专利名称：新型接触调压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环形接触调压器和稳压器、柱式接触调压器和稳压器、环形接触自动调压器和稳压器、柱式接触自动调压器和稳压器，特别是关于一种装有金属衬圈、夹芯电刷、电刷冷却器的新型接触调压器。
现有的接触调压器和稳压器，如全国统一设计的TDGC2、TSGC2、TDGC2J、TSGC2J系列接触调压器，TNDGC、TNSGC系列自动接触调压器、TEDGZ、TESGZ系列柱式接触调压器、TENDGZ、TENSGZ系列柱式自动接触调压器、TW、SVC系列自动稳压器，DBW，SBW系列自动补偿式稳压器等，调压是靠电刷在线圈磨面上接触滑行的位置变化来实现调节(稳定)电压的目的。这种结构的调压器和稳压器有下列缺陷①为了在调节中不使电路断路，故电刷必须用大电阻的电化石墨一类物质制成；②电刷必须能同时短接至少2～3匝线圈，有短路电流存在；③由于电刷与线圈磨面接触，因多种原因使接触电阻增大，而且越来越大；④由于原调压器和稳压器的衬圈用工程塑料制作，故导热、扩散热、冷却条件极差，使电刷与线圈磨面接触处所产生的大量热量，在导线一侧只能通过导线本身来散热冷却，所以散热慢，而且量小，造成局部过热；⑤由于原调压器和稳压器的电刷所发热是靠电刷架散热，间接而且间隔距离远。由于以上种种原因而使调压器和稳压器线圈磨面损耗大量电能而发高热，这热量冷却很慢，使之调压器和稳压器极易烧毁。
如我们于94年6月3日申请的实用新型，专利号94213553.9，名称“用于调压器和稳压器的准确定位的滚动电刷”和94年7月26日申请的发明专利，专利号94108752.2，名称“无磨面滚动电刷准确定位的调压器和稳压器”都提出了滚动金属电刷和石墨电刷，这只能解决电刷一边的发热，对在线圈一边的发热用“转换定位器”来解决，这种方法虽然效果很好，但不能从根本上解决，而且太复杂、成本高、工艺复杂、很难批量生产。
又如我们于95年3月22日申请的专利号95205884.7，名称“有定位器可变刷架接触调压器和稳压器。”这只实用新型专利中，我们也设计了与本方案不同的方法，但比本设计方案比较复杂，不易制造，成本高，也没有本设计方案先进。
又如我们于96年1月17日申请的专利号96202306.X，名称“金属衬圈滚动电刷接触调压器和稳压器。”这只实用新型专利中，我们也设计了与本方案有所不同的电刷装置，但与本设计方案相比在电刷冷却、减少电阻上效果不太好。
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种新型接触调压器和稳压器，它具有铁芯外衬以经绝缘处理过的金属衬圈、线圈直接紧贴地绕在金属衬圈外，有金属衬圈的线圈一边制成线圈磨面，磨面上滑(滚)动电刷，电刷制成中间为金属石墨电刷，二边为电化石墨电刷的夹芯电刷，夹芯电刷插在电刷冷却器的孔中，电刷冷却器的孔四周装有弹性铜丝，电刷插入后，就能使电刷和电刷冷却器成电气软联接。
本实用新型通过如下方案实现底座与压圈之间固定一铁芯，铁芯外衬以经绝缘处理过的金属衬圈，并将线圈直接紧贴地绕在其外面，有金属衬圈的线圈一侧为磨面，底座与压圈的中孔固定轴，轴上固定电刷架，电刷架前部安装着中间是金属石墨电刷，二边是至少一个电化石墨电刷的夹芯电刷，夹芯电刷插在电刷冷却器的孔中，电刷冷却器孔的四周装有弹性铜丝，电刷插入后，就使电刷和电刷冷却器成软联接，并且使电刷冷却器同线圈磨面的距离尽可能短。电刷冷却器和夹芯电刷都固定在电刷架上，并使电刷与线圈磨面接触导电，只要通过轴上的手轮(或电机带动齿轮)旋转，使电刷在线圈磨面上滚(滑)动，从而改变线圈一、二次之间的比变，使输出电压发生调节(或保持稳定)，输入、输出的接线板和控制板固定在外壳上，其实用新型所在。
所述的金属衬圈是由铜(铝、铁等)金属制造，金属外经过绝缘处理而制成，衬在铁芯外，并将线圈直接紧贴地绕在其外，在有金属衬圈处的线圈制成线圈磨面，电刷在线圈磨面上滑(滚)动；所述的夹芯电刷是由中间为小电阻的滚(滑)动金属石墨电刷和二边为至少一个大电阻的滚(滑)动电化石墨电刷粘接组成；所述的电刷冷却器是由铜板制成多边形中间有孔，孔中装有弹性铜丝(片)；本实用新型的优点①在于由于夹芯金属电刷本身电阻和接触电阻都大大小于石墨电刷，使极大部份电流流过夹芯金属电刷，消除了接触处因电阻大而发热；②在于由于电刷冷却器与夹芯电刷同线圈磨面电刷接触处的距离极短，尽可能短，一方面使夹芯电刷所发的热量迅速传导至电刷冷却器冷却，另一方面使电流从线圈磨面到夹芯电刷头部极小的距离后，就流到电刷冷却器中，这等于电流只流过夹芯电刷的头部的极少一部分后，马上流到电刷冷却器中，使电能损耗减少，发热量减少。当夹芯电刷处于短接二至三根导线之间，由于石墨电刷与电刷冷却器之间间隔距离极短，所以电阻相当小，石墨电刷所产生的热量少，这种结构的装置对于二根导线的短路电流的电阻量是不变的，这是表面效应，这使夹芯电刷与线圈磨面接触处的温升大大降低；③在于由于夹芯电刷的粘贴是用绝缘物质制成，故层间电阻极大，就消除了短路电流(即空载损耗变动量)；④在于由于金属衬圈导热扩散冷却迅速，所以当电刷与线圈磨面接触处所产生的热，这热量迅速传导扩散开，而使接触处温度迅速降低而不过热；⑤由于在于使用金属衬圈，使铁芯的截面积扩大，这有利于降低磁通密度，降低空载损耗，降低发热。而且在同等发热量的情况下，铁芯的磁通密度可以取得比原来高一些，这有利于缩小整个产品的体积和降低成本。由以上五种优点，所以夹芯电刷接触处的线圈磨面所发热量少，热扩散快，冷却迅速，无局部过热，无匝间短路电流，线圈磨面温升低，电刷无损耗，节约大量电能，波形无畸变，输出电压无级连续可调(稳压)，结构简单、体积小、造价低、而且一旦过热，热量就迅速传导扩散开，不使线圈磨面的铜线因过热而产生氧化，不使调压器和稳压器因局部过热而损坏，使调压器和稳压器的寿命大大增长。
本实用新型有下列附图摘要附图为环形铁芯夹芯电刷金属衬圈带齿轮传动机构的上端面为磨面的自动调压器和稳压器的结构图。
图1为环形铁芯夹芯电刷金属衬圈在上端面为磨面的手动调压器的结构图。
图2为环形铁芯夹芯电刷金属衬圈带齿轮传动机构的侧面为磨面的结构图。
图3为叠片式铁芯夹芯电刷金属衬圈的结构图。
图4为一只金属夹芯电刷和四只石墨电刷的夹芯电刷在线圈磨面上的位置图。
图5为一只金属电刷和四只石墨电刷的夹芯电刷在直线形线圈磨面上的状态图。
图6为一只金属电刷和四只石墨电刷的夹芯电刷在斜线形线圈磨面上的状态图。
上述图中1为铁芯，2为金属衬圈，3为线圈，4为压圈，5为底座，6为电刷架，7为轴，8为压板，9为手轮，10为外壳，11为夹芯电刷，12为金属电刷，13为石墨电刷，14为电刷冷却器，15为线圈磨面，16为齿轮轴套，17为上盖板，18为指示针，19为刻度盘，20为接线板和控制板。
按上述附图施例作进一步详细阐述。
新型接触调压器和稳压器(参见附图)由铁芯(1)与衬在铁芯(1)外经绝缘处理过的金属衬圈(2)，并将线圈(3)直接紧贴地绕在其外，在有金属衬圈(2)的一边线圈制成线圈磨面(15)，夹芯电刷(11)与线圈磨面(15)接触。线圈磨面(15)与压圈(4)用螺钉与底座(5)固定，使线圈(3)夹住在中间。电刷架(6)上装置夹芯电刷(11)和电刷冷却器(14)。电刷架(6)用螺钉固定在齿轮轴套(16)上，再用螺钉固定在轴(7)上。轴(7)的下部用克圈与底座(5)定位，轴(7)的上半部用压板(8)定位在压圈(4)上。轴(7)上固定有手轮(9)带齿轮轴套(16)]，手轮下固定有指示针(18)。外壳(10)固定在底座(5)，外壳(10)上固定有接线板(20)，上盖板(17)和刻度盘(29)。转动手轮(9)[或齿轮轴套(16)]，从而带动轴(7)，夹芯电刷(11)在线圈磨面(15)上滑(滚)动以此来达到改变一、二次线圈的匝数比，从而达到无级均匀连续地可调(稳定)输出电压的目的。
所述的夹芯电刷(11)为组合式，其中中间是由金属石墨制成的小电阻金属电刷(12)，二边为至少一个的提高灭弧、消弧能力，消除短路电流(即无空载损耗变动量)、转换作用的大电阻的电化石墨电刷(13)。当调压器通电使用时，由于金属电刷(12)的电阻大大小于石墨电刷(13)，故使极大部份电流通过金属电刷(12)，所以发热量就大大降低，又因每一只的金属电刷(12)和石墨电刷(13)的宽度都小于二根导线之间间隔的宽度，而石墨电刷与金属电刷是用绝缘胶粘接的，故表面电阻很大，所以夹芯电刷(11)，线圈磨面(15)不产生短路电流，又节约了大量电能，使发热量大大降低，发热处的温度迅速大幅度地降落，这就大大地增长了调压器、稳压器的使用寿命。
所述的电刷冷却器(14)是由铜板制成多边形中间有孔，孔四周装有弹性铜丝(片)，这孔中插入夹芯电刷(11)，使铜丝与夹芯电刷(11)弹性软联接，这有利于导热、导电，并将铜板冲拉制成多孔，又有利于散热。因电刷冷却器(14)与夹芯电刷(11)同线圈磨面(15)的距离极短，所以夹芯电刷(11)和线圈磨面(15)产生的热量迅速传导至电刷冷却器(14)上冷却，这使夹芯电刷(11)和线圈磨面(15)的温度大大降低。就大大地增长了调压器和稳压器的使用寿命。
所述的电刷冷却器(14)与夹芯电刷(11)利用电刷的表面效应，装配成同线圈磨面(15)的距离极短，电流从线圈磨面(15)流到夹芯电刷(11)的极短的头部一点距离后，就通过电刷冷却器(14)而流到外电路去，这样电流只通过夹芯电刷(11)头部一点距离，而不是全部，所以电损耗和发热只头部一点点，这样就使电损耗量和发热量大大降低，节约了大量电能。
所述的金属衬圈(2)是用铜(铁，铝)制成圈(直条)形的，外面经过快速导热的绝缘材料处理。将金属衬圈(2)衬在铁芯(1)外，并将线圈(3)直接紧贴地绕在金属衬圈(2)外。所以当线圈磨面(15)与夹芯电刷夹芯电刷(11)的接触处，因某种原因一旦发热，这热量就迅速传输给金属衬圈(2)，金属衬圈(2)受热后，就快速地向整个金属衬圈(2)扩散，而另一方面这热量就迅速传输给金属电刷(12)和石墨电刷(13)，并快速地向电刷冷却器(14)扩散，冷却。使线圈磨面(15)发热处的温度迅速大幅度地降落，使线圈磨面(15)的铜线不会因过热而氧化，线圈(3)不会因过热而损坏，这就大大地增长了调压器和稳压器的使用寿命。
所述的铁芯(1)为环形、外衬以经绝缘处理过的平面形(带直形或斜齿形槽)的至少衬一边的金属衬圈(2)并将线圈(3)直接紧贴地绕在金属衬圈(2)外。
所述的铁芯(1)为叠片式，外衬以经绝缘处理过的长方(圆柱形)带直形槽或斜形槽(也可平面形)至少衬一边的金属衬圈(2)并将线圈(3)直接紧贴地绕在金属衬圈(2)外。
设单根导线线圈磨面(15)宽为b，绝缘间隔宽为j，金属电刷(12)横向接触所占宽度为a，一个石墨电刷(13)横向接触所占宽度为c，实现本实用新型的必要条件b+2j＞4c+a＞b+j＞2c＞b＞j＞c≥a下面分几个过程来分析说明过程1，为运行常态，此时金属电刷(12)和石墨电刷(13)都同时只与第1根线圈磨面(15)接触，由于二种电刷的电阻大小不同，使绝大部分电流由第1根导线输入通过金属电刷(12)而组成主回路。
过程2，开始转换状态，此时金属电刷(12)还与第1根线圈磨面(15)接触，后石墨电刷(13)与第1根线圈磨面(15)接触，前一只石墨电刷(13)与第2根线圈磨面(15)和绝缘间隔J接触，这时因前一只和后一只石墨电刷是表面绝缘的(电阻极大)，所以无短路电流(即空载损耗变动量)存在，但这时的电流绝大部份还是通过第1根线圈磨面(15)和金属电刷(12)与外电路组成电路主回路。
过程3，继续转换状态，此时金属电刷(12)只与绝缘间隔J接触，而不通电，后一只石墨电刷(13)与第1根线圈磨面(15)接触，前一只石墨电刷(13)与第2根线圈磨面(15)接触，这时因前后二只石墨电刷(13)是表面绝缘的(电阻极大)，所以无短路电流，电流同时通过第1、2根线圈磨面(15)有分开通过前后二只石墨电刷(13)后，再与外电路组成电路回路。
过程4，转换状态结束前，与过程2相似，只不过方向相反，这时电路无短路电流存在。
过程5即为过程1，只不过方向相反，这时电路无短路电流存在。
上述过程正反都可以，周而复始，夹芯电刷(11)从线圈磨面(15)上滚(滑)动，电流始终畅通，在一般情况下即1、2、3、4、5五过程中损耗很小，即在全过程都无短路电流存在(即无空载损耗变动量)，而且一旦由于因多种原因而产生热量，在线圈磨面(15)这一边就速即通过紧贴的金属衬圈(2)，快速扩散，快速冷却。在夹芯电刷(11)一边热量就通过电刷冷却器(14)向外迅速扩散、冷却，不使接触处过热，这样因温度低使线圈磨面(15)铜表面就不产生氧化，不使线圈(3)损坏而寿命大大增长。
通过以上分析本设计方案的优点在于电刷和线圈磨面接触处直接冷却、导热、散热、扩散冷却快速、发热量小、温升低、无局部过热、电刷和线圈磨面无空载损耗变动量(无匝间短路电流)、接触磨面铜线不氧化、电刷接触电阻小、电刷电阻小、电刷无损耗、节能显著、输出电压无级均匀连续可调(稳定)、结构简单、造价低、体积小、使用寿命长的一种用金属衬圈、夹芯电刷，电刷冷却器——新型调压器和稳压器。
权利要求1.新型接触调压器，包括铁芯与衬在铁芯外的经绝缘处理过的金属衬圈，并将线圈直接紧贴地绕在这金属衬圈外，线圈上面有压圈，并用螺钉与底座固定，使线圈固定在中间，电刷为夹芯电刷并和电刷冷却器都固定在电刷架上，电刷架用螺钉固定在轴上，轴下部用克圈与底座定位，轴上部用压板定位在压圈上，轴上固定有手轮，外壳固定在底座上，其特征在于a、所述的金属衬圈是用铜、铝、铁等制成圈、条、带，这金属衬圈经绝缘处理过衬在铁芯外，并将线圈，直接紧贴地绕在金属衬圈外，有金属衬圈一边的线圈制成磨面，电刷滑动在线圈磨面上；b、所述的电刷为夹芯电刷由二部份组成中间金属石墨电刷，二边为至少一个石墨电刷，胶粘而制成；c、所述的电刷冷却器是铜板制成，中间有孔并装带弹性铜丝，夹芯电刷插入这孔中并与弹性铜丝成软联接；
2.如权利要求书1所述的新型接触调压器，其特征在于所述的铁芯为环形、外衬以经绝缘处理过的平面形，至少衬一边的金属衬圈并将线圈直接紧贴地绕在金属衬圈外，衬有金属衬圈一边的线圈制成磨面，磨面上滑动着电刷；
3.如权利要求书1所述的新型接触调压器，其特征在于铁芯为叠片式，外衬以经绝缘处理过的平面形，至少衬一边的金属衬圈并将线圈直接紧贴地绕在金属衬圈外，衬有金属衬圈一边的线圈制成磨面，磨面上滑动着电刷；
4.如权利要求书1所述的新型接触调压器，其特征在于所述的电刷为夹芯电刷由二部份组成滚动金属石墨电刷和至少二个大电阻的滚动石墨电刷组成；
5.如权利要求书1所述的新型接触调压器，其特征在于所述的电刷冷却器是由导热散热快速的材料制成，中间有孔并装有带弹性铜片，电刷从这孔中插入，并与带弹性铜片成软联接。
专利摘要新型接触调压器,是在原接触调压器结构基础上:铁芯外衬以经绝缘处理过的金属衬圈,并将线圈直接紧贴地绕在其外。有金属衬圈一边的线圈制成磨面,电刷接触滑行在这磨面上。电刷中间为金属石墨,二边为电化石墨的夹芯电刷、并将其插在电刷冷却器孔中。本设计优点在于使电刷和线圈直接冷却、无匝间短电路电流、发热少、无局部过热,磨面铜表面不氧化、节能显著、使用寿命长的新型接触调压器。
文档编号H01F29/00GK2297786SQ9621690
公开日1998年11月18日 申请日期1996年6月19日 优先权日1996年6月19日
发明者张荣民, 张伟, 胡秀宝 申请人:张荣民, 张伟, 胡秀宝