CN113965026B - 一种牵引电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种牵引电机，包括：定子和转子，转子的轴体端部安装换向器；其特征在于，牵引电机还包括碳刷组件，用于将换向器连接至电源，碳刷组件包括：碳刷，碳刷包括与换向器滑动摩擦的第一端和与第一端相对的第二端；碳刷盒，用于固定且导出碳刷，碳刷置于碳刷盒内且第一端伸出碳刷盒；传动体，传动体紧贴第二端，传动体向换向器的一侧对碳刷施加压力；旋转件，旋转件自转以驱动传动体直线移动而挤压第二端。本发明可保证碳刷与换向器之间始终接触良好，不需要人工或者电气驱动设备调整碳刷的位置，并且更换碳刷时操作方便。

Description

一种牵引电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种牵引电机。

背景技术

牵引电机是常用于铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆上用于牵引车辆的加速及制动的电机。

直流牵引电机是一种应用很成熟的牵引电机种类，直流牵引电机的电刷与换向器磨损一直是行业的难题，维护保养频繁且麻烦。

例如公告号为CN109888964B的专利公开了一种安全型防火花电机，包括电机、安装载座、配合载座、碳刷安装壳、装卸器、减震构件、保护外壳、辅助微调器和清洗器，可通过改变助力片的位移量，进而增加或减少板簧施加给碳刷的压力，用于保障碳刷与换向环良好接触，避免火花的产生。然而该电机需要人工调整板簧施加给碳刷的压力，操作不便，而且需要定期检测碳刷的接触情况，使用的便利性较差。

再例如公告号为CN101540466B的专利公开了用于电机的碳刷组件及电机。所述碳刷组件包括：碳刷，包括第一末端和第二末端，所述第一末端用于与电机的换向器滑动接触；碳刷盒，用于安装碳刷于其内并导引碳刷运动，所述碳刷盒包括第一端部和第二端部，所述碳刷盒的第一端部靠近碳刷的第一末端而第二端部远离碳刷的第一末端；恒力弹簧，包括两卷曲部和连接两卷曲部的连接部，连接部抵顶碳刷的第二末端，卷曲部的末端形成卷筒结构，碳刷盒的第一端部的两侧分别设有挂钩，卷筒结构分别挂于相应的挂钩上，卷曲部的位于末端与连接部之间的部分被拉直。本发明提供的碳刷组件，碳刷盒上的挂钩在碳刷组装和寿命终结时可起到固定弹簧的作用，从而可避免弹簧从碳刷盒脱落造成短路。然而该碳刷盒与弹簧的安装连接部分的成型结构较复杂，并且弹簧安装时将其中段的连接部抵顶碳刷的第二末端，同时拉紧左右两侧的卷曲部，再将碳刷和弹簧的连接部插入碳刷盒内，将左右两侧的卷曲部固定于挂钩上，操作不方便，不利于推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种牵引电机，以保证碳刷与换向器之间始终接触良好，不需要人工或者电气驱动设备调整碳刷的位置，并且更换碳刷时操作方便。

本发明提供了如下的技术方案：

一种牵引电机，包括：定子和转子，所述转子的轴体端部安装换向器；所述牵引电机还包括碳刷组件，用于将所述换向器连接至电源，所述碳刷组件包括：

碳刷，所述碳刷包括与所述换向器滑动摩擦的第一端和与所述第一端相对的第二端；

碳刷盒，用于固定且导出所述碳刷，所述碳刷置于所述碳刷盒内且所述第一端伸出所述碳刷盒；

传动体，所述传动体紧贴所述第二端，所述传动体向所述换向器的一侧对所述碳刷施加压力；

旋转件，所述旋转件自转以驱动所述传动体直线移动而挤压所述第二端。

优选的，所述传动体为传动套管，所述传动套管内设有圆柱形的轴腔，所述轴腔的内侧壁上成型有凸起部；

所述旋转件包括：

转轴，所述转轴包括插入所述轴腔内的传动端和伸出所述轴腔及所述碳刷盒外的受力端；所述传动端上设有螺纹槽，所述凸起部嵌入所述螺纹槽内；

驱动件，传动式连接所述受力端，所述驱动件可驱动所述转轴旋转，使所述凸起部沿所述螺纹槽移动而挤压所述碳刷的第二端。

优选的，所述驱动件为卷簧，所述卷簧卷绕于所述受力端上，所述卷簧包括安装于所述受力端上的动端和相对于所述受力端固定安装的定端，所述卷簧卷绕后的形变恢复力使所述动端驱动所述转轴旋转。

优选的，所述受力端上设有沿轴向延伸的卡槽，所述动端过盈配合式地嵌入所述卡槽内。

优选的，所述碳刷盒上设有安装块，所述定端可拆卸地固定于所述安装块上。

优选的，所述定端包括固定于所述安装块上的直线段和从所述直线段引出的过渡段，所述过渡段连接卷簧的卷绕部分；所述直线段与所述过渡段位于同一直线上。

作为另一种可选方案，所述定端包括固定于所述安装块上的直线段和从所述直线段引出的过渡段，所述过渡段连接卷簧的卷绕部分；所述直线段与所述过渡段之间呈钝角设置。

优选的，所述直线段位于所述受力端的直径延长线上。

优选的，所述碳刷与所述传动体的外形均为长方体形。

优选的，所述牵引电机的机壳上安装碳刷盒座，至少两组所述碳刷组件以所述换向器为中心对称地安装于所述碳刷盒座上。

本发明的有益效果是：

本发明的碳刷置于所述碳刷盒内，碳刷的第一端伸出碳刷盒外与换向器滑动摩擦；碳刷盒固定且逐渐导出碳刷，碳刷紧贴于碳刷盒内，从而保护碳刷不会断裂，当碳刷的第一端出现磨耗后，将碳刷从碳刷盒内逐渐导出，提高了碳刷的利用率。

本发明采用传动体与旋转件配合，将碳刷从碳刷盒内逐渐导出，传动体紧贴第二端，传动体向换向器的一侧对碳刷施加压力；旋转件自转以驱动传动体直线移动而挤压第二端，使碳刷保持在紧贴换向器的状态。

其中，旋转件包括转轴和驱动件，传动体内设有圆柱形的轴腔，转轴的传动端插入轴腔内，转轴的受力端伸出轴腔及碳刷盒外；传动端上设有螺纹槽，轴腔内的凸起部嵌入螺纹槽内，转动转轴可使凸起部沿着螺纹槽向换向器一侧直线移动。转轴的旋转驱动力来自驱动件，驱动件可以选择常规的驱动电机或者手动旋拧丝杆的方式，本发明中优选卷簧，将卷簧卷绕于转轴的受力端，具体地，卷簧的定端固定安装，动端安装于受力端上，常态下卷簧蓄力而使转轴具有旋转的趋势，转轴旋转时推动传动体和碳刷移动，使碳刷紧贴换向器，不需要配置驱动电机和丝杆，减少了零部件数量；卷簧的压力使碳刷始终保持与换向器接触，避免需要定期对碳刷与换向器的接触面检查，减少了工作量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的实施例1的内部结构示意图；

图2是本发明的碳刷组件内部结构示意图；

图3是图1中A-A方向的剖视结构示意图；

图4是图3中B部分的放大结构示意图；

图5是本发明的实施例2的卷簧与安装块的连接结构示意图；

图6是本发明的实施例3的卷簧与安装块的连接结构示意图；

图7是本发明的实施例5的卷簧与安装块的连接结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种牵引电机，包括机壳1，机壳1内安装定子2和转子3，转子的轴体26端部安装换向器10，换向器10与转子的轴体26同轴设置，牵引电机还包括碳刷组件，用于将换向器10连接至电源。上述结构均为牵引电机的现有结构。

本实施例的机壳1上安装碳刷盒座4，碳刷盒座4的中央设有可避让换向器10的通孔。两组碳刷组件以换向器10为中心对称地安装于碳刷盒座4上。

请参考图1和图2，碳刷组件包括碳刷8、碳刷盒9、传动体7和旋转件6。

碳刷8为类似于长方体的形状，碳刷8包括与换向器10滑动摩擦的第一端27和与第一端27相对的第二端11，第一端27可以是平面，也可以是与换向器匹配的曲面。

碳刷盒9用于固定且导出碳刷8，碳刷盒9螺接或者卡接于碳刷盒座4上，更换碳刷时，可将碳刷盒9整体从碳刷盒座4上取下。碳刷盒9设有一端开口的腔体12，腔体12的横截面结构与碳刷8匹配，碳刷8置于腔体12内并且紧贴腔体的内壁，由碳刷盒9支撑碳刷8，防止碳刷断裂。碳刷的第一端27由开口侧伸出碳刷盒9，与换向器10接触。

传动体7紧贴第二端11，传动体7向换向器10的一侧对碳刷8施加压力，使碳刷8贴靠换向器10。

本实施例中传动体7为传动套管，传动套管的外形为与碳刷的等长等宽的长方体，它们的高度可以不相同。传动套管可以沿着腔体12非常缓慢且稳定地作直线移动。传动套管内设有圆柱形的轴腔13，轴腔13靠近碳刷8的一侧为封闭式结构、远离碳刷8的一侧为敞口式结构，轴腔13的内侧壁上成型有至少一个凸起部14。

旋转件6可以旋转以驱动传动体7直线移动而挤压第二端11。由于传动体7是长方体结构，因此传动体7只能作直线移动，不会跟随旋转件6转动。旋转件6包括转轴和驱动件。

转轴包括固定连接的传动端15和受力端17，传动端15插入轴腔13内，受力端17从轴腔13的敞口侧伸出轴腔13及碳刷盒9外，碳刷盒9远离其开口侧的一侧设有轴孔，轴孔内安装轴承，受力端17安装于轴承上。传动端15上设有螺纹槽16，传动套管的凸起部14嵌入螺纹槽16内，当转轴旋转时，凸起部14沿着螺纹槽16向换向器10的一侧作直线移动，以压紧碳刷8。

传动体7可以由两个分体式的结构体拼接而成，便于将传动端15插入轴腔内，且将凸起部14嵌入螺纹槽16内。

驱动件传动式连接受力端17，驱动件可驱动转轴旋转，使凸起部14沿螺纹槽16移动。

驱动件可选用微型电机，或者手动旋拧的方式。优选驱动件为卷簧5，请参考图2和图3，卷簧5卷绕于受力端17上，初始状态下卷簧5是上紧的，因此其会对转轴提供一个较大的输出力矩，足以使转轴旋转。卷簧5包括安装于受力端17上的动端19和相对于受力端固定安装的定端20，由于定端20是固定不动的，因此卷簧5卷绕后的形变恢复力使动端19驱动转轴旋转。

螺纹槽16的旋向是与转轴的旋转方向匹配的，当卷簧5的安装方向是按逆时针方向旋转转轴时，螺纹槽16由左下方向右上方延伸，即正旋（如图2所示），反之由左上方向右下方延伸，即反旋，使传动套管向换向器10的一侧作直线移动，以压紧碳刷8。

具体地，请参考图3，受力端17上设有沿轴向延伸的卡槽18，动端19向卡槽18内弯折后，过盈配合式地嵌入卡槽18内，动端19的弯折角度优选直角或者锐角，以防止其从卡槽18内脱落。请参考图4，卡槽18的横截面可以是曲面、平面，优选卡槽18内壁上设有若干个凸起的卡齿25，这样可以更紧密地咬合动端19，防止动端19脱离卡槽18。动端19也可使用其他安装方式固定于受力端17上，例如用沉头螺丝安装于卡槽18内。

请参考图2和图3，碳刷盒9上设有安装块21，安装块21可以与碳刷盒9一体成型，安装块21位于碳刷盒9的远离开口侧的一侧，定端20可拆卸地固定于安装块21上，例如安装块21上设有供定端20插入的扁口槽24，定端20上设有供螺栓通过的孔，螺栓螺母组件贯穿该孔后将定端20锁紧于安装块21上。

请参考图3，定端20包括固定于安装块上的直线段22和从直线段22引出的过渡段23，过渡段23连接卷簧5的主体部分，本实施例的直线段22与过渡段23位于同一直线上，因此过渡段的变形量小，即受到扭转压力小，其长期保持于直线状态下，延长了卷簧5的使用寿命。

实施例2

请参考图5，本实施例与实施例1的区别在于，定端20包括固定于安装块上的直线段22和从直线段引出的过渡段23，过渡段23连接卷簧的主体部分；直线段22与过渡段23之间的夹角a为钝角，优选直线段22位于受力端17的直径延长线上，该结构使卷簧上紧程度更好，卷簧的主体部分具有更大的输出力矩，从而卷簧5可以对转轴施加更大的扭转力。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

实施例3

请参考图6，本实施例与实施例1的区别在于，定端20包括固定于安装块上的直线段22，以及分别位于直线段22两端的折弯段29和过渡段23。直线段22与过渡段23位于同一直线上，过渡段23连接卷簧5的主体部分。折弯段29由直线段22的端部向直线段22的另一端反折，折弯段29与直线段22之间的夹角b为锐角，优选该夹角为15-30°。安装块21上设有与折弯段29匹配的槽体30，槽体30连通扁口槽24，折弯段29插入该槽体30内，卷簧5的主体部分拉紧直线段22，使折弯段29不会从槽体30内脱离。

本实施例的其他结构与实施例1相同。

实施例4

本实施例与实施例2的区别在于，定端20包括固定于安装块上的直线段22，以及分别位于直线段22两端的折弯段29和过渡段23。直线段22与过渡段23之间呈钝角设置，优选直线段22位于受力端17的直径延长线上，过渡段23连接卷簧5的主体部分。折弯段29向直线段的另一侧反折，折弯段29与直线段22之间的夹角为锐角，优选该夹角为15-30°。安装块21上设有与折弯段29匹配的槽体30，槽体30连通扁口槽24，折弯段29插入该槽体30内，卷簧5的主体部分拉紧直线段22，使折弯段29不会从槽体30内脱离。

本实施例的其他结构与实施例2相同。

实施例5

请参考图7，本实施例与实施例2的区别在于，碳刷盒9上成型有限位柱28，该限位柱28压紧于过渡段23上，即向受力端17一侧挤压过渡段，使卷簧5整体上保持上紧状态，能输出较大的扭矩，从而使碳刷8保持紧贴换向器10的状态。

本实施例的其他结构与实施例2相同。

需要说明的是，以上各实施例中的卷簧5实际上是紧密缠绕于转轴的受力端上的，即卷簧5是上紧状态，附图3、5、6中卷簧仅作螺旋状卷绕的示意说明用途，卷簧之间的缝隙不代表其是松散状态的。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种牵引电机，包括：定子和转子，所述转子的轴体端部安装换向器；其特征在于，所述牵引电机还包括碳刷组件，用于将所述换向器连接至电源，所述碳刷组件包括：

碳刷，所述碳刷包括与所述换向器滑动摩擦的第一端和与所述第一端相对的第二端；

碳刷盒，用于固定且导出所述碳刷，所述碳刷置于所述碳刷盒内且所述第一端伸出所述碳刷盒；

传动体，所述传动体紧贴所述第二端，所述传动体向所述换向器的一侧对所述碳刷施加压力；

旋转件，所述旋转件自转以驱动所述传动体直线移动而挤压所述第二端；

其中，所述传动体为传动套管，所述传动套管内设有圆柱形的轴腔，所述轴腔的内侧壁上成型有凸起部；

所述旋转件包括：

转轴，所述转轴包括插入所述轴腔内的传动端和伸出所述轴腔及所述碳刷盒外的受力端；所述传动端上设有螺纹槽，所述凸起部嵌入所述螺纹槽内；

驱动件，传动式连接所述受力端，所述驱动件可驱动所述转轴旋转，使所述凸起部沿所述螺纹槽移动而挤压所述碳刷的第二端。

2.根据权利要求1所述的牵引电机，其特征在于，所述驱动件为卷簧，所述卷簧卷绕且上紧于所述受力端上，所述卷簧包括安装于所述受力端上的动端和相对于所述受力端固定安装的定端，所述卷簧卷绕后的形变恢复力使所述动端驱动所述转轴旋转。

3.根据权利要求2所述的牵引电机，其特征在于，所述受力端上设有沿轴向延伸的卡槽，所述动端向卡槽内弯折后过盈配合式地嵌入所述卡槽内。

4.根据权利要求2所述的牵引电机，其特征在于，所述碳刷盒上设有安装块，所述定端可拆卸地固定于所述安装块上。

5.根据权利要求4所述的牵引电机，其特征在于，所述定端包括固定于所述安装块上的直线段和从所述直线段引出的过渡段，所述过渡段连接卷簧的卷绕部分；所述直线段与所述过渡段位于同一直线上。

6.根据权利要求4所述的牵引电机，其特征在于，所述定端包括固定于所述安装块上的直线段和从所述直线段引出的过渡段，所述过渡段连接卷簧的卷绕部分；所述直线段与所述过渡段之间呈钝角设置。

7.根据权利要求5所述的牵引电机，其特征在于，所述直线段位于所述受力端的直径延长线上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的牵引电机，其特征在于，所述碳刷与所述传动体的外形均为长方体形。

9.根据权利要求8所述的牵引电机，其特征在于，所述牵引电机的机壳上安装碳刷盒座，至少两组所述碳刷组件以所述换向器为中心对称地安装于所述碳刷盒座上。

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