CN117498607B - 耐磨损高负载微型有刷电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐磨损高负载微型有刷电机技术领域，尤其涉及一种耐磨损高负载微型有刷电机，包括电机壳体；电机盖体，与电机壳体的一端连接；转轴，转动连接于电机壳体内；换向器，设有两个，且均连接于转轴上；换向盘，设有两个，每个换向盘与一个换向器连接，两个换向盘远离换向器的一端平齐；碳刷，设有两组与电机盖体连接，并与换向盘远离换向器的一端抵触。通过换向盘的设置，将换向器与碳刷的接触面由圆弧面改为了平面，保证接触面的光滑度，以减少碳刷磨损，且换向盘相对换向器而言，受转轴跳动的影响较小，故可进一步降低碳刷的磨损。此外换向盘能够起到惯量环的作用，增加转轴的转动惯量，进而在功率相同的情况下，增加电机的负载。
Description
技术领域
本发明涉及微型有刷电机技术领域，尤其涉及一种耐磨损高负载微型有刷电机。
背景技术
有刷电机是内含电刷装置的将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的旋转电机。有刷电机是所有电机的基础，它具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速、控制电路相对简单等特点。
有刷电机一般包括壳体、转轴、换向器和碳刷，转轴与壳体转动连接，换向器则同轴固定在转轴上，碳刷连接于壳体上，在工作时，碳刷与换向器的侧壁抵触，且为了保持碳刷与换向器直接的接触，一般会在碳刷与壳体之间设有弹簧结构。
但是由于换向器与碳刷接触的面为圆弧面，其打磨较为麻烦，同时转轴转动时产生的跳动及转轴与换向器的制造、装配误差等，均可能导致换向器在径向上与壳体的距离发生变化，这就导致转轴转动的过程中，碳刷与换向器接触时弹簧施加的弹力大小是变化的，这加剧了碳刷的磨损，影响了电机的使用寿命。
发明内容
为了解决现有技术中的技术问题，本发明提供耐磨损高负载微型有刷电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耐磨损高负载微型有刷电机，包括电机壳体；电机盖体，与电机壳体的一端连接；转轴，转动连接于电机壳体内；换向器，设有两个，且均连接于转轴上；换向盘，设有两个，每个所述换向盘与一个换向器连接，两个所述换向盘远离换向器的一端平齐；碳刷，设有两组与电机盖体连接，并与换向盘远离换向器的一端抵触。
本发明的耐磨损高负载微型有刷电机，通过换向盘的设置，将换向器与碳刷的接触面由圆弧面改为了平面，降低了接触面的加工难度，进而能够保证接触面的光滑度，以减少碳刷磨损，且换向盘相对换向器而言，受转轴跳动的影响较小，故可进一步降低碳刷的磨损。此外换向盘能够起到惯量环的作用，增加转轴的转动惯量，进而在功率相同的情况下，增加电机的负载。
进一步，所述碳刷包括一体成型的主体部和接触部，所述接触部适于与换向盘抵触，所述接触部的截面形状为圆弧形。
进一步，所述接触部的轴线穿过转轴的轴线，以使接触部与换向盘之间为线接触。
进一步，所述主体部上还设有连接件，所述连接件包括相互连接的连接板和连接杆，所述连接板与主体部连接，所述电机盖体上沿自身轴向设有限位孔，所述连接杆插于限位孔内，所述限位孔与连接杆相适配。
进一步，所述连接杆上套设有压簧，所述压簧的一端与碳刷抵触，另一端与电机盖体抵触。
进一步，所述连接板在碳刷成型时被预埋于主体部内。
进一步，所述主体部上设有限制槽，部分所述连接杆位于限位槽内，所述限位槽的底部设有压接部，所述连接板位于压接部与主体部之间，所述压簧的一端位于限制槽内，且与压接部抵触。
进一步，所述连接杆的截面为非圆形，以阻止连接杆相对限位孔转动。
进一步，所述连接杆内设有引导孔，所述引导孔贯穿连接板，所述引导孔内穿设有引线，所述引线与碳刷连接。
进一步，所述电机壳体远离电机盖体的一端连接有电机后盖，所述转轴上连接有风扇，所述风扇位于电机后盖内。
本发明的有益效果是，
1、通过换向盘的设置，将换向器与碳刷的接触面由圆弧面改为了平面，降低了接触面的加工难度，进而能够保证接触面的光滑度，以减少碳刷磨损，且换向盘相对换向器而言，受转轴跳动的影响较小，故可进一步降低碳刷的磨损，此外换向盘能够起到惯量环的作用，增加转轴的转动惯量，进而在功率相同的情况下，增加电机的负载；
2、通过接触部与主体部的设置，接触部与换向盘之间的接触为线接触，能够减少接触面积，进而减少磨损；
3、通过换向盘的设置，碳刷由传统的沿转轴径向设置变为了沿转轴轴向设置，能够降低碳刷的装配难度，同时换向器的轴向尺寸可以减小，故不会增加电机本身的长度；
4、通过连接板和连接杆的设置，连接板与碳刷一体压铸成型，同时连接杆直接与电机盖体连接，简化了碳刷与电机盖体的连接方式，减少了使用空间；
5、通过引导孔的设置，引线直接穿过引导孔与碳刷连接，一方面能够对引线进行保护，另一方面能够保障引线与碳刷的可靠连接，同时便于引线的梳理。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明中体现整体的结构示意图。
图2是发明中体现换向器和风扇的结构示意图。
图3是本发明中体现碳刷和连接件的结构示意图。
图4是本发明中体现压铸设备的结构示意图。
图5是本发明中体现模具腔的结构示意图。
图6是本发明中体现压环、第一夹杆和第二夹杆的结构示意图。
图中：1、电机壳体；11、转轴；12、换向器；13、换向盘；2、电机盖体；21、碳刷；211、主体部；212、接触部；213、限制槽；214、压接部；22、连接件；221、连接杆；222、连接板；223、引导孔；224、压簧；23、限位孔；24、引线；25、电机后盖；26、风扇；3、模具体；31、模具腔；4、液压缸；5、旋转电机；6、压制模具；61、手指气缸；62、第一连接杆；63、第二连接杆；64、第一连杆；65、第二连杆；66、第一夹杆；67、第二夹杆；7、伸缩气缸；71、压板；72、压环；721、第一凸环；722、第二凸环。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1至图3，一种耐磨损高负载微型有刷电机，包括电机壳体1和电机盖体2，电机盖体2电机壳体1的一端通过螺栓可拆卸连接。电机壳体1内转动连接有转轴11，转轴11上则固定连接有两个换向器12，两个换向器12均呈近似半圆形。每个换向器12上均一体成型有一个换向盘13，两个换向盘13远离换向器12的一端平齐。电机盖体2上则连接有两组碳刷21，碳刷21与换向盘13远离换向器12的一端抵触。
通过换向盘13的设置，将换向器12与碳刷21的接触面由圆弧面改为了平面，降低了接触面的加工难度，进而能够保证接触面的光滑度，以减少碳刷21磨损，且换向盘13相对换向器12而言，受转轴11跳动的影响较小，故可进一步降低碳刷21的磨损。也因为换向盘13的设置，碳刷21由传统的沿转轴11径向设置变为了沿转轴11轴向设置，能够降低碳刷21的装配难度。此外换向盘13能够起到惯量环的作用，增加转轴11的转动惯量，进而在功率相同的情况下，增加电机的负载。
具体地，碳刷21包括一体成型的主体部211和接触部212，接触部212适于与换向盘13抵触，接触部212的截面形状为圆弧形。接触部212的轴线穿过转轴11的轴线，以使接触部212与换向盘13之间为线接触。
主体部211上还设有连接件22，连接件22包括一体成型的连接板222和连接杆221，连接板222与主体部211连接，电机盖体2上沿自身轴向设有限位孔23，连接杆221插于限位孔23内，限位孔23与连接杆221相适配，即限位孔23与连接杆221的形状和尺寸相同，限位孔23与连接杆221之间可以是过渡配合或间隙配合。连接杆221的截面为非圆形，以阻止连接杆221相对限位孔23转动。连接杆221上套设有压簧224，压簧224的一端与碳刷21抵触，另一端与电机盖体2抵触，以对碳刷21施加弹力，使得碳刷21保持与换向盘13抵触。
进一步，连接板222在碳刷21成型时被预埋于主体部211内。主体部211上设有限制槽213，部分连接杆221位于限位槽内，限位槽的底部一体成型有压接部214，连接板222位于压接部214与主体部211之间，压簧224的一端位于限制槽213内，且与压接部214抵触。
具体地，连接杆221内设有引导孔223，引导孔223贯穿连接板222，引导孔223内穿设有引线24，引线24穿过连接板222的一端与碳刷21连接。
此外，电机壳体1远离电机盖体2的一端连接有电机后盖25，转轴11上连接有风扇26，风扇26位于电机后盖25内。风扇26在便于对电机进行散热的同事，也能够增加转轴11的转动惯量，进一步提升电机的负载。
工作原理：通过换向盘13的设置，将换向器12与碳刷21的接触面由圆弧面改为了平面，降低了接触面的加工难度，进而能够保证接触面的光滑度，以减少碳刷21磨损，且换向盘13相对换向器12而言，受转轴11跳动的影响较小，故可进一步降低碳刷21的磨损，此外换向盘13能够起到惯量环的作用，增加转轴11的转动惯量，进而在功率相同的情况下，增加电机的负载。通过接触部212与主体部211的设置，接触部212与换向盘13之间的接触为线接触，能够减少接触面积，进而减少磨损。通过换向盘13的设置，碳刷21由传统的沿转轴11径向设置变为了沿转轴11轴向设置，能够降低碳刷21的装配难度，同时换向器12的轴向尺寸可以减小，故不会增加电机本身的长度。
通过连接板222和连接杆221的设置，连接板222与碳刷21一体压铸成型，同时连接杆221直接与电机盖体2连接，简化了碳刷21与电机盖体2的连接方式，减少了使用空间。通过引导孔223的设置，引线24直接穿过引导孔223与碳刷21连接，一方面能够对引线24进行保护，另一方面能够保障引线24与碳刷21的可靠连接，同时便于引线24的梳理。
一种碳刷制造工艺，包括如下步骤：
S1、将碳粉放入模具内；
S2、将连接板222放入碳粉内，并固定好位置；
S3、模具进行加热，同时对碳粉压制以使碳刷21成型；
S4、取出带有连接板222的碳刷21。
参照图4至图6，碳刷21制造时采用压铸设备，压铸设备包括压铸机构和模具体3，模具体3上设有若干个模具腔31，用于容纳碳粉，模具体3内安装有加热管，适于对模具腔31内的碳粉进行加热。
压铸机构包括液压缸4、旋转电机5和压制模具6，液压缸4固定连接于地面上，液压缸4的活动端与旋转电机5固定连接，旋转电机5的输出端与压制模具6固定连接。压制模具6上固定连接有手指气缸61，手指气缸61具有两个夹爪，一个夹爪上固定连接有第一连接杆62，另一个夹爪上连接有第二连接杆63。第一连接杆62和第二连接杆63还平行设置有多个，多个第一连接杆62上固定连接有同一个第一连杆64，多个第二连接杆63上固定连接有同一个第二连杆65，第一连杆64和第二连杆65均设有多个，本实施例中为两个。每个第一连接杆62上均固定连接有多个第一夹杆66，每个第二连接杆63上均固定连接有多个第二夹杆67，第一夹杆66与第二夹杆67配合能够夹住连接杆221。一个第一夹杆66与一个第二夹杆67为一组，第一夹杆66和第二夹杆67的组数与模具腔31的数量相同，且一一对应。
工作时，手指气缸61的两个夹爪先张开，操作人员将穿有引线24的连接杆221放入，随后手指气缸61的两个夹爪夹紧，使得第一连接杆62和第二连接杆63相对移动而将连接杆221夹紧。
压制模具6上还固定连接有伸缩气缸7，伸缩气缸7的活动端穿过压制模具6并固定连接有压板71，压板71的底部则固定连接有多个压环72，压环72数量与模具腔31的数量相同，且一一对应，同时每组第一夹杆66和第二夹杆67自一个压环72内穿过。压环72包括一体成型的第一凸环721和第二凸环722，第一凸环721的底面低于第二凸环722，以便成型出限制槽213。压制模具6和压板71上均设有供第一夹杆66和第二夹杆67穿过的通孔。
工作时，液压缸4的活动端伸出，带动旋转电机5上移，随后旋转电机5启动，带动压制模具6转动至竖直状态，此时手指气缸61的两个夹爪先张开，操作人员将穿有引线24的连接杆221放入，随后手指气缸61的两个夹爪夹紧，使得第一连接杆62和第二连接杆63相对移动而将连接杆221夹紧。
与此同时，操作人员在模具腔31内放置碳粉，然后旋转电机5的输出端带动压制模具6转动至水平状态，而液压缸4的活动端也缩回，使得连接板222插于碳粉内。随后伸缩气缸7的活动端伸出，带动压环72下压，将碳刷21压铸成型，同时也使得连接板222与碳刷21固定连接，引线24的一端也被固结于碳刷21内。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (1)
1.一种微型有刷电机碳刷制造工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将碳粉放入模具内；
S2、将连接板(222)放入碳粉内，并固定好位置；
S3、模具进行加热，同时对碳粉压制以使碳刷(21)成型；
S4、取出带有连接板(222)的碳刷(21)；
所述碳刷(21)包括一体成型的主体部(211)和接触部(212)，所述接触部(212)的截面形状为圆弧形，所述主体部(211)上还设有连接件(22)，所述连接件(22)包括相互连接的连接板(222)和连接杆(221)，所述连接板(222)在碳刷(21)成型时被预埋于主体部(211)内，所述主体部(211)上设有限制槽(213)，部分所述连接杆(221)位于限位槽内，所述限位槽的底部设有压接部(214)，所述连接板(222)位于压接部(214)与主体部(211)之间，压簧(224)的一端位于限制槽(213)内，且与压接部(214)抵触，所述连接杆(221)内设有引导孔(223)，所述引导孔(223)贯穿连接板(222)，所述引导孔(223)内穿设有引线(24)，所述引线(24)与碳刷(21)连接，所述连接杆(221)的截面为非圆形，以阻止连接杆(221)相对限位孔(23)转动；
碳刷(21)制造时采用压铸设备，所述压铸设备包括压铸机构和模具体(3)，所述模具体(3)上设有若干个模具腔(31)，用于容纳碳粉，模具体(3)内安装有加热管，适于对模具腔(31)内的碳粉进行加热；
所述压铸机构包括液压缸(4)、旋转电机(5)和压制模具(6)，所述液压缸(4)固定连接于地面上，所述液压缸(4)的活动端与旋转电机(5)固定连接，所述旋转电机(5)的输出端与压制模具(6)固定连接；
所述压制模具(6)上固定连接有手指气缸(61)，所述手指气缸(61)具有两个夹爪，一个所述夹爪上固定连接有第一连接杆(62)，另一个所述夹爪上连接有第二连接杆(63)；
所述第一连接杆(62)和第二连接杆(63)还平行设置有多个，多个所述第一连接杆(62)上固定连接有同一个第一连杆(64)，多个所述第二连接杆(63)上固定连接有同一个第二连杆(65)，所述第一连杆(64)和第二连杆(65)均设有多个；
每个所述第一连接杆(62)上均固定连接有多个第一夹杆(66)，每个所述第二连接杆(63)上均固定连接有多个第二夹杆(67)，所述第一夹杆(66)与第二夹杆(67)配合能够夹住连接杆(221)；
一个所述第一夹杆(66)与一个第二夹杆(67)为一组，第一夹杆(66)和第二夹杆(67)、的组数与模具腔(31)的数量相同，且一一对应；
所述压制模具(6)上还固定连接有伸缩气缸(7)，所述伸缩气缸(7)的活动端穿过压制模具(6)并固定连接有压板(71)，所述压板(71)的底部则固定连接有多个压环(72)，所述压环(72)数量与模具腔(31)的数量相同，且一一对应，同时每组第一夹杆(66)和第二夹杆(67)自一个压环(72)内穿过，压环(72)包括一体成型的第一凸环(721)和第二凸环(722)，所述第一凸环(721)的底面低于第二凸环(722)，以便成型出限制槽(213)，所述压制模具(6)和压板(71)上均设有供第一夹杆(66)和第二夹杆(67)穿过的通孔。
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