CN207819720U - 一种防腐蚀的直流有刷电机及流量计量仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防腐蚀的直流有刷电机，解决了现有技术中直流有刷电机防腐性能差的技术问题，本实用新型中防腐蚀的直流有刷电机，包括定子组件、转子组件和支撑端盖组件，所述转子组件包括电枢铁芯和换向器，所述定子组件包括机壳、安装在机壳上的第一轴承及磁环，所述支撑端盖组件包括端盖、安装在端盖上的第二轴承和电刷，所述第一轴承和第二轴承均为不锈钢粉末冶金轴承，所述换向器包括无氧铜基材和电镀在所述无氧铜基材外表面上的防腐层，所述电刷为以锌白铜为基材的钯合金电刷，所述电枢铁芯的表面、机壳的表面和端盖的表面均设有防腐膜。此外，本实用新型还公开了一种采用上述直流有刷电机的流量计量仪表。

Description

一种防腐蚀的直流有刷电机及流量计量仪表

【技术领域】

本实用新型涉及流量计量仪表技术领域，尤其涉及一种防腐蚀的直流有刷电机及流量计量仪表。

【背景技术】

随着人们生活水平的提高及流量计量仪表的普及，人们对流量计量仪表的安全性、可靠性、免维护性提出了更高要求。流量计量仪表包括壳体和安装在壳体内部用于控制燃气/液体通断的电机阀，电机阀包括提供动力源的直流有刷电机，流量计量仪表工作时，燃气会与直流有刷电机产生接触。从近年来，计量仪表失效统计数据来看，电机阀引起的失效居前三，而电机阀的失效90％以上是由于电机被腐蚀导致的。因此，电机的耐腐蚀性与电机阀的可靠性密切相关，也影响着人们在日常生活中的用气安全。

电机失效的主要表现为三种：一、电枢铁芯与燃气中水汽、硫化氢等成分发生了化学反应而生成了腐蚀，腐蚀物质填充到电枢铁芯与磁环的间隙里，导致电机的转子组件阻力增大，当转子组件阻力增大到启动力矩极限时，则电机就会被卡死，无法正常启动。二、轴承采用铜基粉末冶金，铜基粉末冶金材料的化学活性较强，会在燃气中硫化氢与水气的共同作用下产生腐蚀，导致转子的输出轴和轴承发生抱死；三、换向器多采用铜镀，镶银或直接以铜片作为生产材料，抗腐蚀能力差，换向器滑动接触面易发生腐蚀，腐蚀后轻者增加了换向器与电刷之间的接触电阻，导致关阀不严现象的发生，严重的出现开路现象，导致电机阀不能正常开关阀，四、电刷直接采用锌白铜制作，或在电刷与换向器的接触部份镶嵌银合金，锌白铜会与硫化氢长期接触后会在其表面产生一个氧化膜，增加了电刷与换向器之间的接触电阻，银合金可以降低电刷与换向器之间的接触电阻，但其与硫化氢接触后会生产黑色不导电的硫化银，导致电机开路现场的发生。由此可知，现有技术中的电机耐腐蚀性较差，易造成电机的失效，虽然在现有技术当中，部分厂家已对电机进行了保护，例如采用全密封方式。但在实际使用过程中，效果并不明显，电机仍出现不同程度的腐蚀。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种防腐蚀的直流有刷电机，能够有效提高直流有刷电机的耐腐蚀性能，延长直流有刷电机的使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种防腐蚀的直流有刷电机，包括定子组件、转子组件和支撑端盖组件，所述转子组件包括电枢铁芯和换向器，所述定子组件包括机壳、安装在机壳上的第一轴承及磁环，所述支撑端盖组件包括端盖、安装在端盖上的第二轴承和电刷，所述第一轴承和第二轴承均为不锈钢粉末冶金轴承，所述换向器包括无氧铜基材和电镀在所述无氧铜基材外表面上的防腐层，所述电刷为以锌白铜为基材的钯合金电刷，所述电枢铁芯的表面、机壳的表面和端盖的表面均设有防腐膜。

进一步的，所述防腐层包括银铜镍合金镀层、金银镀层和金镀层，所述银铜镍合金镀层电镀在所述无氧铜基材的表面，所述金银镀层电镀在所述银铜镍合金镀层和金镀层之间。

进一步的，所述第一轴承和第二轴承均采用金相组织为铁素体的不锈钢粉末冶金轴承。

更进一步的，所述第一轴承和第二轴承的孔隙中均通过高压注油工艺注有润滑油。

进一步的，所述电枢铁芯由多个硅钢片自叠铆构成。

进一步的，所述电刷包括锌白铜合金基体和嵌合在所述锌白铜合金基体上的钯合金嵌合部，所述钯合金嵌合部位于所述锌白铜合金基体和换向器的接触部之间。

进一步的，所述防腐膜为通过电镀工艺形成的镀彩锌层或者通过电泳工艺涂覆的树脂层。

进一步的，所述磁环为铁氧体硬磁环。

本实用新型还公开了一种流量计量仪表，包括上述任一技术方案所述的直流有刷电机。

本实用新型的有益效果：

本实用新型公开的直流有刷电机中的第一轴承和第二轴承均为不锈钢粉末冶金轴承，不锈钢粉末冶金轴承的化学活性较弱，不易发生化学腐蚀，避免了轴承与输出轴发生抱死；换向器包括无氧铜基材和电镀在无氧铜基材外表面上的防腐层，无氧层基材的选择可以提高防腐层的电镀质量，以使防腐层可以对无氧层基材起到更好地保护作用，避免无氧铜基材发生腐蚀而影响换向器正常运转；电刷为以锌白铜为基材的钯合金电刷，如此设计，既能提高电刷的抗腐蚀性能，又能提高电刷的导电性能；电枢铁芯的表面、机壳的表面和端盖的表面均设有防腐膜，以此对电枢铁芯、机壳和端盖进行有效防护，避免三者因发生化学腐蚀而发生损坏。由此可知，本实用新型中通过对第一轴承、第二轴承、换向器、电刷、电枢铁芯、机壳和端盖等零部件进行选材和表面工艺处理后，可以提高第一轴承、第二轴承、换向器、电刷、电枢铁芯、机壳和端盖等零部件的抗腐蚀性能，解决了直流有刷电机在实际使用环境中会出现卡死、运转阻力增大或电机内阻增大的问题，有效延长了直流有刷电机的使用寿命。

防腐层包括银铜镍合金镀层、金银镀层和金镀层，银铜镍合金镀层电镀在无氧铜基材的表面，金银镀层电镀在银铜镍合金镀层和金镀层之间。银铜镍合金镀层可以提供较强的附着力，同时也不会和无氧铜基材产生化学反应，金银镀层电镀在银铜镍合金镀层和金镀层之间，可以起到连接过渡作用，以提高金镀层的电镀质量；此外，由于本方案中的防腐层包括银铜镍合金镀层、金银镀层和金镀层三重防腐镀层，因此可进一步提高防腐层的整体防腐性能，有效延长了换向器的使用寿命。

第一轴承和第二轴承均采用金相组织为铁素体的不锈钢粉末冶金轴承。如此设计，能够提高两个轴承的耐酸腐蚀性和耐磨性。

第一轴承和第二轴承的孔隙中均通过高压注油工艺注有润滑油。在电机工作时，由于输出轴转动的抽吸作用和摩擦发热，使两个轴承与润滑油受热膨胀，把润滑油挤出孔隙，进而对摩擦表面起润滑作用，两个轴承冷却后，润滑油又被吸回孔隙中，从而可保证两个轴承在较长时间内不需要添加润滑油。

电枢铁芯由多个硅钢片自叠铆构成。如此设计，可便于后续防腐膜的电镀处理。

电刷包括锌白铜合金基体和嵌合在锌白铜合金基体上的钯合金嵌合部，钯合金嵌合部位于锌白铜合金基体和换向器之间。由于锌白铜合金具有良好的抗腐蚀性能，因此锌白铜合金基体也具有较强的抗腐蚀性能，同时由于钯合金具有良好的导电性能，因此钯合金嵌合部的导电性能也好，钯合金嵌合部设置在锌白铜合金基体和换向器之间，可以提高电刷与换向器之间的电接触性能。

磁环为铁氧体硬磁环。如此能够有效抑制环境中的电磁干扰。

本实用新型的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的阐述。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型优选实施例中直流有刷电机的结构示意图；

图2为本实用新型优选实施例中换向器的结构示意图；

图3为图2中A的局部放大示意图；

图4为本实用新型优选实施例中电刷的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本优选实施例中的直流有刷电机包括定子组件、转子组件和支撑端盖组件，定子组件包括机壳1、第一轴承2和磁环3，磁环3固定在机壳1的内侧壁上，磁环3为采用注塑或烧结工艺制成的铁氧体硬磁环，如此能够有效抑制环境中的电磁干扰。机壳1的一端设有安装口，另一端设有第一安装孔，第一轴承2装配在第一安装孔内。转子组件包括电枢铁芯4、电枢绕组5、换向器6和输出轴7，电枢绕组5绕装在电枢铁芯4上，电枢绕组5的两端与换向器6连接，电枢铁芯4、换向器6固定在输出轴7上。支撑端盖组件包括端盖8、电刷9和第二轴承10，端盖8安装在机壳1的安装口处，电刷9安装在端盖8上并与换向器6电接触，端盖8上设有第二安装孔，第二轴承10装配在第二安装孔内，输出轴7的两端分别与第一轴承2和第二轴承10滑动联接。

本优选实施例中的第一轴承2和第二轴承10均为不锈钢粉末冶金轴承，也就是第一轴承2和第二轴承10均为不锈钢粉末冶金制件，不锈钢粉末冶金轴承的化学活性较弱，不易发生化学腐蚀，因此避免了第一轴承2和第二轴承10与输出轴7发生抱死。优选的，本实施例中的第一轴承2和第二轴承10均采用金相组织为铁素体的不锈钢粉末冶金轴承。如此设计，能够进一步提高两个轴承的耐酸腐蚀性和耐磨性。

由于不锈钢粉末冶金轴承在加工成型后会存在许多孔隙，本实施例中的第一轴承2和第二轴承10的孔隙中均通过高压注油工艺注有润滑油。如此一来，在电机工作时，由于输出轴7转动的抽吸作用和摩擦发热，使第一轴承2、第二轴承10和润滑油受热膨胀，把润滑油挤出孔隙，进而对摩擦表面起润滑作用，待第一轴承2和第二轴承10冷却后，润滑油又被吸回孔隙中，从而可保证两个轴承在较长时间内不需要添加润滑油。

如图2和图3所示，本优选实施例中的换向器6包括无氧铜基材60和电镀在无氧铜基材外表面上的防腐层，无氧层基材60的选择可以提高防腐层的电镀质量，以使防腐层可以对无氧层基材60起到更好地保护作用，避免无氧铜基材60发生腐蚀而影响换向器6正常运转。具体的，本实施例中的防腐层包括银铜镍合金镀层61、金银镀层62和金镀层63，银铜镍合金镀层61电镀在无氧铜基材60的表面，金银镀层62电镀在银铜镍合金镀层61和金镀层63之间。银铜镍合金镀层61可以提供较强的附着力，金银镀层62可以起到连接过渡作用，以提高金镀层63的电镀的附着力；此外，由于本方案中的防腐层包括银铜镍合金镀层61、金银镀层62和金镀层63三重防腐镀层，因此可进一步提高防腐层的整体防腐性能，有效延长了换向器6的使用寿命。

如图4所示，本实施例中的电刷9为以锌白铜为基材的钯合金电刷，具体的，电刷9包括锌白铜合金基体91和嵌合在锌白铜合金基体91上的钯合金嵌合部92，钯合金嵌合部92位于锌白铜合金基体91与换向器6的接触部之间。由于锌白铜合金具有良好的抗腐蚀性能，因此锌白铜合金基体91也具有较强的抗腐蚀性能，同时由于钯合金具有良好的导电性能及耐硫化氢腐蚀性能，因此可以提高电刷9与换向器6之间的电接触性能。

本优选实施例中的电枢铁芯4由多个硅钢片自叠铆构成，电枢铁芯4的表面设有防腐膜，防腐膜可对电枢铁芯进行有效防护，避免了电枢铁芯因发生化学腐蚀而生成腐蚀物质，从而避免了电机发生卡死的现象。本优选实施例中的防腐膜为通过电镀工艺形成的镀彩锌层或者通过电泳工艺涂覆的树脂层。需要说明的是：当防腐膜为镀彩锌层时，电枢铁芯4采用叠铆工艺制成可降低电镀彩锌层的难度。

另外，本优选实施例中机壳1的表面和端盖8的表面上均设有防腐膜，防腐膜可对机壳1和端盖8进行有效防护，避免两者因发生化学腐蚀而发生损坏。本优选实施例中的防腐膜为通过电镀工艺形成的镀彩锌层或者通过电泳工艺涂覆的树脂层。

综上所述，本实施例中通过第一轴承2、第二轴承10、换向器6、电刷9、电枢铁芯4、机壳1和端盖8等零部件进行选材和表面工艺处理后，可以提高第一轴承2、第二轴承10、换向器6、电刷9、电枢铁芯4、机壳1和端盖8等零部件的抗腐蚀性能，解决了直流有刷电机在实际使用环境中会出现卡死、运转阻力增大或电机内阻增大的问题，有效延长了直流有刷电机的使用寿命。

将本实施例中的直流有刷电机放置在温度为40℃，相对湿度大于等于85％RH、硫化氢气体浓度为0.8％的环境下，进行48小时的耐腐蚀试验后，直流有刷电机的各项电气参数均在指标范围内。将本实施例中的直流有刷电机放置在温度为60℃、相对湿度为90％RH的高温高湿环境下，进行168小时的耐腐蚀试验后，直流有刷电机的各项电气参数均在指标范围内。从上述两次试验结果可知，本实施例中的直流有刷电机即使在环境条件较差的情况下，其各项电气参数仍在指标范围内。因此相比现有技术中的直流有刷电机，本实施例中的直流有刷电机的抗腐蚀性能更好。

此外，通过对市场实际使用的产品数据进行统计与分析，未做防腐处理的控制阀电机失效率较高，而本实施例中的直流有刷电机在同时期内未出现因电机腐蚀而导致电机阀失效。

本实用新型还公开了一种流量计量仪表，其包括上述所述的直流有刷电机。流量计量仪表可为燃气表或水表等。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (9)

1.一种防腐蚀的直流有刷电机，包括定子组件、转子组件和支撑端盖组件，所述转子组件包括电枢铁芯和换向器，所述定子组件包括机壳、安装在机壳上的第一轴承和磁环，所述支撑端盖组件包括端盖、安装在端盖上的第二轴承和电刷，其特征在于，所述第一轴承和第二轴承均为不锈钢粉末冶金轴承，所述换向器包括无氧铜基材和电镀在所述无氧铜基材外表面上的防腐层，所述电刷为以锌白铜为基材的钯合金电刷，所述电枢铁芯的表面、机壳的表面和端盖的表面均设有防腐膜。

2.根据权利要求1所述的防腐蚀的直流有刷电机，其特征在于，所述防腐层包括银铜镍合金镀层、金银镀层和金镀层，所述银铜镍合金镀层电镀在所述无氧铜基材的表面，所述金银镀层电镀在所述银铜镍合金镀层和金镀层之间。

3.根据权利要求1所述的防腐蚀的直流有刷电机，其特征在于，所述第一轴承和第二轴承均采用金相组织为铁素体的不锈钢粉末冶金轴承。

4.根据权利要求3所述的防腐蚀的直流有刷电机，其特征在于，所述第一轴承和第二轴承的孔隙中均通过高压注油工艺注有润滑油。

5.根据权利要求1所述的防腐蚀的直流有刷电机，其特征在于，所述电枢铁芯由多个硅钢片自叠铆构成。

6.根据权利要求1所述的防腐蚀的直流有刷电机，其特征在于，所述电刷包括锌白铜合金基体和嵌合在所述锌白铜合金基体上的钯合金嵌合部，所述钯合金嵌合部位于所述锌白铜合金基体和换向器的接触部之间。

7.根据权利要求1至6之一所述的防腐蚀的直流有刷电机，其特征在于，所述防腐膜为通过电镀工艺形成的镀彩锌层或者通过电泳工艺涂覆的树脂层。

8.根据权利要求1至6之一所述的防腐蚀的直流有刷电机，其特征在于，所述磁环为铁氧体硬磁环。

9.一种流量计量仪表，其特征在于，所述流量计量仪表还包括权利要求1至8之一所述的直流有刷电机。