一种直流电机无火花换向电刷片组合电刷的制作方法

本技术发明涉及直流电机技术，尤其涉及一种直流电机无火花换向电刷片组技术。

背景技术：

1、直流电机(直流电机既可以当直流电动机用，也可以当直流发电机用，直流电动机、发电机可以互相转换。)通过换向器与电刷的滑动摩擦接触，以实现交流电与直流电的互相转换。直流电动机由于具有良好的启动、制动和调速性能，广泛应用于对启动或调速性能要求较高的场合。

2、现用的直流电机换向电刷是一块整体，直流电机的电流换向由于受到电磁、机械、电热、电化学的影响，换向过程中会在电刷与换向片之间产生不可消除的火花，使得直流电机换向困难。

3、直流电机的换向产生的火花副作用是：1、加剧换向片的磨损、灼蚀，影响到换向器与电刷工作面的接触，进而影响电机的工作性能及电机寿命；2、限制了电刷的宽度，也就是不能使电刷跨越的换向片过多，一般是电刷跨越2-3片换向片，否则，火花会加大。为了解决电刷的换向火花问题，人们想到了在电刷材料中掺入杂质，以提高电刷的电阻，降低换向火花烈度。这样做虽然降低了换向火花烈度，但也增加了电刷的功耗，致使电刷发热严重，电刷磨损加快。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：直流电机换向过程中在电刷与换向片之间产生的不可消除的火花。

2、本实用新型发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电刷片组合体，包括若干片电刷片、若干绝缘云母片、汇流铜板(散流铜板)，若干二极管组。所述每片电刷片与电刷片之间由绝缘云母片隔离；所述每片电刷片与汇流铜板(散流铜板)之间由二极管组串接起来。

3、本实用新型提供的换向电刷片组合体，使电机换向工作时每一片电刷片只对应一个电机换向片，用二极管的pn结阻隔电刷片组前边沿(换向片刚进入电刷片组的一侧)与电刷片组后边沿(换向片离开电刷片组的一侧)由于电流密度分布不均匀而产生的短路电流，从而避免产生短路火花。

4、按上述方案，电刷片串接的二极管由专业厂家设计制造。

5、按上述方案，把正向串接二极管组的电刷片组命名为pn刷。把反向串接二极管组的电刷片组命名为np刷。

6、按上述方案，图示7陶瓷绝缘外套由专业厂家定制。

7、发明原理

8、本实用新型发明的原理是：理想的无火花换向模型是电刷任一瞬间只滑动摩擦接触一片换向片，这样的结果是换向火花消除了，但电机工作电流脉动太大。为了使工作电流波形平滑，就要多个换向片同时换向。如果多个换向片在电机换向过程中任一瞬间，电刷的前边沿、后边沿电流密度相等，即电刷的电流密度是均匀的，因而电刷下没有换向火花产生。现实实际的情况是，电机运行时，几个绕组电流通过换向片、电刷同时换向，电刷的前边沿、后边沿电流密度分布并不均匀。换向片进入或离开电刷时，电机元件内短路电流并不为零，在电刷表面形成电势差，电机元件内的电磁能以短路火花形式释放，于是电刷前边沿或电刷后边沿会产生换向火花；电刷下跨越的换向片越多，电刷的前边沿、后边沿电流密度分布越不均匀，元件内短路电流就越大，换向火花就越大，导致电机功率下降越多。本发明具有单向导电性的电刷片组，每个换向片在换向时只与一片串接并联二极管组的电刷片滑动摩擦接触。电机运行时，几个绕组电流通过换向片、电刷片组同时换向，电刷片组的前边沿、后边沿电流密度分布虽然不均匀，由于有二极管的pn结阻隔，换向片进入或离开电刷片组时，不会产生短路电流，就消除了换向火花。

9、本实用新型发明产生的有益效果是：1、实现了直流电机无火花换向，减少了换向火花对换向片、电刷灼蚀，延长了换向片、电刷的使用寿命；2、增加了电刷下跨越的换向片数(普通电刷下跨越换向片是2-3片)，本发明的无火花换向电刷片组下跨越换向片可以增加到5-6片，提高了电机工作效率。

10、根据上述特征，每个电刷片串接一组并联二极管组，对于发电机的正极(电动机的负极)，发电机输出电流通过电机1支路电枢→1片换向片→1片电刷片→二极管组→汇流铜板后输出。对于发电机的负极(电动机的正极)，每个电刷片反向串接一组并联二极管，输入电流通过散流铜板→二极管组→1片电刷片→1片换向片→电机1支路电枢。本实用新型实现了直流电机的无火花换向，解决了直流电机换向困难问题，延长了直流电机换向片、电刷的使用寿命；提高了直流电机的工作效率。

技术特征：

1.一种直流电机无火花换向电刷片组合电刷，其特征在于，一种电刷片组合体，包括若干片电刷片、若干绝缘云母片、汇流铜板或散流铜板、若干二极管组；所述每片电刷片与电刷片之间由绝缘云母片隔离；所述每片电刷片与汇流铜板或散流铜板之间由二极管组串接。

2.根据权利要求1所述的一种直流电机无火花换向电刷片组合电刷，其特征在于，串接电刷片的二极管冗余配置，即在一个二极管满足通过额定电流的前提下，并联2-3个二极管。

技术总结
本技术发明涉及一种直流电机无火花换向电刷片组技术。本技术直流电机换向电刷是若干片用绝缘云母片隔离的电刷片组合；电刷片组合中每片电刷片都串接一组二极管，使电机换向工作时每一片电刷片都具有单向导电性，单向导电的电刷片只滑动摩擦接触一个换向片，二极管的PN结阻隔电刷片组前边沿(换向片刚进入电刷片组的一侧)与电刷片组后边沿(换向片离开电刷片组的一侧)由于电流密度分布不均匀而产生的短路电流，实现了直流电机无火花换向，减小了换向火花对换向片、电刷灼蚀，延长了换向片、电刷的使用寿命；无火花换向电刷片组下跨越换向片可以增加到5‑6片(普通电刷下跨越换向片是2‑3片)，提高了电机工作效率。

技术研发人员：苑新建
受保护的技术使用者：苑新建
技术研发日：20221018
技术公布日：2024/1/13