CN114784584B - 一种具有压力补偿的高低压环用电刷 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有压力补偿的高低压环用电刷，此电刷包括固定单元和碳刷，其中，固定单元包括固定架和设置于固定架上的弹性组件，固定架区分为第一安装区、应力支撑区和第二安装区，第一安装区、第二安装区分设于应力支撑区的两侧，弹性组件设置于第二安装区；碳刷，设置于固定架的第一安装区内，其包括导体块和设置于导体块两侧的凸柱；本发明中的固定单元为电刷的外壳体部分，既能保障碳刷的限位安装，还能够通过设置的弹性组件，以杠杆作用的方式随着碳刷的磨损而对其施加持续稳定的压力；并通过在外壳体上设置限位件，在保持对碳刷限位的同时，也具有对碳刷向下的挤压力，从而保障了在碳刷的完整使用周期，均具有与滑环良好的接触效果。

Description

一种具有压力补偿的高低压环用电刷
技术领域
本发明涉及高低压环的电刷技术领域，尤其涉及一种具有压力补偿的高低压环用电刷。
背景技术
高低压环是电铲上的一个重要电器元件，它的作用是把电铲下部的高压电源通过滑环和碳刷引到电铲上部，使电铲在回转时导线不缠绕。同时它还把上部的低压控制电源和行走电源通过导电碳刷和滑环传导至下部电器元件和电机上，实现电铲的行走。
但是随着电铲的长时间使用，滑环和电刷长时间摩擦会产生磨损，使碳刷变短，且现有的压簧为软钢片材质，长时间应力作用软钢片产生的压力会减小，由于电刷变短和压力不足使电刷和滑环接触不良，容易造成碳刷和滑环虚接引起电气故障，还容易产生电火花和环火引起弧光短路烧毁滑环甚至引起火灾。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有高低压环上电刷存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种具有压力补偿的高低压环用电刷，其目的在于解决碳刷磨损变短压簧工作压力不足引起的导电不良，碳刷和滑环之间产生火花和环火的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有压力补偿的高低压环用电刷，此电刷包括固定单元和碳刷，其中，固定单元，包括固定架和设置于所述固定架上的弹性组件，所述固定架区分为第一安装区、应力支撑区和第二安装区，所述第一安装区、第二安装区分设于所述应力支撑区的两侧，所述弹性组件设置于所述第二安装区；碳刷，设置于所述固定架的第一安装区内，其包括导体块和设置于所述导体块两侧的凸柱。
作为本发明所述具有压力补偿的高低压环用电刷的一种优选方案，其中：所述第一安装区包括碳刷放置槽、垂直设置于所述碳刷放置槽外侧的连接筋条和对称设置于所述碳刷放置槽两侧的限位件。
作为本发明所述具有压力补偿的高低压环用电刷的一种优选方案，其中：所述碳刷放置槽的两侧壁上沿竖直方向上开设有开口槽，所述开口槽的槽口位于所述碳刷放置槽的侧壁顶部。
作为本发明所述具有压力补偿的高低压环用电刷的一种优选方案，其中：所述第一安装区的两侧外侧壁上还设置有限位滑槽和连接柱，所述限位滑槽和连接柱对称分布于所述开口槽的两侧，且所述连接柱位于所述限位滑槽远离所述开口槽的一侧；所述限位滑槽的槽腔长度小于所述开口槽的槽腔长度。
作为本发明所述具有压力补偿的高低压环用电刷的一种优选方案，其中：所述限位件包括对称设置的弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆包括一端连接于所述连接柱上的外接管、设置于所述外接管内腔的弹簧、一端滑动设置于所述外接管腔内的伸出杆，以及设置于所述伸出杆自由端的弧形板；所述伸出杆的自由端外侧壁上还设置有限位凸块，所述限位凸块能够配合滑动于所述限位滑槽内。
作为本发明所述具有压力补偿的高低压环用电刷的一种优选方案，其中：所述应力支撑区包括支撑塔架，所述支撑塔架的两侧壁上开设有开口限位槽；所述开口限位槽的槽口垂直于所述支撑塔架的竖直方向，其所述开口限位槽的开设高度大于所述导体块的高度。
作为本发明所述具有压力补偿的高低压环用电刷的一种优选方案，其中：所述第二安装区包括安装台和设置于所述安装台上的限位架；所述安装台的侧壁中开设有螺纹孔。
作为本发明所述具有压力补偿的高低压环用电刷的一种优选方案，其中：所述弹性组件包括受力板和设置于所述受力板一端的按压头，以及设置于另一端的弹性件。
作为本发明所述具有压力补偿的高低压环用电刷的一种优选方案，其中：所述受力板靠近所述按压头的两侧壁上设置转动柱，所述转动柱能够配合装设于所述开口限位槽内。
作为本发明所述具有压力补偿的高低压环用电刷的一种优选方案，其中：所述弹性件包括螺杆、设置于所述螺杆自由端的安装板，以及一端安装于所述安装板上的弹簧；所述螺杆能够配合转动于所述螺纹孔内；所述安装板配合滑动于所述限位架内；所述弹簧远离所述安装板的一端连接于所述受力板远离所述按压头的一端。
本发明的有益效果：
本发明中的固定单元为电刷的外壳体部分，既能保障碳刷的限位安装，还能够通过设置的弹性组件，以杠杆作用的方式随着碳刷的磨损而对其施加持续稳定的压力；并通过在外壳体上设置限位件，在保持对碳刷限位的同时，也具有对碳刷向下的挤压力，从而保障了在碳刷的完整使用周期，均具有与滑环良好的接触效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明具有压力补偿的高低压环用电刷的整体结构示意图。
图2为本发明具有压力补偿的高低压环用电刷的固定架整体结构示意图。
图3为本发明具有压力补偿的高低压环用电刷的固定架外部结构示意图。
图4为本发明具有压力补偿的高低压环用电刷的整体侧视及局部放大结构示意图。
图5为本发明具有压力补偿的高低压环用电刷的局部K放大结构示意图。
图6为本发明具有压力补偿的高低压环用电刷的整体爆炸结构示意图。
图7为本发明具有压力补偿的高低压环用电刷的整体半剖平面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1、2和6，为本发明第一个实施例，提供了一种具有压力补偿的高低压环用电刷，此电刷包括固定单元100和碳刷200，其中，固定单元100用于碳刷200的限位安装，并对其碳刷200施加向下的持续压力，保障碳刷200的下端能够与滑环持续稳定接触，从而保持电铲下部的高压电源能够持续引到电铲的上部。
具体的，固定单元100，包括固定架101和设置于固定架101上的弹性组件102，固定架101区分为第一安装区101a、应力支撑区101b和第二安装区101c，第一安装区101a、第二安装区101c分设于应力支撑区101b的两侧，弹性组件102设置于第二安装区101c上；其中，固定架101为一体式的外壳体结构，为方便描述，将其区分为三段，第一段为第一安装区101a，中间段为应力支撑区101b，第三段为第二安装区101c，其中，碳刷200安装在第一安装区101a内，弹性组件102安装在第二安装区101c，并通过应力支撑区101b与第一安装区101a中的碳刷200形成杠杆结构，对安装的碳刷200施加持续稳定的向下压力。
碳刷200，设置于固定架101的第一安装区101a内，其包括导体块201和设置于导体块201两侧的凸柱202。此碳刷200与传统现有的碳刷作用相同，通过下端与滑环接触；但是结构存在差异，即在导电体201的两侧壁上增设垂直于导电体201侧壁的凸柱202，用于与限位件101a-3配合实现增压和限位。
实施例2
参照图1～3和6，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：第一安装区101a包括碳刷放置槽101a-1、垂直设置于碳刷放置槽101a-1外侧的连接筋条101a-2和对称设置于碳刷放置槽101a-1两侧的限位件101a-3。
碳刷放置槽101a-1的两侧壁上沿竖直方向上开设有开口槽101a-11，开口槽101a-11的槽口位于碳刷放置槽101a-1的侧壁顶部。
第一安装区101a的两侧外侧壁上还设置有限位滑槽101a-12和连接柱101a-13，限位滑槽101a-12和连接柱101a-13对称分布于开口槽101a-11的两侧，且连接柱101a-13位于限位滑槽101a-12远离开口槽101a-11的一侧；限位滑槽101a-12的槽腔长度小于开口槽101a-11的槽腔长度。
限位件101a-3包括对称设置的弹性伸缩杆T，弹性伸缩杆T包括一端连接于连接柱101a-13上的外接管T1、设置于外接管T1内腔的弹簧T2、一端滑动设置于外接管T1腔内的伸出杆T3，以及设置于伸出杆T3自由端的弧形板T4；伸出杆T3的自由端外侧壁上还设置有限位凸块T5，限位凸块T5能够配合滑动于限位滑槽101a-12内。
应力支撑区101b包括支撑塔架101b-1，支撑塔架101b-1的两侧壁上开设有开口限位槽101b-2；开口限位槽101b-2的槽口垂直于支撑塔架101b-1的竖直方向，其开口限位槽101b-2的开设高度大于导体块201的高度。
第二安装区101c包括安装台101c-1和设置于安装台101c-1上的限位架101c-2；安装台101c-1的侧壁中开设有螺纹孔L。
相较于实施例1，进一步的，第一安装区101a的主体部分为用于放置碳刷200的碳刷放置槽101a-1，此放置槽上下贯通，与碳刷200的形状相匹配。连接筋条101a-2位于第一安装区101a端部侧壁上，用于将整个壳体固定在滑环外部的固定架上。两侧的限位件101a-3用于碳刷200的安装和安装后的加压。
进一步的，开口槽101a-11开设在碳刷放置101a-1的两侧壁上，其槽口朝上，便于导电体201两侧的凸柱202放入；开口槽101a-11呈长条状，其槽长的最底部即为碳刷200的磨损最大深度。
更进一步的，限位件101a-3可采用带有弹性伸缩能力的器件，并实施例中采用弹性伸缩杆T的形式，具体的，在外接管T1内安装弹簧T2，伸出杆T3的一端伸入外接管T1的腔内并挤压弹簧T2的端部，而伸出杆T3的另一端固定有弧形板T4，且此端侧壁上还具有限位凸块T5，限位凸块T5能够配合滑动在限位滑槽101a-12内，外接管T1的一端连接在连接柱101a-13，在两点限位的情况下，外接管T1和伸出杆T3的总长度能够产生变化。需要说明的是，弹性伸缩杆T的最短长度即为连接柱101a-13至开口槽101a-11的垂直距离，且连接柱101a-13至限位滑槽101a-12顶部的距离小于连接柱101a-13至限位滑槽101a-12底部的距离。还需要说明的是，弧形板T4的弧度小于180度，且在两组弹性伸缩杆T同时在最高点时，两弧形板T4的上端侧壁距离最远，不小于凸柱202的最大直径，而同时处于最低点时，两弧形板T4的上端侧壁边缘刚好能够接触。
限位滑槽101a-12和连接柱101a-13对称分布在开口槽101a-11的两侧，且连接柱101a-13更远离开口槽101a-11，限位滑槽101a-12用于限定限位件101a-3的整体伸缩长度，而连接柱101a-13则用于安装限位件101a-3。
应力支撑区101b主体为支撑塔架101b-1，其高度大于碳刷200的高度，支撑塔架101b-1的上端开设有槽腔，便于弹性组件102中受力板102a的放置及限位，且在支撑塔架101b-1的上端侧壁中，开设了开口限位槽101b-2，此槽口垂直于支撑塔架101b-1的高度方向，并朝向第二安装区101c，目的在于方便受力板102a的放置。且开口限位槽101b-2的开设高度大于导体块201的高度，目的在于受力板102a的中端限位于开口限位槽101b-2内，两端以此为支点，形成杠杆结构。
第二安装区101c通过设置安装台101c-1和限位架101c-2来安装弹性组件102，以实现通过对受力板102a的一端施加反向弹力，造成另一端的正向压力。
其余结构与实施例1的结构相同。
实施例3
参照图1、4、6和7，为本发明的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是：弹性组件102包括受力板102a和设置于受力板102a一端的按压头102b，以及设置于另一端的弹性件102c。
受力板102a靠近按压头102b的两侧壁上设置转动柱102a-1，转动柱102a-1能够配合装设于开口限位槽101b-2内。
弹性件102c包括螺杆102c-1、设置于螺杆102c-1自由端的安装板102c-2，以及一端安装于安装板102c-2上的弹簧102c-3；螺杆102c-1能够配合转动于螺纹孔L内；安装板102c-2配合滑动于限位架101c-2内；弹簧102c-3远离安装板102c-2的一端连接于受力板102a远离按压头102b的一端。
相较于实施例2，进一步的，弹性组件102中按压头102b和弹性件102c分设在受力板102a的两端，按压头102b用于稳定对碳刷200的按压面积，弹性件102c安装在安装板102c-2上的限位架101c-2内，螺杆102c-1转动贯穿螺纹孔L，转动其底部的螺帽，即可改变弹簧102c-3的安装高度，目的在于调节弹簧102c-3对受力板102a的弹力大小。
需要说明的是，弹性件102c至支撑塔架101b-1的距离大于按压头102b至支撑塔架101b-1的距离，即受力板102a上于弹簧102c-3一侧的力距大于受力板102a上于按压头102b一侧的力距。
其余结构与实施例2的结构相同。
结合附图1～7中所示，在初始状态下，两侧对称的弹性伸缩杆T于弧形板T4的一端处于限位滑槽101a-12的顶部位置，将导电体201自碳刷放置槽101a-1的槽口放置，保持其两侧的凸柱202对应在开口槽101a-11内，当凸柱202接触到两弧形板T4时，将推动弹性伸缩杆T偏转，由于限位凸块T5滑动在限位滑槽101a-12内，造成弹簧T2被压缩，弹性伸缩杆T的整体长度缩短，凸柱202持续向开口槽101a-11的槽底滑动，直至放置的碳刷200的底部与滑环表面接触时停止；而后，再将受力板102a中部侧壁的转动柱102a-1放置于开口限位槽101b-2内，使得按压头102b与碳刷200的顶部接触，受力板102a的另一端搭接在弹簧102c-3的顶部。通过转动螺杆102c-1改变弹簧102c-3的安装高度，达到目标弹力即可。
随着碳刷200使用时的磨损，导电体201的高度缩短，首先，对称设置的弹性伸缩杆T会伸长，通过推动凸柱202向开口槽101a-11的槽底滑动，对导电体201施加向下的压力；同时，由于受力板102a杠杆作用，导电体201的高度缩短，其力臂减小，但是力矩不变，为保持杠杆平衡，弹簧102c-3会对受力板102a施加更大的弹力。通过两组压力对碳刷200施加了非线性的压力。解决了现有电刷中压簧对碳刷施加压力不足的情况。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种具有压力补偿的高低压环用电刷，其特征在于：包括，
固定单元（100），包括固定架（101）和设置于所述固定架（101）上的弹性组件（102），所述固定架（101）区分为第一安装区（101a）、应力支撑区（101b）和第二安装区（101c），所述第一安装区（101a）、第二安装区（101c）分设于所述应力支撑区（101b）的两侧，所述弹性组件（102）设置于所述第二安装区（101c）；
碳刷（200），设置于所述固定架（101）的第一安装区（101a）内，其包括导体块（201）和设置于所述导体块（201）两侧的凸柱（202）；
所述第一安装区（101a）包括碳刷放置槽（101a-1）、垂直设置于所述碳刷放置槽（101a-1）外侧的连接筋条（101a-2）和对称设置于所述碳刷放置槽（101a-1）两侧的限位件（101a-3）；
所述碳刷放置槽（101a-1）的两侧壁上沿竖直方向上开设有开口槽（101a-11），所述开口槽（101a-11）的槽口位于所述碳刷放置槽（101a-1）的侧壁顶部；
所述第一安装区（101a）的两侧外侧壁上还设置有限位滑槽（101a-12）和连接柱（101a-13），所述限位滑槽（101a-12）和连接柱（101a-13）对称分布于所述开口槽（101a-11）的两侧，且所述连接柱（101a-13）位于所述限位滑槽（101a-12）远离所述开口槽（101a-11）的一侧；
所述限位滑槽（101a-12）的槽腔长度小于所述开口槽（101a-11）的槽腔长度；
所述限位件（101a-3）包括对称设置的弹性伸缩杆（T），所述弹性伸缩杆（T）包括一端连接于所述连接柱（101a-13）上的外接管（T1）、设置于所述外接管（T1）内腔的弹簧（T2）、一端滑动设置于所述外接管（T1）腔内的伸出杆（T3），以及设置于所述伸出杆（T3）自由端的弧形板（T4）；
所述伸出杆（T3）的自由端外侧壁上还设置有限位凸块（T5），所述限位凸块（T5）能够配合滑动于所述限位滑槽（101a-12）内；
所述应力支撑区（101b）包括支撑塔架（101b-1），所述支撑塔架（101b-1）的两侧壁上开设有开口限位槽（101b-2）；
所述开口限位槽（101b-2）的槽口垂直于所述支撑塔架（101b-1）的竖直方向，其所述开口限位槽（101b-2）的开设高度大于所述导体块（201）的高度；
所述第二安装区（101c）包括安装台（101c-1）和设置于所述安装台（101c-1）上的限位架（101c-2）；
所述安装台（101c-1）的侧壁中开设有螺纹孔（L）；
所述弹性组件（102）包括受力板（102a）和设置于所述受力板（102a）一端的按压头（102b），以及设置于另一端的弹性件（102c）；
所述受力板（102a）靠近所述按压头（102b）的两侧壁上设置转动柱（102a-1），所述转动柱（102a-1）能够配合装设于所述开口限位槽（101b-2）内；
所述弹性件（102c）包括螺杆（102c-1）、设置于所述螺杆（102c-1）自由端的安装板（102c-2），以及一端安装于所述安装板（102c-2）上的弹簧（102c-3）；
所述螺杆（102c-1）能够配合转动于所述螺纹孔（L）内；
所述安装板（102c-2）配合滑动于所述限位架（101c-2）内；
所述弹簧（102c-3）远离所述安装板（102c-2）的一端连接于所述受力板（102a）远离所述按压头（102b）的一端。
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