提高直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電刷與換向器接觸可靠性的方法、結(jié)構(gòu)及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種提高直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電刷與換向器接觸可靠性的方法、結(jié)構(gòu)及裝置，屬于有刷直流電機(jī)制作技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于有刷直流測(cè)速發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受溫度變化影響小、電信號(hào)易處理的特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)在工作時(shí)，電樞繞組產(chǎn)生的反電勢(shì)通過(guò)換向器換向整流后，再通過(guò)與換向器接觸的電刷輸出直流電壓至控制系統(tǒng)。電刷與換向器之間是滑動(dòng)接觸，二者能否可靠的接觸對(duì)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓波形品質(zhì)具有至關(guān)重要的影響。目前大多數(shù)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的機(jī)座號(hào)在30_以下，受其內(nèi)部空間限制，這些測(cè)速發(fā)電機(jī)大都采用結(jié)構(gòu)緊湊的蝸卷彈簧及旋轉(zhuǎn)式刷盒，刷盒套在接線(xiàn)柱上，現(xiàn)有的這種結(jié)構(gòu)的電刷與換向器接觸可靠性不是很理想，很容易導(dǎo)致測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓波形毛刺大，甚至產(chǎn)生成片的到零位(即瞬間無(wú)輸出電壓)的毛刺，很容易引起系統(tǒng)抖動(dòng)；此外，由于現(xiàn)有技術(shù)中直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的電刷的寬度與換向器的換向片距之比設(shè)計(jì)得較小，一般都將電刷寬度與換向片距之比控制在0.6?0.8之間，由于換向器都有下刻槽的存在，這會(huì)進(jìn)一步減少電刷與換向器的接觸面積，當(dāng)測(cè)速發(fā)電機(jī)工作在最高轉(zhuǎn)速時(shí)，電刷會(huì)在換向器表面產(chǎn)生突跳，導(dǎo)致輸出電壓波形出現(xiàn)成片的毛刺；另外，現(xiàn)有技術(shù)中的直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的電刷由于與換向片的接觸，在工作一段時(shí)間后電刷會(huì)磨損產(chǎn)生碳粉，碳粉中的石墨或碳晶粒與空氣中的水份作用會(huì)生成石墨膜；另外，鎘銅材料的換向片受到空氣溫度和濕度的影響會(huì)產(chǎn)生金屬氧化膜即氧化亞銅或者氧化銅。石墨膜與金屬氧化膜屬于半導(dǎo)體性質(zhì)，會(huì)增大電刷與換向片接觸電阻，從而也會(huì)導(dǎo)致輸出電壓波形出現(xiàn)成片的毛刺。因此，現(xiàn)有的有刷直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)或制作方式均不夠理想，不能滿(mǎn)足使用的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提供一種工作性能穩(wěn)定可靠、輸出電壓穩(wěn)定、輸出電壓的電壓波形不易出現(xiàn)成片毛刺、且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易的提高直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電刷與換向器接觸可靠性的方法、結(jié)構(gòu)及裝置，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明的一種提高直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電刷與換向器接觸可靠性的方法，包括設(shè)有通過(guò)蝸卷彈簧對(duì)電刷施壓的直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，其蝸卷彈簧安裝在刷盒上，并且刷盒通過(guò)接線(xiàn)柱安裝固定在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)端蓋的刷架環(huán)上，將刷盒上的安裝孔與接線(xiàn)柱的配合間隙控制在0.015mm?0.08mm,同時(shí),將電刷的寬度制作成等于或大于直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的換向片距。
[0005]上述的直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的換向片為銀銅鎳合金換向片；并且電刷采用牌號(hào)為J385的銀石墨電刷。
[0006]在將電刷安裝在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)上與換向片接觸前，預(yù)先將電刷安裝在一種設(shè)有芯軸的電刷磨合裝置上，在該芯軸上設(shè)有滾花圓柱面，并且該滾花圓柱面的外圓尺寸與直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的換向器的外圓尺寸一致，通過(guò)滾花圓柱面對(duì)電刷的底端面進(jìn)行磨合，使電刷的底端面磨合出的圓弧形狀與滾花圓柱面的圓弧形狀相一致后，再將電刷安裝在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)上與換向片接觸。
[0007]根據(jù)上述方法構(gòu)建的本發(fā)明的一種提高直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電刷與換向器接觸可靠性的結(jié)構(gòu)為，該結(jié)構(gòu)包括裝有用于對(duì)電刷進(jìn)行施壓的蝸卷彈簧的直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，并且蝸卷彈簧安裝在刷盒上，刷盒通過(guò)接線(xiàn)柱安裝固定在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)端蓋的刷架環(huán)上，刷盒上的安裝孔與接線(xiàn)柱(4)的配合間隙為0.015mm?0.08mm,并且電刷的電刷寬度等于或大于直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的相鄰換向片之間的換向片距。
[0008]上述電刷寬度與換向片距之比為I?1.3。
[0009]在上述兩個(gè)相鄰的換向片之間設(shè)置的下刻槽的槽寬為0.4mm?0.5mm。
[0010]上述的直流測(cè)速發(fā)電機(jī)也可為微型有刷直流伺服電動(dòng)機(jī)。
[0011 ] 用于上述方法的本發(fā)明的一種電刷磨合裝置為，該裝置包括支架和安裝在支架上的電機(jī)和機(jī)殼，在機(jī)殼上通過(guò)軸承安裝有芯軸，在芯軸的一端設(shè)有滾花圓柱面，并且該滾花圓柱面的外圓直徑與包括由換向片構(gòu)成的直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的換向器的外圓直徑相同；芯軸的另一端通過(guò)柔性聯(lián)軸器與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接。
[0012]在上述芯軸的滾花圓柱面一端的機(jī)殼的端面上連接直流測(cè)速發(fā)電機(jī)端蓋，并且安裝在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)端蓋上的電刷的底端面壓貼在滾花圓柱面上。
[0013]上述安裝有直流測(cè)速發(fā)電機(jī)端蓋、芯軸的機(jī)殼與電機(jī)分別通過(guò)螺栓同軸安裝固定在支架上。
[0014]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明將刷盒上的安裝孔與接線(xiàn)柱的配合間隙控制在0.015mm?0.08mm,這不僅能有效的減小刷盒在接線(xiàn)柱上的晃動(dòng)量,而且還能保證刷盒能在接線(xiàn)柱上靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使蝸卷彈簧作用在電刷上的作用力持續(xù)和穩(wěn)定；同時(shí)，本發(fā)明將電刷寬度與換向片距之比制作成I?1.3倍，這種設(shè)計(jì)是在保證直流測(cè)速發(fā)電機(jī)能可靠工作的情況下使電刷與換向片的接觸面積達(dá)到最大化，從而有效地消除了電刷與換向片接觸工作時(shí)，容易產(chǎn)生火花或電壓波形毛刺等問(wèn)題。本發(fā)明采用銀銅鎳合金換向片和牌號(hào)為J385的銀石墨電刷進(jìn)行配合使用，這是發(fā)明人通過(guò)大量的理論分析和試驗(yàn)所得到的一種最佳組合方案，該方案經(jīng)實(shí)際使用證明，能有效地降低電刷與換向片之間的接觸電阻，并能長(zhǎng)期有效防止或減少換向片上產(chǎn)生氧化膜，從而有效地提高了直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓波形的質(zhì)量。另外，本發(fā)明預(yù)先將電刷安裝在設(shè)有滾花圓柱面芯軸的電刷磨合裝置上進(jìn)行磨合，使電刷與換向器的磨合面積達(dá)到80%以上，有利于提高電刷與換向器可靠接觸。在現(xiàn)有技術(shù)中為滿(mǎn)足此要求而采取的方法是:首先用芯軸包裹砂紙以端蓋軸承室定位預(yù)磨電刷圓弧，然后給測(cè)速電機(jī)通電使其運(yùn)轉(zhuǎn)，利用換向器進(jìn)一步磨合電刷圓弧。由于其芯軸為單側(cè)定位，芯軸不僅易歪斜，造成預(yù)磨的電刷圓弧中心與端蓋軸承室中心既換向器中心不同軸，而且芯軸包裹砂紙形成的外圓尺寸很難精確到與換向器外圓尺寸一致。通常給測(cè)速機(jī)通電運(yùn)轉(zhuǎn)使電刷磨合面積達(dá)到80%以上則必須磨合40h甚至80h以上，如此長(zhǎng)時(shí)間磨刷會(huì)造成換向器的表面上有很多深淺不一的溝槽，這不僅增大了換向器表面粗糙度，而且所產(chǎn)生的溝槽還會(huì)加劇電刷磨損；并且，在磨合的過(guò)程中，過(guò)多的碳粉與空氣中水分結(jié)合形成粘性顆粒的碳附著物即碳膜，碳膜會(huì)增大電刷與換向片接觸電阻，同時(shí)粗糙的換向器表面會(huì)造成電刷產(chǎn)生突跳，這些因素很容易導(dǎo)致輸出電壓波形出現(xiàn)成片的毛刺。而采取本發(fā)明的帶有滾花圓柱面的芯軸的電刷磨合裝置對(duì)電刷進(jìn)行磨合，所磨合出的電刷圓弧中心與換向器中心的同軸度以及圓弧尺寸的精度比現(xiàn)有技術(shù)有了極大的提高，并且，其磨刷時(shí)間由原來(lái)40?80h縮短到2h。因此，本發(fā)明在保證電刷與換向器磨合面積的要求下，不僅避免了換向器表面粗糙度增大的問(wèn)題，而且還提高了磨合電刷的效率和精度，大大降低了磨合時(shí)間。所以，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、工作效率高、質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有產(chǎn)品的工作性能穩(wěn)定可靠、輸出電壓穩(wěn)定、輸出電壓波形不易出現(xiàn)成片毛刺等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電刷與換向器接觸的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電刷與換向器接觸的結(jié)構(gòu)放大時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明的電刷磨合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為采用本發(fā)明制作出的產(chǎn)品輸出的電壓波形圖片。
[0016]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1-電刷，1.1-刷架環(huán)，2-刷盒，3-蝸卷彈簧，4-接線(xiàn)柱，5-換向片，
6-下刻槽，7-直流電機(jī)端蓋，8-芯軸，8.1-滾花圓柱面，9-機(jī)殼，10-軸承，11-柔性聯(lián)軸器，12-電機(jī)，13-支架，14-螺栓，B-電刷寬度，L-換向片距，D-下刻槽寬。