碳刷架的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种碳刷架，其技术方案要点是包括包括碳刷、两个碳刷盒以及碳刷座，所述碳刷盒内各设有碳刷，两个所述碳刷盒靠近碳刷座的一侧各设有耳朵，所述耳朵与碳刷座转动连接，其特征是：所述碳刷座上设有能够使两所述碳刷盒尾部互相靠近的驱动装置，所述碳刷座上还设有用于控制所述驱动装置的控制电路，控制电路包括检测单元、控制单元以及警报单元，本实用新型适在于能够防止碳刷盒内的碳刷温度过高。
【专利说明】碳刷架
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种集电器，更具体地说，它涉及一种能防止碳刷温度过高的碳刷架。
【背景技术】
[0002]碳刷是电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置，其卡在金属支架上并被弹性件压在转轴上，电机转动时，将电能通过换相器输送给线圈。
[0003]传统集电环配有两个碳刷盒，两个碳刷盒中各安装有一碳刷，碳刷在工作时，由于其与集电环相连，极容易发热，碳刷发热的一定程度时，很容易使得整个碳刷架损坏。而如果维修人员未能及时更换，甚至有烧毁整个电机的可能，带来更严重的影响。
实用新型内容
[0004]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防止碳刷温度过高的碳刷架。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种碳刷架，包括碳刷、两个碳刷盒以及碳刷座，所述碳刷盒内各设有碳刷，两个所述碳刷盒靠近碳刷座的一侧各设有耳朵，所述耳朵与碳刷座转动连接，所述碳刷座上设有能够使两所述碳刷盒尾部互相靠近的驱动装置，所述碳刷座上还设有用于控制所述驱动装置的控制电路，
[0006]所述控制电路包括:
[0007]检测单元，具有输出端，检测碳刷的温度并在其输出端输出一控制信号；
[0008]控制单元，具有输入端以及输出端，其输入端耦接至所述检测单元的输出端以接收该控制信号，输出端耦接至所述驱动装置的电源接线端；
[0009]警报单元，具有输入端，其输入端耦接至所述检测单元的输出端以接收该控制信号。
[0010]作为优选，所述检测单元包括:
[0011]检测部，具有:
[0012]第一输出端，输出第一电位信号；
[0013]第二输出端，输出第二电位信号；
[0014]比较部，具有:
[0015]同相输入端，耦接至所述第二输出端；
[0016]反相输入端，耦接至所述第一输入端；
[0017]输出端，输出控制信号。
[0018]作为优选，所述检测部包括:
[0019]第一分压部，由一第一电阻与一热敏电阻串联构成；
[0020]第二分压部，由一第二电阻与一第三电阻串联构成。
[0021]作为优选，所述控制单元包括:
[0022]控制部，具有输入端以及输出端，其输入端耦接至所述检测单元的输出端；
[0023]工作部，具有输入端，输入端耦接至所述控制部的输出端以接收该控制信号。
[0024]作为优选，所述的控制部包括:
[0025]一三极管，其基极耦接至所述检测单元的输出端，集电极耦接于一 VCC电源；
[0026]一继电器，具有低压输入端以及动触开关，其低压输入端耦接于所述三极管的发射极与一接地端之间，动触开关耦接于所述工作部的输入端。
[0027]作为优选，所述工作部由一电阻、一电机、一控制开关以及一 VCC电源串联构成。
[0028]作为优选，所述警报单元包括一蜂鸣器，具有输入端，其输入端耦接至所述检测单兀的输出端。
[0029]作为优选,所述驱动装置包括:
[0030]拉簧柱，分别设置在两个所述碳刷盒的尾部；
[0031]拉簧，两端各固定于一拉簧柱；
[0032]限位柱，活动贯穿所述碳刷座的头部；
[0033]电机，耦接至所述控制电路；
[0034]齿轮，所述齿轮套设在所述电机的轴上且与电机轴固定连接；
[0035]齿条，所述齿条设置在所述限位柱上且与所述齿轮啮合。
[0036]作为优选，所述碳刷座的头部的两侧还分别固接有挡块。
[0037]作为优选，所述第二电阻或第三电阻为一滑动变阻器。
[0038]本实用新型相对现有技术相比具有:在两个碳刷的尾部连接一个拉簧，正常工作时，通过限位柱来让尾部张开，拉簧受到尾部给予的张力。然后通过一个检测单元来反应碳刷是否过热，再通过一个控制单元来确定是否驱动驱动装置来让碳刷和集电环分离。这样，当碳刷过热时检测单元给控制单元输出一个警示信号，来让控制单元输出信号让驱动装置工作，使得碳刷和集电环自动分离，并发出警报，提醒维修人员碳刷过热，这样就能防止因碳刷过热而发生不利状况。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1为本实用新型碳刷架实施例的结构示意图；
[0040]图2为本实用新型碳刷架工作时的状态图；
[0041]图3为本实用新型碳刷架警报时的状态图；
[0042]图4为本实用新型碳刷架正常工作时的驱动装置示意图；
[0043]图5为本实用新型刷架警报时的驱动装置状态图；
[0044]图6为控制开关在碳刷正常工作时的状态图；
[0045]图7为控制开关在警报状态时的状态图；
[0046]图8为实施例1的控制电路图；
[0047]图9为控制电路的检测单元电路图；
[0048]图10为检测单元的检测部电路图；
[0049]图11为控制电路的控制单元电路图；
[0050]图12为实施例2的控制电路图。
[0051]图中:1、碳刷；2、碳刷盒；21、拉簧柱；3、碳刷座；31、耳朵；32、限位孔；4、拉簧；5、定位销；6、驱动装置；61、电机；62、齿轮；63、齿条；7、限位柱；8、挡柱。
【具体实施方式】
[0052]参照图1至图12对本实用新型碳刷架实施例做进一步说明。
[0053]实施例1:一种碳刷架，包括碳刷1、两个碳刷盒2以及碳刷座3，两个碳刷盒2内各安装有一个碳刷I，两个碳刷盒2靠近碳刷盒2的一侧各设置有一个耳朵31，两个耳朵31和碳刷座3的头部通过定位销5来转动连接，这样碳刷盒2能够相对碳刷座3旋转，这样可以在碳刷I磨损到一定程度后，通过旋转使得碳刷I和集电环仍能保持良好的接触，避免了因两者接触不良产生更多的热量。
[0054]驱动装置6包括:一个电机61，耦接至控制电路，用来提供齿轮传动的动力；一个齿轮62，齿轮62是套在电机61轴上的，并且和电机61轴是通过螺纹来固定连接的；一个齿条63，齿条63设置在限位柱7上，并且是和齿轮62啮合。
[0055]碳刷座3的头部的两侧还分别设有一个挡柱8，这样在温度过高时，两个碳刷盒2在拉黃4的作用下旋转，并有碰撞的趋势，而挡柱8的存在就能够保证两个碳刷盒2在旋转一定角度后，被挡柱8挡住，即碳刷盒2停止旋转，避免了因碰撞而致使碳刷I可能脱落的问题。
[0056]两个碳刷盒2的尾部上各设有一个拉簧4柱21，两个拉簧4柱21之间连接有一个拉簧4，拉簧4的两端各固定在一个拉簧4柱21上。两个耳朵31上设置有一个限位孔32，碳刷座3的头部靠近两个耳朵31的位置各设置有一根限位柱7，限位柱7均是贯穿碳刷座3的并且可以相对碳刷座3活动穿过限位孔32，这样在碳刷I正常工作时，能通过限位柱7来限制碳刷盒2，防止正常工作时因碳刷盒2产生旋转而使得碳刷I和集电环之间接触不良，进而导致碳刷I过热，影响碳刷I的使用寿命。
[0057]碳刷座3相对两个耳朵31的另一端面上设置有一个驱动装置6,驱动装置6是用来驱动限位柱7能够相对碳刷座3活动的。碳刷座3上还设置有一条控制电路，是用来控制驱动装置6的工作。
[0058]控制电路分为检测单元100、控制单元300以及警报单元200这三个单元。
[0059]检测单元100，具有输出端，用来检测碳刷I的温度，然后在它的输出端输出一个高电位或低电位的控制信号；
[0060]控制单元300，具有:
[0061]输入端，耦接至检测单元100的输出端上，用来接收这个高电位或低电位的控制信号;
[0062]输出端，耦接至驱动装置6的电源接线端；
[0063]警报单元200，具有:
[0064]输入端，耦接至检测单元100的输出端上，用来接收这个高电位或低电位的控制信号。
[0065]当碳刷I温度低时，检测单元100的输出端输出一个低电位信号，控制单元300的输入端也就接收到这个低电位信号，输出端也就输出一个断路控制信号，驱动装置6并不工作，限位柱7固定在限位孔32中，碳刷盒2在限位柱7的作用下无法旋转，也就使得碳刷I与集电环正常接触，碳刷I正常工作；此时警报单元200的输入端也接收到这个低电位信号，警报器也不工作。
[0066]当碳刷I温度过高时，检测单元100的输出端输出一个高电位信号，控制单元300的输入端也就接收到这个高电位信号，输出端也就输出一个通路控制信号，驱动装置6工作并驱动限位柱7活动直至和限位孔32脱开，碳刷盒2在尾部拉簧4的作用下旋转，使得碳刷I与集电环分离；此时警报单元200的输入端也接收到这个高电位信号，警报器工作，提醒工作人员应注意碳刷I温度过高，从而也就能达到防止碳刷I温度过高带来发热的问题。
[0067]检测单元100可分为检测部110、比较部120两个部分。
[0068]检测部110为一个电桥，分为:
[0069]第一分压部111，由热敏电阻Rt和第一电阻Rl串联构成；
[0070]第二分压部112，由第二电阻R2和第三电阻Rp串联构成；
[0071]其中，第一电阻R1、第二电阻R2的阻值相等，第三电阻为一个滑动变阻器Rp，电桥由热敏电阻Rt、第一电阻R1、第二电阻R2以及滑动变阻器Rp依次串联构成，一个VCC电源耦接至热敏电阻Rt和第一电阻Rl之间，接地端耦接至第二电阻R2和滑动变阻器Rp之间，VCC电源是5V的。
[0072]虽然热敏电阻Rt的阻值-温度曲线并非线性关系，但是其值和温度还是具有一一对应的关系，这样可以通过设定一个安全温度，譬如要求碳刷I温度不能超过80度，然后通过阻值-温度曲线图，找出Rt在80度时的阻值，然后确定滑动变阻器Rp的阻值。这样就能通过调节滑动变阻Rp器的阻值来达到一个碳刷I满足不同温度要求的工作状态。
[0073]第一输出端耦接至热敏电阻Rt与第一电阻Rl之间，用来输出检测到的第一电位信号
[0074]第二输出端耦接至第二电阻R2与滑动变阻器Rp之间，用来输出检测到的第二电位信号。
[0075]比较部120是一个由运算放大器构成的电压比较器，运算放大器的型号为LM358，它具有:
[0076]一个同相输入端a，耦接至检测部的第二输出端；
[0077]—个反相输入端b,稱接在检测部的第一输入端；
[0078]—个输出端，用来输出高电位或低电位的控制信号。
[0079]热敏电阻Rt为一种PTC型热敏电阻，它是粘贴在碳刷I上的，处于碳刷盒2内，这样能够保证碳刷I和热敏电阻Rt的温度差不会过大，而使得输出的信号误差过大。这样就能通过检测热敏电阻Rt的温度，来得到碳刷I的温度。
[0080]碳刷I温度低时,热敏电阻Rt阻值小,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，此时第二输出端输出一个高电位信号，输入到同相输入端，运算放大器的输出端输出一个低电位控制信号。
[0081]碳刷I温度高时,热敏电阻Rt阻值大,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，此时第二输出端输出一个高电位信号，输入到同相输入端，运算放大器的输出端就能输出一个高电位控制信号。
[0082]这样就能够通过热敏电阻Rt来实现对控制单元以及警报单元自动控制的目的。
[0083]控制单元300可分为控制部310以及工作部320两个部分。
[0084]控制部310包括:
[0085]一个NPN型三极管，其基极耦接在检测单元100的输出端上，集电极耦接至一个VCC电源，VCC电源为5V ;
[0086]一个电磁继电器,具有:
[0087]一个低压输入端，耦接在三极管的发射极和一个接地端之间；
[0088]一个动触开关K，耦接至工作部320的输入端；
[0089]工作部由一个定值电阻R0、一个电机61、一个控制开关S以及一个VCC电源串联构成的，VCC电源为5V，具有:
[0090]一个输入端，耦接在控制部310的输出端上，用来接收控制部310的输出端所输出的控制信号。
[0091]控制开关S具有一个固定触点SI和一个动触点S2，碳刷I正常工作时，固定触点SI和动触点S2处于闭合状态，在警报状态时，动触点S2被限位柱7撞击，使得动触点S2和固定触点SI分离。
[0092]碳刷I温度低时，控制开关S处于闭合状态，三极管的基极接收到检测单元100输出端上输出的低电位信号，三极管无法导通，使得电磁继电器中的线圈无电流经过，也就无法吸引动触开关K闭合，而此时控制开关S虽然处于闭合状态，但工作部320仍处于断路状态，即此时电机61不转，此时限位柱7也就能卡在限位孔32中，碳刷盒2无法旋转，从而能让碳刷I正常工作，而警报单元200的输入端输入的也是低电位信号，警报器也不工作。
[0093]碳刷I温度高时，三极管的基极接收到检测单元100输出端上输出的高电位信号，三极管导通，电磁继电器中的线圈有电流经过，吸引动触开关K闭合，此时控制开关S仍然处于闭合的状态，从而工作部处于导通状态，即此时电机61工作，让驱动装置6驱动限位柱7运动并逐渐和限位孔32脱离，脱离后碳刷盒2在尾部拉簧4的拉力作用下绕着定位销5旋转，碳刷I也就会和集电环分离，此时警报单元200的输入端输入的也是高电位信号，警报器工作，提醒工作人员碳刷I温度过高，这样就能通过电磁继电器来实现驱动装置6的工作，进而能够达到一个防止碳刷I温度过高的目的。当碳刷I和集电环分离后，限位柱7撞击控制开关S，使得控制开关S处于断开的状态，这样就能使得工作部320断路，从而实现驱动装置6停止工作。
[0094]警报单元200由一个蜂鸣器HA、一个定值电阻RO串联构成，具有输入端，其输入端耦接至检测单元100的输出端。
[0095]碳刷I温度低时，输入端输入的是一个低电位信号，蜂鸣器不发声，当碳刷I温度高时，检测单兀100的输出端输出一个高电位信号，并输入至蜂鸣器输入端,此时蜂鸣器发出声响，提醒工作人员碳刷I的温度过高。
[0096]实施例2:电路大致框架如实施例1所述，其区别在于以下部分:
[0097]检测单元100的检测部110是由一 PTC型热敏电阻Rt以及一定值电阻RO串联构成，两者串联后耦接至一 VCC电源和接地端之间，VCC电源电压为5V ；
[0098]检测单元100的比较部120则由一个三端稳压管以及一个定值电阻Rl构成，稳压管的型号为TL431，其接地端接地，输入端耦接至热敏电阻Rt和定值电阻RO之间，输出端耦接至一 VCC电源，定值电阻Rl耦接在VCC电源和稳压管之间，VCC电源电压为5V。
[0099]控制单元300的控制部310由一 PMOS管、一定值电阻R3以及一光耦构成，PMOS管的型号为2N7002E，其栅极G耦接至稳压管和定值电阻Rl之间，漏极D耦接至接地端，源极S耦接至一 VCC电源，定值电阻R3耦接在PMOS管的源极S和VCC电源之间，VCC电源电压为5V，光耦的型号为2N7002E，光耦的正极发射端耦接至PMOS管的源极S，负极发射端接地；
[0100]控制单元300的工作部320由一定值电阻R0、一电机61、一控制开关K以及一 VCC电源串联构成的，VCC电源为5V，光耦的接收端耦接至该串联电路中。
[0101]当碳刷I温度升高时，热敏电阻Rt阻值变大，其两端分的的电压也随之变大，定值电阻RO两端的电压就变小，当RO两端的电压低于并联稳压器内的基准电压时，并联稳压器无法导通，此时蜂鸣器HA的输入端电压为高电平，发出警报声，达到提醒工作人员的目的；同时，控制单元300的PMOS管的栅极G电压也为高电平，PMOS管无法导通，源极S处于一个高电位状态，光稱的正极发射端也就输入一个高电位信号，由于负极发射端接地，从而光耦导通；控制开关K初始处于闭合状态，光耦的导通，使得控制单元的工作部导通，电机61工作，使得驱动装置6驱动限位柱7运动并逐渐和限位孔32脱离，脱离后碳刷盒2在尾部拉簧4的拉力作用下绕着定位销5旋转，碳刷I也就会和集电环分离，从而达到一个保护碳刷I温度不会过高的目的。
[0102]当碳刷I和集电环分离后，限位柱7撞击控制开关S，使得控制开关S处于断开的状态，这样就能使得工作部320断路，从而电机61停止工作，也就实现驱动装置6停止工作。
[0103]反之，当碳刷I温度低时，蜂鸣器不响，同时电机61也不工作，即驱动装置6也就不工作。
[0104]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种碳刷架，包括碳刷、两个碳刷盒以及碳刷座，所述碳刷盒内各设有碳刷，两个所述碳刷盒靠近碳刷座的一侧各设有耳朵，所述耳朵与碳刷座转动连接，其特征是:所述碳刷座上设有能够使两所述碳刷盒尾部互相靠近的驱动装置，所述碳刷座上还设有用于控制所述驱动装置的控制电路， 所述控制电路包括: 检测单元，具有输出端，检测碳刷的温度并在其输出端输出一控制信号； 控制单元，具有输入端以及输出端，其输入端耦接至所述检测单元的输出端以接收该控制信号，输出端耦接至所述驱动装置的电源接线端； 警报单元，具有输入端，其输入端耦接至所述检测单元的输出端以接收该控制信号。
2.根据权利要求1所述的碳刷架，其特征是:所述检测单元包括: 检测部，具有: 第一输出端，输出第一电位信号； 第二输出端，输出第二电位信号； 比较部，具有: 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:所述控制单元包括: 控制部，具有输入端以及输出端，其输入端耦接至所述检测单元的输出端； 工作部，具有输入端，输入端耦接至所述控制部的输出端以接收该控制信号。
5.根据权利要求4所述的碳刷架，其特征是:所述的控制部包括: 一三极管，其基极耦接至所述检测单元的输出端，集电极耦接于一 VCC电源； 一继电器，具有低压输入端以及动触开关，其低压输入端耦接于所述三极管的发射极与一接地端之间，动触开关耦接于所述工作部的输入端。
6.根据权利要求4所述的碳刷架，其特征是:所述工作部由一电阻、一电机、一控制开关以及一 VCC电源串联构成。
7.根据权利要求1所述的碳刷架，其特征是:所述警报单元包括一蜂鸣器，具有输入端，其输入端耦接至所述检测单元的输出端。
8.根据权利要求1所述的碳刷架，其特征是:所述驱动装置包括: 拉簧柱，分别设置在两个所述碳刷盒的尾部； 拉簧，两端各固定于一拉簧柱； 限位柱，活动贯穿所述碳刷座的头部； 电机，耦接至所述控制电路； 齿轮，所述齿轮套设在所述电机的轴上且与电机轴固定连接； 齿条，所述齿条设置在所述限位柱上且与所述齿轮啮合。
9.根据权利要求1所述的碳刷架，其特征是:所述碳刷座的头部的两侧还分别固接有挡块。
10.根据权利要求3所述的碳刷架，其特征是:所述第三电阻为滑动变阻器。
【文档编号】H02H5/04GK204118439SQ201420487554
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】郑军地 申请人:台州市富达机电有限公司