CN117060179B - 一种电刷压力自调整的导电滑环结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及一种电刷压力自调整的导电滑环结构，包括固定壳、转轴、调节环和电刷，转轴的外圆周壁上套接有导电环，电刷通过第一弹性件与调节环连接，在第一弹性件的作用下电刷和导电环抵接，调节环的内圆周壁为涡旋面，调节环通过第二弹性件与固定壳连接，沿调节环的圆周方向，在调节环的其中一个端面上设置有多个限位块；随着电刷的磨损，电刷向靠近转轴轴线的方向移动，第一弹性件的弹力释放，当电刷和限位块脱离抵接时，在第二弹性件的作用下调节环发生转动，电刷沿着调节环的内周壁移动并同步向靠近调节环的方向移动，使得第一弹性件的弹力恢复，从而使得电刷和导电环之间的接触压力维持在最恰当的区间内。

Description

一种电刷压力自调整的导电滑环结构

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，特别是涉及一种电刷压力自调整的导电滑环结构。

背景技术

随着技术的进步，各种自动化和智能化设备不断出现，设备运动朝着更多自由度的方向发展，旋转运动为常见的机械运动形式，连续旋转运动通常使用滑环为旋转体连通信号和输送能源，滑环包括有随旋转体运动的旋转部分和连接设备固定结构的静止部分，旋转部分和静止部分通过电刷滑动接触。

在现有的电刷和导电滑环结构中，大都需要对电刷和导电环之间的压力进行调整，例如公告号为CN111029872B的中国发明专利公开了一种电刷压力调整结构，该电刷压力调整结构在装配时，使电刷弯钩处靠近导电环，通过旋转第一压力调整杆使电刷的弯钩贴紧导电环，使用测克计勾住电刷的弯钩，以测量电刷对导电环的压力，在调整时通过微调第一压力调整杆和第二压力调整杆对电刷的压力进行定量调整，该电刷压力调整结构虽然一定程度上能够调整电刷对导电环的压力，但是在实际调整过程中手动转动第一压力调整杆和第二压力调整杆存在较大的误差，十分的不方便。

发明内容

基于此，有必要针对目前的调整电刷对导电环的压力的过程中所存在的误差较大、不方便的问题，提供一种电刷压力自调整的导电滑环结构。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种电刷压力自调整的导电滑环结构，所述电刷压力自调整的导电滑环结构包括：

固定壳；

转轴，所述转轴能够转动地插装在所述固定壳的内部，所述转轴的外圆周壁上套接有导电环；

调节环，所述调节环能够转动地套接在所述导电环的外部；

连接组件，所述连接组件包括电刷和第一弹性件，所述电刷能够沿所述转轴的径向方向滑动地设置在所述调节环和所述导电环之间，所述电刷通过所述第一弹性件与所述调节环能够转动地连接，在所述第一弹性件的作用下所述电刷和所述导电环抵接并电性连接；

所述调节环的内圆周壁为涡旋面，所述调节环通过第二弹性件与所述固定壳连接，在所述第二弹性件的作用下所述调节环的轴线与所述电刷和所述导电环的抵接处之间的距离具有变短的趋势；在所述调节环的其中一个端面沿所述调节环的圆周方向上设置有多个限位块，所述限位块和所述电刷远离所述导电环的一端抵接以限制所述调节环的转动。

进一步地，所述限位块和所述电刷的抵接面均为圆弧面。

进一步地，所述涡旋面具有涡状线，所述涡状线是等距变化的；沿所述涡状线向靠近所述调节环轴线的方向，多个所述限位块沿所述调节环的径向方向的长度等值增大，相邻的所述限位块之间的间隔逐渐增大。

进一步地，所述转轴的外圆周壁上还套接有打磨环，所述打磨环的数量为两个，两个所述打磨环分别位于所述导电环的两端；所述电刷的数量为两个，两个所述电刷能够同步沿所述转轴的轴线方向滑动；所述电刷压力自调整的导电滑环结构还包括导向组件，所述导向组件用以引导两个所述电刷同步沿所述转轴的轴线方向滑动，使得其中一个所述电刷和所述导电环抵接，另一个所述电刷和所述打磨环抵接。

进一步地，所述调节环的另一个端面上也设置有多个限位块，所述调节环两个端面上的限位块错位设置。

进一步地，所述导向组件包括导向杆和设置在所述调节环的内周壁上的导向槽，所述导向杆一端连接两个所述电刷，另一端能够滑动地插装在所述导向槽内，在所述导向槽的作用下所述导向杆同步带动两个所述电刷沿所述转轴的轴线方向滑动。

进一步地，所述导电环和所述电刷均由导电固体材料制成。

进一步地，所述转轴的内部为中空的，所述转轴的内周壁上设置有定位孔；所述电刷压力自调整的导电滑环结构还包括导线，所述导线穿过所述定位孔与所述导电环电性连接。

进一步地，所述导电环的数量为多个，多个所述导电环沿所述转轴的轴线方向排列。

进一步地，所述电刷压力自调整的导电滑环结构还包括轴承，所述轴承能够转动地设置在所述固定壳的内部，所述轴承的数量为两个，两个所述轴承分别套接在所述转轴的两端。

本发明的有益效果是：

本发明涉及一种电刷压力自调整的导电滑环结构，随着电刷的磨损，电刷向靠近转轴轴线的方向移动，第一弹性件的弹力得到释放，当电刷和其中一个限位块脱离抵接时，在第二弹性件的作用下调节环的轴线与电刷和导电环的抵接处之间的距离变短，使得电刷沿着调节环的内周壁移动的同时并同步向靠近调节环的方向移动，使得第一弹性件的弹力恢复，从而一方面能够实现自动对电刷和导电环之间的接触压力的调节，减小调节的误差，另一方面使得电刷和导电环之间的压力变化始终保持在一个较小的范围内，确保电刷和导电环之间的接触压力维持在最恰当的区间内，提高导电滑环的寿命和接触可靠性。

进一步的，通过设置限位块和电刷的抵接面均为圆弧面，随着电刷的磨损，电刷向靠近转轴轴线的方向移动，第一弹性件的弹力得到释放，在电刷和其中一个限位块脱离抵接前，同步使得第二弹性件通过调节环上的限位块对电刷的径向分力逐渐增大，从而补偿因第一弹性件的弹力得到释放而引起的电刷和导电环之间的接触压力变小的部分。

进一步的，通过设置沿涡状线向靠近调节环轴线的方向，限位块沿调节环的径向方向的长度逐渐增大，相邻的限位块之间的距离逐渐增大，当电刷和其中一个限位块脱离抵接时，在第二弹性件的作用下调节环沿着涡状线向靠近调节环轴线的方向转动，使得电刷沿着调节环的内周壁移动并同步向靠近调节环的方向移动更大的距离，使得第一弹性件的弹力恢复并增大，进而补偿因第二弹性件的弹力得到释放而引起的第二弹性件通过调节环上的限位块对电刷的径向分力逐渐减小的部分。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的电刷压力自调整的导电滑环结构的立体结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的电刷压力自调整的导电滑环结构的零件爆炸结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的电刷压力自调整的导电滑环结构的调节环的立体结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的电刷压力自调整的导电滑环结构的连接组件的装配结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的电刷压力自调整的导电滑环结构的侧视结构示意图；

图6为图5所示的电刷压力自调整的导电滑环结构的A-A向剖面视图；

图7为本发明一实施例提供的电刷压力自调整的导电滑环结构的剖视结构示意图；

图8为图7所示的电刷压力自调整的导电滑环结构的B处局部放大结构示意图。

其中：

100、固定壳；101、第一外壳；102、第二外壳；103、第一固定环；104、第二固定环；105、轴承；106、安装架；

200、转轴；201、导电环；202、打磨环；203、套环；

300、调节环；301、涡旋面；302、限位块；303、导向槽；310、发条；

400、连接组件；410、移动架；411、导向杆；420、电刷；421、导向块；430、压簧；440、连接块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，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”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至图8所示，本发明一实施例提供的电刷压力自调整的导电滑环结构；在本实施例中，电刷压力自调整的导电滑环结构包括固定壳100、转轴200、调节环300和连接组件400，转轴200能够转动地插装在固定壳100的内部，转轴200的外圆周壁上套接有导电环201；调节环300能够转动地套接在导电环201的外部；连接组件400包括电刷420和第一弹性件，电刷420能够沿转轴200的径向方向滑动地设置在调节环300和导电环201之间，电刷420通过第一弹性件与调节环300连接，在第一弹性件的作用下电刷420和导电环201抵接并电性连接；调节环300的内圆周壁为涡旋面301，调节环300通过第二弹性件与固定壳100连接，在第二弹性件的作用下调节环300的轴线与电刷420和导电环201的抵接处之间的距离具有变短的趋势；在调节环300的其中一个端面沿调节环300的圆周方向上设置有多个限位块302，限位块302和电刷420远离导电环201的一端抵接以限制调节环300的转动。

初始时，在第一弹性件的作用下电刷420和导电环201抵接并电性连接，在第二弹性件的作用下电刷420和其中一个限位块302抵接；随着电刷420的磨损，电刷420向靠近转轴200轴线的方向移动，第一弹性件的弹力得到释放，当电刷420和其中一个限位块302脱离抵接时，在第二弹性件的作用下调节环300发生转动使得调节环300的轴线与电刷420和导电环201的抵接处之间的距离变短，电刷420相对于调节环300沿着调节环300的内周壁移动的同时同步向靠近调节环300的方向移动，使得第一弹性件的弹力恢复，从而一方面能够实现自动对电刷420和导电环201之间的接触压力的调节，减小调节的误差，另一方面使得电刷420和导电环201之间的压力变化始终保持在一个较小的范围内，确保电刷420和导电环201之间的接触压力维持在最恰当的区间内，提高导电滑环的寿命和接触可靠性。

当调节环300转动到沿着调节环300的转动方向的下一个限位块302和电刷420抵接时，停止转动。

具体的，为便于更换导电环201和电刷420，如图2所示，固定壳100设置为包括第一外壳101和第二外壳102，第一外壳101和第二外壳102通过螺栓固定连接在一起，第一外壳101和第二外壳102固定后形成有安装通孔，该安装通孔便于走线和放置转轴200；在需要更换导电环201和电刷420时，将螺栓拧掉即可将转轴200和固定壳100分离开。

具体的，为便于放置调节环300，在第一外壳101和第二外壳102的对应位置均设置有弧形的凹槽，两个弧形的凹槽在第一外壳101和第二外壳102连接时组成环形的凹槽；使用时，调节环300插装在该环形凹槽内。

具体的，为提高第一外壳101和第二外壳102的连接稳定性，如图2所示，电刷压力自调整的导电滑环结构设置为还包括第一固定环103和第二固定环104，第一固定环103套接在第一外壳101和第二外壳102的顶部且和安装通孔同轴设置，第二固定环104套接在第一外壳101和第二外壳102的底部和安装通孔同轴设置。

具体的，为便于连接电刷420，在第一外壳101和/或第二外壳102的内部通过螺栓固定连接有安装架106，在安装架106上设置有供电刷420放置的矩形通孔；如图4所示，连接组件400设置为还包括移动架410和连接块440，移动架410能够沿转轴200的轴线方向在矩形通孔内滑动，电刷420能够沿转轴200的径向方向在移动架410上滑动，电刷420通过第一弹性件与连接块440连接，连接块440远离电刷420的一端抵接在调节环300的内周壁上。

可以理解的是，连接块440和调节环300抵接的一面可以设置为圆弧面，进而在电刷420和其中一个限位块302脱离抵接时，在第二弹性件的作用下调节环300沿着涡状线向靠近调节环300轴线的方向转动时更加平稳，从而提高调节环300和电刷420相对转动时的稳定性。

在一些实施例中，限位块302和电刷420的抵接面均设置为圆弧面。

具体的，如图2和图4所示，电刷420远离转轴200的一端设置有导向块421，电刷420通过导向块421与限位块302抵接，导向块421与限位块302的抵接面设置为圆弧面；随着电刷420的磨损，电刷420向靠近转轴200轴线的方向移动，第一弹性件的弹力得到释放，在导向块421和其中一个限位块302脱离抵接前，同步使得调节环300上的限位块302的圆弧面的圆心和导向块421的圆弧面的圆心的连线与两个圆弧面的公共切线之间的夹角逐渐减小，进而使得第二弹性件通过调节环300上的限位块302对导向块421的径向分力逐渐增大，从而补偿因第一弹性件的弹力得到释放而引起的电刷420和导电环201之间的接触压力变小的部分。

在一些实施例中，涡旋面301具有涡状线，涡状线是等距变化的，沿涡状线向靠近调节环300轴线的方向，限位块302沿调节环300的径向方向的长度等值增大，相邻的限位块302之间的间距逐渐增大。

例如，沿涡状线向靠近调节环300轴线的方向，限位块302沿调节环300的径向方向的长度依次为3、5、7、9等；相邻的限位块302之间的圆弧所对应的圆心角为10度，12度，14度，16度等或10度，12度，15度，19度等。

具体的，如图3所示，通过设置沿涡状线向靠近调节环300轴线的方向，限位块302沿调节环300的径向方向的长度逐渐增大，相邻的限位块302之间的间距逐渐增大，当电刷420和其中一个限位块302脱离抵接时，在第二弹性件的作用下调节环300沿着涡状线向靠近调节环300轴线的方向转动，使得电刷420沿着调节环300的内周壁移动并同步向靠近调节环300的方向移动更大的距离，使得第一弹性件的弹力恢复并增大，进而补偿因第二弹性件的弹力得到释放而引起的第二弹性件通过调节环300上的限位块302对电刷420的径向分力逐渐减小的部分。

可以理解的是，当涡状线是非等距变化的，且沿涡状线向靠近调节环300轴线的方向，相邻的涡状线之间的距离越来越小，也具有使得第一弹性件的弹力恢复并增大的效果，从而补偿因第二弹性件的弹力得到释放而引起的第二弹性件通过调节环300上的限位块302对电刷420的径向分力逐渐减小的部分。

在一些实施例中，如图3、图4和图8所示，转轴200的外圆周壁上还套接有打磨环202，打磨环202的数量为两个，两个打磨环202分别位于导电环201的两端，打磨环202的外圆周表面和导电环201的外圆周表面重合；电刷420的数量为两个，两个电刷420能够同步沿转轴200的轴线方向滑动；刷压力自调整的导电滑环结构设置为还包括导向组件，导向组件用以引导两个电刷420同步沿转轴200的轴线方向滑动，使得其中一个电刷420和导电环201抵接，另一个电刷420和打磨环202抵接。

在进一步的实施例中，调节环300的另一个端面上也设置有多个限位块302，调节环300两个端面上的限位块302错位设置，使得其中一个电刷420和导电环201抵接，另一个电刷420和打磨环202抵接时，与打磨环202抵接的电刷420能够和调节环300其中一个端面上的限位块302卡接。

在进一步的实施例中，导向组件设置为包括导向杆411和设置在调节环300的内周壁上的导向槽303，导向杆411一端连接两个电刷420，另一端能够沿导向槽303滑动地插装在导向槽303内，在导向槽303的导向作用下导向杆411能够同步带动两个电刷420沿转轴200的轴线方向滑动；导向槽303设置为包括多组的导向段，每组导向段均设置为包括第一水平段、和第一水平段连接的上升段、和上升段连接的第二水平段、和第二水平段连接的下降段，相邻的导向段之间的第一水平段和下降段连接在一起，第一水平段和第二水平段在调节环300轴线方向上错位设置。

当电刷420和其中一个限位块302脱离抵接，在第二弹性件的作用下调节环300沿着涡状线向靠近调节环300轴线的方向转动时，调节环300和导向杆411发生相对转动，当导向杆411从第一水平段沿着上升段移动到第二水平段时，导向杆411带动移动架410在矩形通孔内沿转轴200的轴线方向向上滑动，移动架410同步带动两个电刷420移动，使得沿转轴200的轴线靠上位置的电刷420与沿转轴200的轴线靠上位置的打磨环202抵接，沿转轴200的轴线靠下位置的电刷420与导电环201抵接；当导向杆411从第二水平段沿着下降段移动到第一水平段时，导向杆411带动移动架410在矩形通孔内沿转轴200的轴线方向向下滑动，移动架410同步带动两个电刷420移动，使得沿转轴200的轴线靠上位置的电刷420与导电环201抵接，沿转轴200的轴线靠下位置的电刷420与转轴200的轴线靠下位置的打磨环202抵接，从而使得其中一个电刷420和导电环201抵接时，保证电能和/或信号的正常传输，另一个电刷420和打磨环202抵接，进而通过打磨环202将该电刷420上粘附的杂质清除掉，使得该电刷420和导电环201再次接触时的接触电阻较小，保证电能和/或信号的传输效率。

具体的，为便于连接电刷420，导向杆411设置为一端固定连接在移动架410上，另一端能够沿导向槽303滑动地插装在导向槽303内。

具体的，为减少打磨环202的用材，降低成本，如图7和图8所示，连接组件400设置为还包括套环203，套环203套接在转轴200的外圆周壁上，套环203的数量为两个，两个套环203分别位于导电环201的两端，打磨环202套接在套环203的外圆周壁上，打磨环202的外圆周表面和导电环201的外圆周表面重合。

在一些实施例中，第一弹性件设置为压簧430，压簧430一端固定连接在电刷420上，另一端固定连接在连接块440上，压簧430用以提供电刷420和导电环201抵接的接触压力。

在一些实施例中，如图2和3所示，第二弹性件设置为发条310，发条310套接在调节环300的外部，发条310一端与调节环300固定连接，另一端与固定壳100的内壁面固定连接；初始时，发条310处于收紧状态以提供调节环300沿着涡状线向靠近调节环300轴线的方向转动的驱动力。

在一些实施例中，导电环201和电刷420设置为均由导电固体材料制成。

具体的，导电环201可以设置为由铜制成，电刷420可以设置为由碳制成。

可以理解的是，导电环201和/或电刷420也可以设置为由银、石墨、钨铜合金或铜锡合金等材料制成。

在一些实施例中，转轴200的内部为中空的，转轴200的内周壁上设置有定位孔；电刷压力自调整的导电滑环结构还包括导线，导线穿过定位孔与导电环201电性连接。

在一些实施例中，导电环201的数量设置为多个，多个导电环201沿转轴200的轴线方向排列，进而通过设置多个导电环201满足不同设备的导线连接需求；例如，如图2所示，导电环201的数量可以设置为四个，四个导电环201沿转轴200的轴线方向并排设置。

具体的，转轴200的内周壁上设置有四个沿转轴200的轴线方向并排设置的定位孔，使得一组导线穿过一个定位孔与一个导电环201电性连接。

具体的，调节环300和发条310的数量均设置为四个，四个调节环300沿转轴200的轴线错位设置，且一个调节环300和一个导电环201对应设置。

具体的，安装架106的数量设置为两个，两个安装架106关于安装通孔的轴线对称设置；连接组件400的数量设置为四组，其中两组连接组件400设置在一个安装架106上，另外两组连接组件400设置在另一个安装架106上，四组连接组件400沿转轴200的轴线错位设置，且一组连接组件400和一个导电环201对应设置。

在一些实施例中，电刷压力自调整的导电滑环结构还包括轴承105，轴承105能够转动地设置在固定壳100的内部，轴承105的数量为两个，两个轴承105分别套接在转轴200的两端。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种电刷压力自调整的导电滑环结构，其特征在于，所述电刷压力自调整的导电滑环结构包括：

固定壳；

转轴，所述转轴能够转动地插装在所述固定壳的内部，所述转轴的外圆周壁上套接有导电环；

调节环，所述调节环能够转动地套接在所述导电环的外部；

连接组件，所述连接组件包括电刷和第一弹性件，所述电刷能够沿所述转轴的径向方向滑动地设置在所述调节环和所述导电环之间，所述电刷通过所述第一弹性件与所述调节环能够转动地连接，在所述第一弹性件的作用下所述电刷和所述导电环抵接并电性连接；

所述调节环的内圆周壁为涡旋面，所述调节环通过第二弹性件与所述固定壳连接，在所述第二弹性件的作用下所述调节环的轴线与所述电刷和所述导电环的抵接处之间的距离具有变短的趋势；在所述调节环的其中一个端面沿所述调节环的圆周方向上设置有多个限位块，所述限位块和所述电刷远离所述导电环的一端抵接以限制所述调节环的转动；

所述涡旋面具有涡状线，所述涡状线是等距变化的；沿所述涡状线向靠近所述调节环轴线的方向，多个所述限位块沿所述调节环的径向方向的长度等值增大，相邻的所述限位块之间的间隔逐渐增大；

所述转轴的外圆周壁上还套接有打磨环，所述打磨环的数量为两个，两个所述打磨环分别位于所述导电环的两端；所述电刷的数量为两个，两个所述电刷能够同步沿所述转轴的轴线方向滑动；所述电刷压力自调整的导电滑环结构还包括导向组件，所述导向组件用以引导两个所述电刷同步沿所述转轴的轴线方向滑动，使得其中一个所述电刷和所述导电环抵接，另一个所述电刷和所述打磨环抵接；

所述导向组件包括导向杆和设置在所述调节环的内周壁上的导向槽，所述导向杆一端连接两个所述电刷，另一端能够滑动地插装在所述导向槽内，在所述导向槽的作用下所述导向杆同步带动两个所述电刷沿所述转轴的轴线方向滑动。

2.根据权利要求1所述的电刷压力自调整的导电滑环结构，其特征在于，所述限位块和所述电刷的抵接面均为圆弧面。

3.根据权利要求1所述的电刷压力自调整的导电滑环结构，其特征在于，所述调节环的另一个端面上也设置有多个限位块，所述调节环两个端面上的限位块错位设置。

4.根据权利要求1所述的电刷压力自调整的导电滑环结构，其特征在于，所述导电环和所述电刷均由导电固体材料制成。

5.根据权利要求1所述的电刷压力自调整的导电滑环结构，其特征在于，所述转轴的内部为中空的，所述转轴的内周壁上设置有定位孔；所述电刷压力自调整的导电滑环结构还包括导线，所述导线穿过所述定位孔与所述导电环电性连接。

6.根据权利要求1所述的电刷压力自调整的导电滑环结构，其特征在于，所述导电环的数量为多个，多个所述导电环沿所述转轴的轴线方向排列。

7.根据权利要求1所述的电刷压力自调整的导电滑环结构，其特征在于，所述电刷压力自调整的导电滑环结构还包括轴承，所述轴承能够转动地设置在所述固定壳的内部，所述轴承的数量为两个，两个所述轴承分别套接在所述转轴的两端。