CN210779408U - 电刷、集电环系统及电机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种电刷、集电环系统及电机，电刷包括基板和刷体；刷体包括具有预定曲率的电刷端面以及与电刷端面相对的安装端面；基板与安装端面贴合，基板与刷体导电连接。本申请提供的电刷包括基板和刷体两部分的分体式结构，基板与刷体的连接方式多样，组合结构也较为简单，并且刷体能够根据需要选用适应性良好的电刷材料，具有分体式结构的电刷能够具备更高的散热效率，有效提高电刷以及电机的使用寿命，降低电刷和电机的维护保养成本。

Description

电刷、集电环系统及电机

技术领域

本申请涉及电机设备领域，具体而言，本申请涉及一种电刷、集电环系统及电机。

背景技术

滚动接触导电是滑环系统或集电环系统所应用到的基本导电原理，集电环系统包括相对转动的电刷和导电环，电刷与导电环的接触电阻、电刷磨损速率、体电阻率等参数是决定滑环、集电环的性能及寿命的关键。对于处于高速旋转工作的集电环系统，需要选用耐磨性优良的电刷材料。而对于在静态接触导电或者在超低速运行工况下的集电环系统，电刷则容易发生电腐蚀、温度过高等故障，因此需要将电刷材料的抗氧化性作为主要的选用参数。传统石墨电刷体的电阻大，高温时又容易氧化，在运行后期还将持续恶化，最终导致集电环系统无法继续正常运行，因而使用寿命较短。

因此，如果选用电刷不当，会使得集电环系统容易发生故障，电机的使用寿命较短，维护保养工作繁琐，非常有必要针对不同工况选用不同的电刷以匹配导电环。

实用新型内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种电刷、集电环系统及电机，用以解决现有技术存在电刷故障率高、寿命短的技术问题。

第一个方面，本申请提供了一种电刷，包括基板和刷体；刷体包括具有预定曲率的电刷端面以及与电刷端面相对的安装端面；基板与安装端面贴合，基板与刷体导电连接。

结合第一个方面，在第一个方面的某些实现方式中，基板与刷体通过紧固件连接。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，基板中设置有若干连接沉孔，刷体中设置有与连接沉孔相对应的螺纹盲孔；紧固件为螺栓，螺栓的一端位于连接沉孔中，另一端穿过基板与螺纹盲孔连接。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，刷体中设有若干连接沉孔，基板中设置有与连接沉孔相对应的螺纹盲孔；紧固件为螺栓，螺栓的一端位于连接沉孔中，另一端穿过刷体与螺纹盲孔连接。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，电刷还包括填充块，填充块设置在连接沉孔内，填充块的一端抵接在螺栓上，另一端与基板或电刷端面平齐。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，基板为通过粉末冶金工艺形成的合金板。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，电刷还包括导电介质层，导电介质层设置在基板与安装端面之间。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，安装端面为曲面或平面。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，基板的材质为铜质；刷体的材质为银碳复合材料或铜碳复合材料。

第二个方面，本申请提供了一种集电环系统，包括集电环和如本申请第一个方面提供的电刷。

第三个方面，本申请提供了一种电机，包括如本申请第二个方面提供的集电环系统。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：

本申请提供的电刷包括基板和刷体两部分的分体式结构，基板与刷体的连接方式多样，组合结构也较为简单，并且刷体能够根据需要选用适应性良好的电刷材料，具有分体式结构的电刷能够具备更高的散热效率，有效提高电刷以及电机的使用寿命，降低电刷和电机的维护保养成本。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种电刷的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种电刷的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电刷的爆炸状态结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电刷剖面结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种设有填充块的电刷结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种电刷连接结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种电刷连接结构示意图。

附图标记说明：

100-刷体，200-基板；

110-电刷端面，120-安装端面；210-电刷瓣安装接口；

310-连接沉孔，320-螺纹盲孔，330-螺栓，340-填充块。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里可能使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

首先对本申请涉及的几个名词进行介绍和解释：

集电环系统，在电的旋转传导和信号旋转传输过程中，需要一静态导体和一旋转动态导体良好接触的系统，这种用于功率旋转传导的装置即是集电环(滑环)系统，在集电环系统中，一般把中心环称为集电环，与集电环接触的导体称为电刷。

粉末冶金，制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。

沉孔，将工件上能够使得紧固件的头部完全沉入工件内的阶梯孔，可能是通孔，也可能是盲孔，本申请中的连接沉孔是一种通孔。

盲孔，指不在工件上贯通的孔，也就是孔的一端是不通的孔。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

第一个方面，本申请提供了一种电刷，如图1所示，包括刷体100和基板200；刷体100包括具有预定曲率的电刷端面110以及与电刷端面110相对的安装端面120；基板200与安装端面120贴合，基板200与刷体100导电连接。传统的电刷为一体式结构，采用统一材质生产，而本申请提供的电刷采用由基板200和刷体100两部分组成的分体式结构，刷体100上设置有能够与集电环接触的电刷端面110，基板200与刷体100导电连接，使得刷体100将电流导入或导出。由于采用分体式结构，刷体100的体积能够更小，刷体100摩擦受热时内部热量能够更快传导到刷体100之外，耐热性能能够得到提高。

另外，基板200与刷体100的安装端面120贴合，两者均采用导电材料生产制造，通过简单的结构连接即可形成可靠的电连接，电刷的结构较为简单。如图2所示，为安装电刷瓣，在基板200上还设置有电刷瓣安装接口210，在远离刷体100的安装端面120的基板端面一对边沿处分别设置一凹槽，将该凹槽作为电刷瓣安装接口210，凹槽的具体形状本领域技术人员能够获知，不做进一步赘述。刷体100可根据电机的工作类型，适应性选择合适的刷体100，形成适于高速旋转工作的集电环系统，或者适于超低速运行工况下的集电环系统。

与现有技术当中的电刷相比，本申请提供的电刷所具有的技术效果体现在：该电刷包括基板200和刷体100两部分的分体式结构，基板200与刷体100的连接方式多样，组合结构也较为简单，并且刷体100能够根据需要选用适应性良好的电刷材料，具有分体式结构的电刷能够具备更高的散热效率，有效提高电刷以及电机的使用寿命，降低电刷和电机的维护保养成本。

可行的，在一个实施例中，如图3和图4所示，基板200与刷体100通过紧固件连接。电刷采用基板200与刷体100的分体式结构，但在工作时，电刷是一完整的整体，刷体100牢固地与基板200连接。在能够保证二者牢固连接的连接方式中，通过紧固件连接的方式是一种同时具备工艺简单、便于维护和连接牢靠的方式。

具体地，在上述实施例的一种实现方式中，基板200中设置有若干连接沉孔310，刷体100中设置有与连接沉孔310相对应的螺纹盲孔320；紧固件为螺栓330，螺栓330的一端位于连接沉孔310中，另一端穿过基板200与螺纹盲孔320连接。本实施例的实现方式中，连接沉孔310为通孔，设置在基板200上，螺栓330包括有螺栓330头，螺栓330头通常采用六角螺母，或者内六角螺栓330头。在刷体100与基板200处于拼接状态时，将螺栓330放入连接沉孔310，螺栓330通过贯通的连接沉孔310穿过基板200旋入刷体100的螺纹盲孔320内，旋紧螺栓330，实现刷体100与基板200的牢固连接。通常，连接沉孔310均匀分布在基板200上，保证刷体100与基板200的连接均匀性。

在上述实施例的另一种具体实现方式中，刷体100中设有若干连接沉孔310，基板200中设置有与连接沉孔310相对应的螺纹盲孔320；紧固件为螺栓330，螺栓330的一端位于连接沉孔310中，另一端穿过刷体100与螺纹盲孔320连接。在本实施例的实现方式中，连接沉孔310设置的位置是刷体100，具体地，连接沉孔310由刷体100的电刷端面110贯穿到刷体100的安装端面120。螺纹盲孔320设置在基板200中，螺栓330穿过刷体100，螺栓330头留在刷体100的连接沉孔310内，螺栓330的螺纹栓体旋入基板200的螺纹盲孔320内，实现刷体100与基板200的牢固连接。

在又一个可行的实现方式中，如图5所示，电刷还包括填充块340，填充块340设置在连接沉孔310内，填充块340的一端抵接在螺栓330上，另一端与基板200或电刷端面110平齐。当连接沉孔310设置在基板200上时，填充块340设置在基板200上，而当连接沉孔310设置在刷体100上时，填充块340则设置在刷体100上。填充块340能够使得电刷的端面平直，填充由于设置连接沉孔310和螺栓330而形成的凹坑，使得电刷的结构更加完整。由于填充块340一端抵接在螺栓330上，另一端与基板200或者电刷端面110平齐，保证电刷结构完整，因此，填充块340的形状与连接沉孔310上直径较大的孔槽相匹配，为保证填充块340牢固填充在连接沉孔310内，可将连接沉孔310上直径较大的孔槽内壁设置为螺纹状，而相应在填充块340的周向表面设置能够连接的螺纹。当然，也可通过过盈配合的方式使填充块340与连接沉孔310牢固连接。

在本申请的一个可行的实施例中，基板200为通过粉末冶金工艺形成的合金板。基板200不一定必须采用紧固件设置在刷体100上，也可直接采用粉末冶金的方法形成在刷体100的安装端面120上，这种设置方式较为牢靠，结构较采用紧固件连接的方式更加完整，基板200与刷体100的导电性更好。同样，本申请的刷体100也可采用粉末冶金工艺生产制造，例如在以铜作为基本成分的基板200上，通过在基板200上压接或冶金烧结形成刷体100。

可行的，在本申请的另一个实施例中，电刷还包括导电介质层，导电介质层设置在基板200与安装端面120之间。在基板200与刷体100之间增加导电介质层，能够使得基板200与刷体100的结合更加紧密，降低电刷的电阻。本申请提供的电刷也可以不限于基板200、导电介质层和刷体100的三层结构，还可设置更多层，例如可在某些需要的场合下，在基板200和导电介质层之间加入衬层或缓冲层。

在另一个可行的实施例中，如图6和图7所示，安装端面120为曲面或平面。当安装端面120为曲面，相应地基板200上与安装端面120贴合的端面也为曲面，采用曲面作为连接的端面，能够在紧固件的配合下，使得电刷在集电环的周向方向上的自由度受到更严格的限制，因而结构更加稳定。当安装端面120采用平面，基板200和刷体100的生产加工较为简单，生产成本更低。

在本申请提供的实施例中，基板的材质为铜质；刷体的材质为银碳复合材料或铜碳复合材料。本申请的电刷采用多层结构，基板可采用铜或者其他金属材料，具备导电、便于安装或者便于焊接的特点，同时还具备散热功能，具体可选择锡青铜、紫铜等。刷体材料需具备润滑性好、电接触性好的复合材料，具体可选择现有技术当中存在的银碳复合材料或铜碳复合材料，详细的材料制备工艺可具体采用粉末冶金工艺，粉末冶金工艺的具体操作有相关领域技术人员所知，在此不做赘述。

基于同一发明构思，本申请第二个方面提供了一种集电环系统，该集电环系统包括集电环和如本申请第一个方面各个实施例中任意一个提供的电刷。集电环系统应用在旋转导电传输当中，具体地，集电环系统中，电刷与集电环接触，二者相对转动。集电环可采用铜环+镀银锑材料，由此构成铜银集电环——铜基银炭双层复合电刷的集电环系统，具有低电阻率、抗氧化、载流大、同等载流量的条件下具有更低的温升。集电环系统的具体结构为本领域技术人员所知，不做更多赘述。

本申请提供的集电环系统结构简单，具有低电阻率、抗氧化、载流大、同等载流量的条件下具有更低的温升等特点，使用寿命更长，由于电刷的制造材料选用范围广，用量小，因而生产成本低，具有较好的经济性。

第三个方面，本申请提供了一种电机，包括如本申请第二个方面提供的集电环系统。电机通常包括定子、转子，而集电环系统中的电刷和集电环分别设置在定子和转子上，具体为电刷设置在定子上，集电环设置在转子上。例如在感应发电机中，转子绕组电流通过包括集电环和电刷的集电环系统流入流出。

本申请提供的电机，采用的电刷包括基板和刷体两部分的分体式结构，基板与刷体的连接方式多样，组合结构也较为简单，电机的生产成本较低。并且电刷的刷体能够根据需要选用适应性良好的电刷材料，使得电机的应用场合更广。采用分体式结构也能够使得电刷具备更高的散热效率，从而有效提高电刷以及电机的使用寿命，进一步降低电刷和电机的维护保养成本。

本申请提供的电刷、集电环系统及电机与现有技术相比，具有如下有益技术效果：

1、本申请提供的电刷包括基板和刷体两部分的分体式结构，基板与刷体的连接方式多样，组合结构也较为简单，并且刷体能够根据需要选用适应性良好的电刷材料，具有分体式结构的电刷能够具备更高的散热效率，有效提高电刷以及电机的使用寿命，降低电刷和电机的维护保养成本。

2、本申请所采用的分体式电刷能够通过紧固件形成为紧密的整体，充分保证电刷既具有结构简单，生产成本低廉的特点，又使得电刷具备较稳定的结构，确保电刷稳定工作。

3、本申请的电刷还可在基板和刷体之间设置导电介质层，通过导电介质层能够使得基板和刷体连接更加紧密，降低电刷的电阻。

4、本申请的电刷采用螺栓作为紧固件时还包括填充块，该填充块保证了电刷的结构完整性。

5、本申请的电刷中基板或者刷体的生产方式多样，生产制备简单，保证了电刷、集电环系统和电机具有较低的生产成本。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种电刷，其特征在于，包括基板(200)和刷体(100)；所述刷体(100)包括具有预定曲率的电刷端面(110)以及与所述电刷端面(110)相对的安装端面(120)；所述基板(200)与所述安装端面(120)贴合，所述基板(200)与所述刷体(100)导电连接。

2.根据权利要求1所述的电刷，其特征在于，所述基板(200)与所述刷体(100)通过紧固件连接。

3.根据权利要求2所述的电刷，其特征在于，所述基板(200)中设置有若干连接沉孔(310)，所述刷体(100)中设置有与所述连接沉孔(310)相对应的螺纹盲孔(320)；所述紧固件为螺栓(330)，所述螺栓(330)的一端位于所述连接沉孔(310)中，另一端穿过所述基板(200)与所述螺纹盲孔(320)连接。

4.根据权利要求2所述的电刷，其特征在于，所述刷体(100)中设有若干连接沉孔(310)，所述基板(200)中设置有与所述连接沉孔(310)相对应的螺纹盲孔(320)；所述紧固件为螺栓(330)，所述螺栓(330)的一端位于所述连接沉孔(310)中，另一端穿过所述刷体(100)与所述螺纹盲孔(320)连接。

5.根据权利要求3或4所述的电刷，其特征在于，所述电刷还包括填充块(340)，所述填充块(340)设置在所述连接沉孔(310)内，所述填充块(340)的一端抵接在所述螺栓(330)上，另一端与所述基板(200)或所述电刷端面(110)平齐。

6.根据权利要求1所述的电刷，其特征在于，所述基板(200)为通过粉末冶金工艺形成的合金板；所述刷体为通过粉末冶金工艺形成的导电体。

7.根据权利要求1所述的电刷，其特征在于，所述电刷还包括导电介质层，所述导电介质层设置在所述基板(200)与所述安装端面(120)之间。

8.根据权利要求1所述的电刷，其特征在于，所述安装端面(120)为曲面或平面。

9.根据权利要求1所述的电刷，其特征在于，所述基板(200)的材质为铜质；所述刷体(100)的材质为银碳复合材料或铜碳复合材料。

10.一种集电环系统，其特征在于，包括集电环和如权利要求1～9中任一项所述的电刷。

11.一种电机，其特征在于，包括如权利要求10所述的集电环系统。

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