设有缓冲倒角使得导轨的断口处于换向器表面相切，从而使得电刷在移动至换向器处时与换向器平稳的接触，避免出现猛烈的碰撞，从而避免转轴以及辊轮损坏情况发生；通孔的宽度值既保证了其对辊轮的限位作用，也使得橡胶棒能够伸入到通孔中，从而保证了本发明的正常运行。
一种电机，适用于上述的电刷装置，包括外壳、转子组件、定子组件、换向器以及端盖装置，所述外壳内腔中对称固定有两个电刷装置，两个所述电刷装置分别位于换向器的两侧，两个所述电刷装置均与换向器表面接触；工作时，通过在电刷装置上设有多个电刷，并且在不需要人工更换的情况下实现自动更换电刷，减少了电机更换电刷需要的维护成本，从而使得电机能持久的工作，给实际生活生产带来极大的便利。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种电刷装置及电机，通过在电刷装置上设有多个电刷，并且在不需要人工更换的情况下实现自动更换电刷，减少了电机更换电刷需要的维护成本，从而使得电机能持久的工作，给实际生活生产带来极大的便利。
2.本发明所述的一种电刷装置及电机，通过在电刷的端部设有辊轮，使得电刷与换向器之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少了电刷的损耗，进而提高了电刷的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明中电机的三维图；
图2是图1中A处局部放大图；
图3是电刷装置和电机的位置关系示意图；
图中：1、转盘；2、矩形板；3、矩形槽；4、挤压弹簧；5、电刷；6、支架；7、电磁铁；8、定杆；9、动盘；10、复位弹簧；11、限位杆；12、气筒；13、橡胶棒；14、导轨；15、通孔；16、辊轮；17、外壳；18、转子组件；19、定子组件；20、换向器。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图3所示，本发明所述的一种电刷装置，包括转盘1，所述转盘1的两侧均转动安装有矩形板2，所述矩形板2用于转盘1的安装固定，所述转盘1的外圈沿其周向等距离设有矩形槽3，矩形槽3内固定有挤压弹簧4，所述挤压弹簧4的自由端固定有电刷5，所述挤压弹簧4远离电刷5的一端设有压力传感器，所述压力传感器用于感知电刷5的使用情况，其中一个所述矩形板2侧壁上固定有支架6，所述支架6远离矩形板2的一端固定有电磁铁7，所述转盘1朝向电磁铁7的一侧沿其周向等距离设有两个以上的限位孔，靠近电磁铁7一侧的所述矩形板2上固定有两个以上的定杆8，所述定杆8表面活动安装有动盘9，所述动盘9与定杆8为间隙配合，所述动盘9与相邻矩形板2之间设有两个以上的复位弹簧10，所述复位弹簧10对应缠绕设置在定杆8表面，所述复位弹簧10用于动盘9的复位，所述动盘9朝向转盘1的一侧设有两个以上的限位杆11，所述限位杆11与限位孔一一对应，所述动盘9为铁质金属材料制成，所述转盘1上设有控制器，控制器用于控制电刷装置工作，所述矩形板2上设有喇叭，所述喇叭用于提醒；工作时，现有的有刷电机只具有一副电刷5，在电刷5出现故障时必须要对电刷5进行更换，这在一定程度上提高了维护成本，在电机处于不便于拆卸位置的情况下给电机的维护带来了一定的障碍，从而影响到实际的生产生活，本发明对这一问题进行了解决；通过设置有电刷装置，将两个电刷装置分别安装在电机的外壳内，使得电刷装置上的电刷5与电机的换向器贴合，从而完成电机的正常工作；在单个电刷5磨损之后需要更换时，通常需要工作人员打开电机外壳来对电刷5进行更滑；本发明通过设置有压力传感器，在与换向器接触的电刷5达到使用标准时使得与该电刷5相连的压力传感器感知压力值下降，压力传感器将测得的数据输送给控制器，使得控制器得知该电刷5处于失效边缘；控制器控制电磁铁7工作，使得电磁铁7对动盘9产生吸引，从而使得动盘9朝向电磁铁7方向移动；动盘9移动的过程中将限位杆11从限位孔中拔出，使得转盘1处于自由状态；换向器在惯性的作用下继续转动，使得电刷5受到换向器的摩擦，从而使得电刷5产生转动；电刷5转动的过程中带动转盘1转动，使得未使用的电刷5转向正在转动的换向器；在转盘1开始转动的同时控制器控制电磁铁7停止工作，使得动盘9在复位弹簧10的作用下往回移动，从而使得限位杆11重新与转盘1接触；在转盘1转动的过程中使得限位孔逐渐移动至限位杆11处，在限位孔与限位杆11重合时限位杆11在复位弹簧10的作用下进入到限位孔中，从而使得转盘1无法转动；转盘1被固定的同时使得未使用过的电刷5与换向器接触，从而使得电机重新开始工作；在所有的电刷5都失效后喇叭产生声音来提醒工作人员需要更换电刷5，从而提高了电机的维护效率；本发明通过在电刷装置上设有多个电刷5，并且在不需要人工更换的情况下实现自动更换电刷5，减少了电机更换电刷5需要的维护成本，从而使得电机能持久的工作，给实际生活生产带来极大的便利。
作为本发明的一种具体实施方式，所述动盘9与支架6之间设有气筒12，所述转盘1外圈沿其周向等距离设有两个以上的收纳槽，收纳槽内设有空腔的橡胶棒13，所述橡胶棒13为折叠结构，所述橡胶棒13的内腔与气筒12内腔通过气管连通，所述橡胶棒13用于提高转盘1的转动机动性；工作时，换向器在带动电刷5转动的过程中可能由于电刷5和换向器之间贴合度比较高而导致电刷5无法转动的情况发生，从而影响到电刷5的更换效率；通过设置有气筒12，在动盘9朝向电磁铁7方向移动的过程中对气筒12进行压迫，使得气筒12中的气体进入到橡胶棒13中，从而使得橡胶棒13的体积增大；橡胶棒13增大使得橡胶棒13的外侧与换向器接触，使得换向器带动橡胶棒13产生转动，从而带动转盘1产生转动；通过橡胶棒13的设置提高了转盘1的转动机动性，从而保证了电刷5的更换及时有效，避免因电刷5在换向器避免打滑而影响电刷5的更换情况发生。
作为本发明的一种具体实施方式，两个所述矩形板2之间设有环状的导轨14，所述导轨14远离矩形板2的一侧设有断口，所述导轨14上沿其周向等距离设有两个以上的通孔15，通孔15位置与橡胶棒13一一对应；工作时，电刷5在挤压弹簧4的作用下向远离转盘1的方向弹出，使得未与换向器接触的电刷5处于最大弹出长度，从而使得电刷5在转动的过程中与换向器产生碰撞，碰撞过程可能导致电刷5的断裂，进而影响到电刷5的正常工作；通过设置有导轨14，在电刷5转动的过程中在导轨14内腔上移动，使得电刷5被限制在矩形槽3内，从而使得电刷5弹出部分长度较短；在电刷5移动至换向器位置时从导轨14的断口处与导轨14脱离，从而使得电刷5与换向器接触平稳，避免因猛烈的撞击而导致电刷5损坏的情况发生，保证了电刷5的正常更换；通孔15位置与橡胶棒13一一对应使得橡胶棒13在膨胀的过程中进入到通孔15中，从而使得橡胶棒13转动时不与导轨14接触，避免因导轨14与橡胶棒13之间摩擦过大而影响到电刷5的更换，保证了转盘1的正常转动。
作为本发明的一种具体实施方式，所述电刷5远离转盘1圆心的一端设有安装槽，安装槽处转动安装有转轴，所述转轴表面固定有辊轮16，所述转轴、辊轮16与电刷5材质一致；工作时，电刷5在工作时与换向器要产生摩擦，电刷5在更换的过程中也要在换向器的表面滑动，滑动摩擦不仅使得电刷5的更换受到影响，也使得电刷5较易被消耗；通过在电刷5的端部设有辊轮16，利用辊轮16和换向器之间的滚动将滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少了电刷5的消耗，延长了电刷5的使用寿命，从而进一步的提高了电机的使用寿命。
作为本发明的一种具体实施方式，所述通孔15的宽度值大于橡胶棒13的宽度值而小于辊轮16的宽度值，所述导轨14的断口处于通孔15位置重叠，所述导轨14的断口处设有缓冲倒角；工作时，导轨14的断口处被通孔15切开，从而使得橡胶棒13在导轨14的断口处可直接经过，进而使得转盘1可顺利转动；导轨14的断口处设有缓冲倒角使得导轨14的断口处于换向器表面相切，从而使得电刷5在移动至换向器处时与换向器平稳的接触，避免出现猛烈的碰撞，从而避免转轴以及辊轮16损坏情况发生；通孔15的宽度值既保证了其对辊轮16的限位作用，也使得橡胶棒13能够伸入到通孔15中，从而保证了本发明的正常运行。
一种电机，适用于上述的电刷装置，包括外壳17、转子组件18、定子组件19、换向器20以及端盖装置，其特征在于：所述外壳17内腔中对称固定有两个电刷装置，两个所述电刷装置分别位于换向器20的两侧，两个所述电刷装置均与换向器20表面接触；工作时，通过在电刷装置上设有多个电刷5，并且在不需要人工更换的情况下实现自动更换电刷5，减少了电机更换电刷5需要的维护成本，从而使得电机能持久的工作，给实际生活生产带来极大的便利。
工作时，现有的有刷电机只具有一副电刷5，在电刷5出现故障时必须要对电刷5进行更换，这在一定程度上提高了维护成本，在电机处于不便于拆卸位置的情况下给电机的维护带来了一定的障碍，从而影响到实际的生产生活，本发明对这一问题进行了解决；通过设置有电刷装置，将两个电刷装置分别安装在电机的外壳内，使得电刷装置上的电刷5与电机的换向器贴合，从而完成电机的正常工作；在单个电刷5磨损之后需要更换时，通常需要工作人员打开电机外壳来对电刷5进行更滑；本发明通过设置有压力传感器，在与换向器接触的电刷5达到使用标准时使得与该电刷5相连的压力传感器感知压力值下降，压力传感器将测得的数据输送给控制器，使得控制器得知该电刷5处于失效边缘；控制器控制电磁铁7工作，使得电磁铁7对动盘9产生吸引，从而使得动盘9朝向电磁铁7方向移动；动盘9移动的过程中将限位杆11从限位孔中拔出，使得转盘1处于自由状态；换向器在惯性的作用下继续转动，使得电刷5受到换向器的摩擦，从而使得电刷5产生转动；电刷5转动的过程中带动转盘1转动，使得未使用的电刷5转向正在转动的换向器；在转盘1开始转动的同时控制器控制电磁铁7停止工作，使得动盘9在复位弹簧10的作用下往回移动，从而使得限位杆11重新与转盘1接触；在转盘1转动的过程中使得限位孔逐渐移动至限位杆11处，在限位孔与限位杆11重合时限位杆11在复位弹簧10的作用下进入到限位孔中，从而使得转盘1无法转动；转盘1被固定的同时使得未使用过的电刷5与换向器接触，从而使得电机重新开始工作；在所有的电刷5都失效后喇叭产生声音来提醒工作人员需要更换电刷5，从而提高了电机的维护效率；本发明通过在电刷装置上设有多个电刷5，并且在不需要人工更换的情况下实现自动更换电刷5，减少了电机更换电刷5需要的维护成本，从而使得电机能持久的工作，给实际生活生产带来极大的便利。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种电刷装置，其特征在于：包括转盘(1)，所述转盘(1)的两侧均转动安装有矩形板(2)，所述矩形板(2)用于转盘(1)的安装固定，所述转盘(1)的外圈沿其周向等距离设有矩形槽(3)，矩形槽(3)内固定有挤压弹簧(4)，所述挤压弹簧(4)的自由端固定有电刷(5)，所述挤压弹簧(4)远离电刷(5)的一端设有压力传感器，所述压力传感器用于感知电刷(5)的使用情况，其中一个所述矩形板(2)侧壁上固定有支架(6)，所述支架(6)远离矩形板(2)的一端固定有电磁铁(7)，所述转盘(1)朝向电磁铁(7)的一侧沿其周向等距离设有两个以上的限位孔，靠近电磁铁(7)一侧的所述矩形板(2)上固定有两个以上的定杆(8)，所述定杆(8)表面活动安装有动盘(9)，所述动盘(9)与定杆(8)为间隙配合，所述动盘(9)与相邻矩形板(2)之间设有两个以上的复位弹簧(10)，所述复位弹簧(10)对应缠绕设置在定杆(8)表面，所述复位弹簧(10)用于动盘(9)的复位，所述动盘(9)朝向转盘(1)的一侧设有两个以上的限位杆(11)，所述限位杆(11)与限位孔一一对应，所述动盘(9)为铁质金属材料制成，所述转盘(1)上设有控制器，控制器用于控制电刷装置工作，所述矩形板(2)上设有喇叭，所述喇叭用于提醒。
2.根据权利要求1所述的一种电刷装置，其特征在于：所述动盘(9)与支架(6)之间设有气筒(12)，所述转盘(1)外圈沿其周向等距离设有两个以上的收纳槽，收纳槽内设有空腔的橡胶棒(13)，所述橡胶棒(13)为折叠结构，所述橡胶棒(13)的内腔与气筒(12)内腔通过气管连通，所述橡胶棒(13)用于提高转盘(1)的转动机动性。
3.根据权利要求2所述的一种电刷装置，其特征在于：两个所述矩形板(2)之间设有环状的导轨(14)，所述导轨(14)远离矩形板(2)的一侧设有断口，所述导轨(14)上沿其周向等距离设有两个以上的通孔(15)，通孔(15)位置与橡胶棒(13)一一对应。
4.根据权利要求3所述的一种电刷装置，其特征在于：所述电刷(5)远离转盘(1)圆心的一端设有安装槽，安装槽处转动安装有转轴，所述转轴表面固定有辊轮(16)，所述转轴、辊轮(16)与电刷(5)材质一致。
5.根据权利要求4所述的一种电刷装置，其特征在于：所述通孔(15)的宽度值大于橡胶棒(13)的宽度值而小于辊轮(16)的宽度值，所述导轨(14)的断口处于通孔(15)位置重叠，所述导轨(14)的断口处设有缓冲倒角。
6.一种电机，适用于权利要求1-5任一项所述的电刷装置，包括外壳(17)、转子组件(18)、定子组件(19)、换向器(20)以及端盖装置，其特征在于：所述外壳(17)内腔中对称固定有两个电刷装置，两个所述电刷装置分别位于换向器(20)的两侧，两个所述电刷装置均与换向器(20)表面接触。
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