CN204030224U - 碳刷架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碳刷架，其技术方案要点是包括安装座，所述安装座两侧固接有刷盒，刷盒内设有碳刷空腔，所述刷盒侧壁设有滑槽，滑槽内滑移连接有滑条，滑条一端与碳刷之间设有弹性部件并固接有齿条，齿条长度大于弹性部件的压缩长度，滑条与碳刷通过弹性部件连接，刷盒上固接有延伸架，延伸架上固接有电机，电机上固接有齿轮，齿轮与齿条啮合，所述刷盒内设有用于控制电机工作的控制电路。本实用新型适能够在温度过高时自动弹回碳刷。

Description

碳刷架

技术领域

本实用新型涉及一种中心集电器配件,更具体地说，它涉及一种碳刷架。

背景技术

随着中国机械装备工业的飞速发展，大型移动供电设备的应用越来越广泛，而且设备的智能化手段越来越高，对设备控制的精准度也越来越高，因此传输的要求也越来越高，很多场合需要用光纤来实现，但是众所周知光纤是不能打折的，这就使得旋转传输信号需要特定的设备，为此中心集电器孕育而生。

目前，市场上的中心集电器，包括旋转轴和碳刷架，旋转轴上固接有集电环，碳刷架包括安装座，所述安装座两侧固接有刷盒，刷盒内设有碳刷空腔，刷盒内所诉可拆卸连接有碳刷，碳刷与集电环抵接，集电环在旋转时与碳刷摩擦，会产生热量，同时集电环上会有碳粉残留，当温度到达一定程度时，碳刷依旧和集电环抵接，会发生短路或燃烧现象。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够在温度过高时自动收回碳刷的碳刷架。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，包括安装座，所述安装座两侧固接有刷盒，刷盒内设有碳刷空腔，所述刷盒侧壁设有滑槽，滑槽内滑移连接有滑条，滑条一端与碳刷之间设有弹性部件并固接有齿条，齿条长度大于弹性部件的压缩长度，滑条与碳刷通过弹性部件连接，刷盒上固接有延伸架，延伸架上固接有电机，电机上固接有齿轮，齿轮与齿条啮合，所述刷盒内设有用于控制电机工作的控制电路；

所述控制电路包括：

热量检测单元，检测碳刷的温度并在其输出端输出一控制信号；

电机控制单元，具有输入端以及输出端，其中输入端耦接至所述热量检测单元的输出端以接收该控制信号，输出端耦接至所述电机的电源接线端。

较佳的，热量检测单元包括：

检测部，具有第一输出端，输出第一电位信号，以及第二输出端，输出第二电位信号；

比较部，具有同相输入端、反相输入端以及输出端，其中同相输入端耦接至所述第二输出端，反相输入端耦接至所述第一输入端，输出端输出控制信号。

较佳的，检测部包括：

第一分压部，由一第一电阻与一热敏电阻串联构成；

第二分压部，由一第二电阻与一第三电阻串联构成。

较佳的，电机控制单元包括：

正转控制部，具有输入端、负输出端以及正输出端，其中输入端耦接于所述热量检测单元的输出端，负输出端与电机的电源接线端的负极连接；

反转控制部，具有输入端、负输出端以及正输出端，其中输入端耦接于所述热量检测单元的输出端，正输出端与电机的电源接线端的负极连接；

切换开关，具有固定触点、第一活动触点以及第二活动触点，所述固定触点耦接至所述电机的电源接线端的正极，所述第一活动触点耦接至所述正转控制部的正输出端，第二活动触点耦接至所述反转控制部的负输出端。

较佳的，正转控制部包括：

一三极管，其基极耦接于所述热量检测单元的输出端，发射极耦接于所述第一活动触点，

一第一电源，其正极与所述三极管的集电极连接，其负极耦接于所述负输出端。

一反向器，其输入端耦接于所述热量检测单元的输出端，输出端耦接于所述三极管的基极。

较佳的，延伸架靠近齿条一侧设有行程槽，行程槽顶壁和底壁各设有一行程开关，滑条上一体设有行程块，行程块滑移连接于行程槽内。

本实用新型相对现有技术相比具有：刷盒侧壁设有滑槽，滑槽内滑移连接有滑条，滑条一端与碳刷之间设有弹性部件并固接有齿条，齿条长度大于弹性部件的压缩长度，滑条与碳刷通过弹性部件连接，刷盒上固接有延伸架，延伸架上固接有电机，电机上固接有齿轮，齿轮与齿条啮合，所述刷盒内设有用于控制电机工作的控制电路。集电环在旋转时与碳刷摩擦，产生热量，热量通过碳刷传递给控制电路，当达到一定温度时，控制电路控制电机工作，从而使碳刷与集电环分离；当碳刷冷却到一定温度时，控制电路再通过电机驱动碳刷与集电环抵接。

附图说明

图1为本实用新型碳刷架结构示意图；

图2为刷盒剖视图；

图3为图2中A部放大图；

图4为图2中B部放大图；

图5为碳刷收回时刷盒剖视图；

图6为控制电路图；

图7为热量检测单元电路图；

图8为热量检测单元的分压部电路图；

图9为电机控制单元电路图；

图10为控制电路图二。

附图标记：1、电机，2、安装座，3、刷盒，31、滑条，311、行程块，32、齿轮，33、齿条，34、延伸架，341、行程槽，4、弹簧，5、碳刷。

具体实施方式

参照图1至图10对本实用新型碳刷架实施例做进一步说明。

一种碳刷5架，包括安装座2，所述安装座2两侧固接有刷盒3，刷盒3内设有碳刷5空腔，如图2所示，所述刷盒3侧壁设有滑槽，滑槽内滑移连接有滑条31，滑条31一端与碳刷5之间设有弹性部件并固接有齿条33，齿条33长度大于弹性部件的压缩长度，滑条31与碳刷5通过弹性部件连接，如图1所示，刷盒3上固接有延伸架34，延伸架34上固接有电机1，电机1上固接有齿轮32，齿轮32与齿条33啮合，回看图2，热敏电阻Rt设置在碳刷5出口处，可以与碳刷5抵接，使传热性能更好。热量可以通过碳刷5传递给热敏电阻Rt，当达到一定温度时，控制电路控制电机1工作，电机1带动齿轮32，齿轮32带动齿条33，齿条33带动滑条31，当弹簧4恢复原长后带动碳刷5，从而使碳刷5与集电环分离；当碳刷5和热敏电阻Rt冷却到原来温度时，控制电路再通过电机1驱动碳刷5与集电环抵接。

参见图5，刷盒3内设有用于控制电机1工作的控制电路，控制电路包括热量检测单元100以及电机1控制单元200。热量检测单元100，用来检测碳刷5的温度，然后在其输出端输出一控制信号；电机1控制单元300，具有输入端以及输出端，其中输入端耦接至所述热量检测单元的输出端以接收该控制信号，输出端耦接至所述电机1的电源接线端。在温度正常时，热量检测单元100输出一个低电位信号，电机1控制单元200的输入端接收到一个低电位信号，输出端输出一个断路控制信号，电机1不工作，而齿轮32固接在电机1上，齿轮32不动，也就卡住齿条33不动，使得滑条31不动，碳刷5正常工作。

碳刷5与集电环抵接，集电环在旋转时与碳刷5摩擦，产生热量，热量传递给热敏电阻Rt，热敏电阻Rt温度升高到一定程度时，热量检测单元100输出端输出一个高电位信号，电机1控制单元200的输入端接收到一个高电位信号，输出端也就输出一个通路控制信号，电机1工作，通过电机1轴的传动来带动齿轮32转动，齿轮32带动滑条31滑出，使得碳刷5与集电环分开。

参见图6，热量检测单元分100为检测部110、比较部120两个部分。检测部110为一个电桥，如图7所示，电桥分为：第一分压部111，由热敏电阻Rt和第一电阻R1串联构成；第二分压部112，由第二电阻R2和第三电阻R3串联构成。其中，第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3的阻值相等，电桥由热敏电阻Rt、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3依次串联构成，一个VCC电源耦接至热敏电阻Rt和第一电阻R1之间，接地端耦接至第二电阻R2和第三电阻R3之间，VCC电源为5V。第一输出端耦接至热敏电阻Rt与第一电阻R1之间，用来输出检测到的第一电位信号，第二输出端耦接至第二电阻R2与第三电阻R3之间，用来输出检测到的第二电位信号。

回看图6，比较部120是一个运算放大器，型号为LM358，它具有：一个同相输入端a，耦接至检测部的第二输出端；一个反相输入端b，耦接在检测部的第一输入端；一个输出端，用来输出高、低电位的控制信号。

碳刷5温度不高时，热敏电阻Rt阻值较小，检测部110的第一输出端输出高电位信号，输入到运算放大器的反相输入端b，此时第二输出端输出一个高电位信号，输入到同相输入端a，运算放大器的输出端输出一个低电位控制信号。当碳刷5温度快到危险温度时，热敏电阻Rt阻值较大，检测部110的第一输出端输出一个低电位信号，输入到运算放大器的反相输入端b，此时第二输出端输出一个高电位信号，输入到同相输入端a，运算放大器的输出端就能输出一个高电位控制信号。这样就能通过热敏电阻Rt来实现对电机1控制单元300自动控制的目的。

电机1控制单元200分为正转控制部210、反转控制部320以及切换开关230三个部分。正转控制部210包括： 一个NPN型三极管，其基极耦接在热量检测单元100的输出端上； 一个第一电源Ea，其正极和三极管的集电极连接，其负极耦接至电机1的电源接线端的负极；反转控制部220包括：一个NPN型三极管，其发射极耦接在电机1的电源接线端的负极；一个第二电源Eb，其正极和三极管的集电极连接； 一个反相器，型号为CD4001，其输入端耦接至热量检测单元100的输出端，输出端耦接在三极管的基极上；一个切换开关230具有：一个固定触点S0，耦接至电机1的电源接线端的正极；一个第一活动触点S1，耦接至正转控制部210三极管的发射极；一个第二活动触点S2，耦接至第二电源Eb的负极。

延伸架34靠近齿条33一侧设有行程槽341，行程槽341顶壁和底壁各设有一行程开关，滑条31上一体设有行程块311，行程块311滑移连接于行程槽341内。这两个行程开关构成电机1控制单元中的切换开关230，用来控制电机1工作并实现电机1的正反转。碳刷5温度不高时，此时第一行程开关K1的固定触点S0和第一活动触点S1接触，正转控制部210的电路形成一个回路，但由于热量检测单元100的输出端输出的是低电位信号，而使得正转控制部210的三极管无法导通，电机1不工作。当碳刷5温度快到危险温度时，热量检测单元100输出端输出高电位信号，正转控制部210的三极管导通，电机1工作，带动齿轮32，从而使滑条31滑出，碳刷5与集电环分开，滑条31滑出时，行程块311碰到第二行程开关K2的第二活动触点S2，使得第二活动触点S2和固定触点S0接触，并且第一行程开关K1的第一活动触点S1与固定触点S0断开，此时反转控制部220的电路构成回路，但由于热量检测单元100输出端和反转控制部220之间耦接有反相器，使得热量检测单元100输出的高电位信号偏转为低电位信号，反转控制部220的三极管无法导通，电机1也不工作。热敏电阻Rt降温，到达原来的温度，热敏检测单元100的输出端输出低电位信号，经反相器偏转后得到一个高电位信号，此时反转控制部220的三极管导通，反转控制部220的电机1中有电流经过而且电流的流向与碳刷5温度高时相反，从而使得电机1反转，滑条31滑入，触碰第一行程开关K1，使得第一行程开关K1的第一活动触点S1与固定触点S0接触，并且第二行程开关K2的第二活动触点S2与固定触点S0断开，反转控制部220处于断路状态，而正转控制部210的电路构成回路。但是由于此时正转控制部210的三极管输入的是热量检测单元100输出的低电位信号，三极管无法导通，即正转控制部210的回路中此时无电流，电机1也就不工作，碳刷5处于工作位置。

参见图10，热量检测单元100可以采用图10的实施方案，检测部由热敏电阻Rt和定值电阻R2串联而成，输出端耦接至热敏电阻Rt与定值电阻R2之间，用来输出检测到的电位信号，一个VCC电源至热敏电阻Rt，接地端耦接至定值电阻R2，VCC电源为5V。比较部是一个稳压器，型号为TL431，它具有：参考极a，耦接至检测部的输出端；一个VCC电源耦接至阳极，接地端耦接至阴极；一个输出端耦接至电源与阳极之间，用来输出高、低电位的控制信号。

碳刷5温度不高时，热敏电阻Rt阻值较小，检测部出端输出高电位信号，输入到稳压器，稳压器的输出端输出一个低电位控制信号。当碳刷5温度快到危险温度时，热敏电阻Rt阻值较大，检测部输出端输出一个低电位信号，输入到稳压器，稳压器的输出端就能输出一个高电位控制信号。这样同样能通过热敏电阻Rt来实现对电机1控制单元200自动控制的目的。

还可以将热量检测单元100换成温控开关，来控制滑条31滑出，从而使碳刷5与集电环分离，当温度回归正常后可以通过手动使碳刷5与集电环再度抵接，继续工作。

Claims (7)

1.一种碳刷架，包括安装座，所述安装座两侧固接有刷盒，刷盒内设有碳刷空腔，其特征是：所述刷盒侧壁设有滑槽，滑槽内滑移连接有滑条，滑条一端与碳刷之间设有弹性部件并固接有齿条，齿条长度大于弹性部件的压缩长度，滑条与碳刷通过弹性部件连接，刷盒上固接有延伸架，延伸架上固接有电机，电机上固接有齿轮，齿轮与齿条啮合，所述刷盒内设有用于控制电机工作的控制电路，

所述控制电路包括：

热量检测单元，检测碳刷的温度并在其输出端输出一控制信号；

电机控制单元，具有输入端以及输出端，其中输入端耦接至所述热量检测单元的输出端以接收该控制信号，输出端耦接至所述电机的电源接线端。

2.根据权利要求1所述的碳刷架，其特征是：所示热量检测单元包括：

检测部，具有第一输出端，输出第一电位信号，以及第二输出端，输出第二电位信号；

比较部，具有同相输入端、反相输入端以及输出端，其中同相输入端耦接至所述第二输出端，反相输入端耦接至所述第一输入端，输出端输出控制信号。

3.根据权利要求2所述的碳刷架，其特征是：所述检测部包括：

第一分压部，由一第一电阻与一热敏电阻串联构成；

第二分压部，由一第二电阻与一第三电阻串联构成。

4.根据权利要求1所述的碳刷架，其特征是：所述电机控制单元包括：

正转控制部，具有输入端、负输出端以及正输出端，其中输入端耦接于所述热量检测单元的输出端，负输出端与电机的电源接线端的负极连接；

反转控制部，具有输入端、负输出端以及正输出端，其中输入端耦接于所述热量检测单元的输出端，正输出端与电机的电源接线端的负极连接；

切换开关，具有固定触点、第一活动触点以及第二活动触点，所述固定触点耦接至所述电机的电源接线端的正极，所述第一活动触点耦接至所述正转控制部的正输出端，第二活动触点耦接至所述反转控制部的负输出端。

5.根据权利要求4所述的碳刷架，其特征是：所述正转控制部包括：

一三极管，其基极耦接于所述热量检测单元的输出端，发射极耦接于所述第一活动触点，

一第一电源，其正极与所述三极管的集电极连接，其负极耦接于所述负输出端。

6.根据权利要求4所述的碳刷架，其特征是：所述反转控制部包括：

一三极管，其发射极耦接于所述电机的电源接线端的负极；

一第二电源，其正极与所述三极管的集电极连接，其负极耦接于所述负输出端；

一反向器，其输入端耦接于所述热量检测单元的输出端，输出端耦接于所述三极管的基极。

7.根据权利要求4所述的碳刷架，其特征是：所述切换开关为行程开关，延伸架靠近齿条一侧设有行程槽，行程槽顶壁和底壁各设有一行程开关，滑条上一体设有行程块，行程块滑移连接于行程槽内。