一种正反转切换装置及单相串激电动机的制作方法

本实用新型涉及电动工具技术领域，更进一步涉及一种正反转切换装置。此外，本实用新型还涉及一种单相串激电动机。

背景技术：

电动机因输入的电流不同，可分为直流电动机与交流电动机，用直流电流驱动的电动机叫直流电动机，直流电动机因磁场电路与电枢电路连结之方式不同，又可分为串激电动机、分激电动机、复激电动机；用交流电流来转动的电动机叫交流电动机。

直流串激电动机的励磁绕组与转子绕组之间通过电刷和换向器相串联，励磁电流与电枢电流成正比，定子的磁通量随着励磁电流的增大而增大，转矩近似与电枢电流的平方成正比，转速随转矩或电流的增加而迅速下降，可通过用外用电阻器与串励绕组串联(或并联)、或将串励绕组并联换接来实现调速。

电动机有正转和反转的需求，为了实现电动机改变转动方向，需要设置正反转切换组件，由正反转切换组件改变触点的连接，从而改变转子的电流方向实现转向切换。

目前的正反转切换组件由电刷架直接带动，操作者手动拧转电刷架，电刷架转动的同时带动正反转切换组件自身的拔杆摆动，因而正反转切换组件自身的拔杆必须采用L型的结构，正反转切换组件只能与电刷架并排设置，因此其必然要设置在电动机的进风口，外界的进风携带粉尘杂质，会对正反转切换组件的触点造成影响；并且由于电刷架和正反转切换组件自身具有一定的厚度，因而正反转切换组件自身的L型拔杆需要设置较大的长度，才能与电刷架接触，电刷架带动L型拨杆摆动，L型拔杆自身为塑料件，会产生一定的弯曲变形，正反转切换时无法精准快速到位。

对于本领域的技术人员来说，如何避免进风杂质对正反转开关组件造成影响，是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种正反转切换装置，改进了正反转组件的触发结构，不需设置在进风口处，避免进风杂质对正反转开关组件造成影响，具体方案如下：

一种正反转切换装置，包括碳刷模组和换向拔杆，所述碳刷模组装配在机壳上；所述碳刷模组能够相对于所述机壳顺时针和逆时针旋转；

所述换向拔杆的中部转动连接于所述机壳上，所述换向拔杆的第一端与所述碳刷模组接触配合，所述碳刷模组旋转时拔动所述换向拔杆的第一端；所述换向拔杆的第二端与正反转切换组件的正反摆杆接触配合，所述换向拔杆的第二端能够带动所述正反摆杆摆动，从而改变所述正反转切换组件中电机引线接插片的导电回路。

可选地，所述换向拔杆与所述机壳的转轴沿竖向设置，所述换向拔杆相对于所述机壳作横向摆动；所述碳刷模组相对于所述机壳围绕横向转轴在竖直面内旋转。

可选地，所述正反转切换组件设置在所述碳刷模组的下方，位于所述机壳的手柄内腔中。

可选地，所述碳刷模组包括相互卡接固定的碳刷架和碳刷包围支架，所述碳刷架用于固定碳刷；所述碳刷包围支架上设置拔转凸块，所述拔转凸块外露于所述机壳的外壁。

可选地，所述碳刷包围支架上设置装配环，所述装配环的内壁为球形面圆柱弧形面；

所述换向拔杆的第一端末端凸出设置装配球，所述装配球与所述装配环的内壁相互卡接。

可选地，所述换向拔杆的第二端开设插接长孔，所述插接长孔为腰形孔，宽度与所述正反摆杆的插接柱的直径相同，长度大于所述正反摆杆的插接柱的直径。宽度可根据换向拨杆与正反转切换组件的正反转摆杆摆角差异作适当宽度调节。

可选地，所述所述换向拔杆上向外凸出设置圆柱形的转动柱，所述转动柱的末端设置支撑盘，所述支撑盘的尺寸大于所述转动柱的直径，所述转动柱和所述支撑盘插接于所述机壳手柄上设置的T型槽中。

可选地，所述碳刷模组与所述机壳之间设置能够弹性变形的限位件，所述碳刷模组与所述机壳的间距与所述限位件相互配合，压缩所述限位件实现限位。

可选地，所述限位件为限位扭簧，所述限位扭簧的第一支脚卡在所述机壳上，第二支脚卡在所述碳刷模组上，所述碳刷模组和所述机壳两者与所述限位扭簧接触位置的最近距离小于所述第一支脚和所述第二支脚之间的张开距离。

可选地，所述正反转组件包括相互卡接配合的上盖和下盖，所述上盖上设置四块所述电机引线接插片，所述正反摆杆的中部与所述下盖转动连接；

所述下盖上转动连接改向盘，所述改向盘的上表面独立设置两块导电片，所述导电片能够将相邻的两块所述电机引线接插片导电连接；

所述改向盘的下表面凸出设置传动柱，所述传动柱与所述正反摆杆上设置的腰形孔插接。

可选地，所述正反摆杆的一端设置“人”字形的两个斜面边缘，所述下盖通过弹簧连接限位球，所述限位球用于与所述正反摆杆端部的斜面边缘接触。

可选地，所述碳刷模组上向外周凸出设置轴向限位块，所述轴向限位块能够与所述机壳端部垂直于轴线方向的轴向限位壁的内壁贴合限位；

所述轴向限位块与所述碳刷模组之间通过周向限位块连接，所述周向限位块用于与所述轴向限位壁的边缘顶靠接触限位。

本实用新型还提供一种单相串激电动机，包括上述任一项所述的正反转切换装置。

本实用新型提供了一种正反转切换装置，碳刷模组能够相对于机壳顺时针和逆时针旋转，带动碳刷同步转动；换向拔杆的中部转动连接于机壳上，换向拔杆的第一端由碳刷模组带动旋转，围绕换向换向拔杆中部的转轴转动，换向拔杆的第二端与正反转切换组件的正反摆杆接触配合，换向拔杆的第二端能够带动正反摆杆摆动，使正反摆杆下向摆动和反向摆动，改变正反转切换组件中电机引线接插片的导电回路，改变电流的方向实现换向。在碳刷模组与正反转组件之间通过换向拔杆传动，正反转组件不必设置在进风口处，降低触点受杂质影响的概率，提高换向的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为本实用新型提供的正反转切换装置各部件与电动机相对位置的爆炸图；

图1B为本实用新型提供的正反转切换装置与电动机相互装配的整体结构图；

图2A为本实用新型提供的正反转切换装置的纵向剖面图；

图2B为机壳的内部结构图；

图2C为图2B中Z部分的局部放大图；

图3为碳刷包围支架和换向拔杆相互配合的结构示意图；

图4A为正反转组件侧方的轴测结构图；

图4B为正反转组件下方的轴测结构图；

图4C为正反转组件去除上盖和电机引线接插片的结构图；

图4D和图4E均为正反转组件去除上盖的结构图；

图5A为碳刷模组和机壳相对位置关系的爆炸图；

图5B为碳刷模组和机壳相互装配的内部视角图。

图中包括：

碳刷组件1、碳刷架11、碳刷包围支架12、拔转凸块121、装配环122、轴承13、碳刷14、轴向限位块15、周向限位块16、换向拔杆2、装配球21、插接长孔22、转动柱23、支撑盘24、机壳3、换向器31、轴向限位壁32、正反转组件4、正反摆杆41、插接柱411、电机引线插插片42、上盖43、下盖44、改向盘45、导电片451、传动柱452、限位球46、限位扭簧5、开关模组6。

具体实施方式

本实用新型的核心在于提供一种正反转切换装置，改进了正反转组件的触发结构，不需设置在进风口处，避免进风杂质对正反转开关组件造成影响。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本实用新型的正反转切换装置及单相串激电动机进行详细的介绍说明。

如图1A所示，为本实用新型提供的正反转切换装置各部件与电动机相对位置的爆炸图，图1B为本实用新型提供的正反转切换装置与电动机相互装配的整体结构图，其中左侧表示电动机的前方，右侧表示电动机的后方，电动机的输出端为前方；本实用新型的正反转切换装置包括碳刷模组1和换向拔杆2，碳刷模组1包括碳刷和相应的支架结构，碳刷模组1装配在机壳3上，碳刷模组1和机壳3相互转动连接，碳刷模组1能够相对于机壳3顺时针和逆时针旋转。

换向拔杆2的中部转动连接于机壳3上，换向拔杆2的两端可围绕中部位置的转轴往复摆动，如图1A所示，换向拔杆2的靠右一端为第一端，靠左一端为第二端；换向拔杆2的第一端与碳刷模组1接触配合，碳刷模组1可对换向拔杆2的第一端施加作用力，当碳刷模组1旋转时，碳刷模组1拔动换向拔杆2的第一端，使换向拔杆2围绕中部设置的转轴摆动，碳刷模组1顺时针和逆时针旋转时均可拔动换向拔杆2，并且使换向拔杆2沿不同的方向摆动。

正反转切换组件4用于切换电流方向，改变电动机输出轴的转动方向，使电动机的输出轴顺时针或顺时针旋转，正反转切换组件4通过正反摆杆41的摆动实现，正反摆杆41换向的具体实现方式详见后文。换向拔杆2的第二端与正反转切换组件4的正反摆杆41接触配合，换向拔杆2对正反摆杆41施加作用力，换向拔杆2的第二端能够带动正反摆杆41摆动，由于换向拔杆2在碳刷模组1的带动下可作正向和反向摆动，因此换向拔杆2在不同旋转方向可带动正反摆杆41沿不同的方向摆动，也即围绕其中部设置的转轴旋转，从而改变正反转切换组件4中电机引线接插片42的导电回路，改变电流的方向实现换向。

本实用新型在碳刷模组1与正反转组件4之间设置了换向拔杆2，通过换向拔杆2传动，正反转组件4不需要与碳刷模组1并排呈竖向设置，可设置在机壳3的其他位置，例如手柄内，正反转组件4不必设置在进风口处，降低正反转组件4的导电触点受杂质影响的概率，提高换向的稳定性。

在上述方案的基础上，本实用新型中换向拔杆2与机壳3的转轴沿竖向设置，这里所指的竖向并非垂线，倾斜设置也可，只要在竖直方向上具有分量即可，换向拔杆2大致在横向平面内运动，也即换向拔杆2相对于机壳3作横向摆动；碳刷模组1相对于机壳3围绕横向转轴在竖直面内旋转，碳刷模组1的转动与电动机的输出轴转动方向平行，图2A所示呈竖向设置。

优选地，本实用新型中正反转切换组件4设置在碳刷模组1的下方，位于机壳3的手柄内腔中，手柄为机壳的一部分，可与机壳的其他部分采用一体式设计，也可独立于机壳的其他部分，将正反转切换组件4设置在机壳3的手柄内腔中可充分利用机壳内部的空间，不需要在机壳的表面凸出设置其他的腔体结构。由于设置了换向拔杆2进行传动，因此正反转切换组件4与开关模组6也可相对固定为一个模块，不再如传统结构需要将两者独立分开设置。

如图2A所示，为本实用新型提供的正反转切换装置的纵向剖面图，也即图1B所示结构的纵向剖面图，从图中可以看出，碳刷模组1通过轴承13转动安装在机壳3上，碳刷模组1呈竖直设置，而换向拔杆2和正反转组件4呈倾斜设置，大致沿水平方向。外界空气从后向前进入电动机内部，图2A中右侧的箭头表示外界空气注入的方向，传统的正反转组件4需要与碳刷模组1竖向并排设置，也即设置在图中轴承13的右侧，直接受到空气的影响，而本实用新型通过换向拔杆2进行中间传动，正反转组件4可设置于其他位置，图中所示位于碳刷模组1的下方，不受气流吹动，避免粉尘杂质影响。当然，图中所示的换向拔杆2和正反转组件4安装位置仅为一种实施例，并不仅限位于图示位置，也可设置在机壳3两侧的横向位置，这些具体的设置形式均应受到本实用新型的保护。

为了方便加工及装配，本实用新型中的碳刷模组1包括相互卡接固定的碳刷架11和碳刷包围支架12，碳刷架11用于固定碳刷14，如图1A所示，共设置两个碳刷，分别与碳刷架11相互插接固定。碳刷包围支架12的外壁上向外周方向凸出设置拔转凸块121，图1A中共设置两个拔转凸块121；拔转凸块121外露于机壳3的外壁，在机壳3的外壁的相应位置开设两个长条形的开孔，拔转凸块121可分别从开孔中伸出，拔转凸块121为受力作用结构，操作者手部按压拔转凸块121，可以拔动拔转凸块121使碳刷包围支架12旋转，从而使整个碳刷模组1顺时针或逆时针旋转。碳刷模组1由两个框架结构装配固定形成仅为一种优选方向，若有需要，也可采用一体设置形式，或者更多的组件，这些具体方案均应受到本实用新型的保护。

顺时针或逆时针旋转碳刷模组1的作用是使两个碳刷14的连线与换向器31具有一定的夹角，以减小电火花；在单相串激电机中，为了减小换向电势改善换向火花，电枢元件与换向片的连接需要沿旋转方向偏移一定的角度，造成换向元件线圈中心线与电刷中心线偏离。通常情况下，电动机的输出轴与两个碳刷14的连线呈22.5度夹角的情况下，换向火花最小，如图1A所示，碳刷模组1正向或反向转动α度，α可为22.5度，也可为其他的角度，顺时针和逆时针均能达到电火花最小的状态。通过碳刷模组1的转动带动正反转组件4换向的同时，减小了换向火花，实现双重作用。

如图3所示，为碳刷包围支架12和换向拔杆2相互配合的结构示意图；碳刷包围支架12上设置装配环122，装配环122周向凸出于碳刷包围支架12，图3中所示碳刷包围支架12的两端贯通的通孔，若设置为盲孔也可；装配环122的内壁为弧形面，可为圆柱形面或者球形面，可以与装配球21相互接触配合。

换向拔杆2的第一端末端凸出设置装配球21，装配球21膨大凸出于换向拔杆2的第一端，可以插入到装配环122，与装配环122内壁的球形面接触，实现相互卡接，将两者相互连接。装配球21和装配环122相互连接形成球铰；如图3所示，碳刷包围支架12围绕横向转轴在竖向平面内转动，装配环122做圆周运动，同时具有横向运动分量和竖向运动分量，而换向拔杆2围绕竖向设置的转轴做横向摆动，通过球铰结构可防止换向拔杆2被竖向带动。

如图3所示，换向拔杆2的第二端开设插接长孔22，插接长孔22为腰形孔，沿换向拔杆2的长度方向延伸分布，插接长孔22长度大于正反摆杆41的插接柱411的直径，插接柱411可在插接长孔22中沿长度方向滑动，插接长孔22的侧壁对插接柱411施加推力使正反摆杆41正向或反向转动，因而插接长孔22的宽度应等于或略大于正反摆杆41的插接柱411的直径，当插接长孔22的宽度等于插接柱411的直径时，无论换向拔杆2正转或反转均可与插接柱411接触施加拔动作用力；当插接长孔22的宽度略大于插接柱411的直径时，碳刷模组1从α角度位置向0度位置转动一小段距离才可与插接柱411接触施加拔动作用力，换向拔杆2具有一段空行程，可应用于碳刷模组1行程范围大于正反摆杆41行程范围的情况。

如图3所示，换向拔杆2上向外凸出设置圆柱形的转动柱23，转动柱23设置在换向拔杆2的中部侧壁上，作为换向拔杆2的转轴。转动柱23的末端设置支撑盘24，也即图中转动柱23的上端设置支撑盘24，支撑盘24的尺寸大于转动柱23的直径，支撑盘24为膨大结构，如图2A所示，转动柱23和支撑盘24插接于机壳3上设置的T型槽中。

在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，本实用新型中碳刷模组1与机壳3之间设置能够弹性变形的限位件，碳刷模组1与机壳3的间距与限位件相互配合，压缩限位件实现限位。如图3所示，限位件应位于0度所示在的线上，碳刷模组1向左或向右摆动α度时，靠近0度时压缩限位件，限位件产生阻力，越过0度位置时不产生阻力，防止碳刷模组1随意转动，保证旋转到位。

本实用新型在此提供一种限位件的优选方案，如图2B所示，为机壳3的内部结构图，相当于图1B逆时针旋转90度的方向；优选地，限位件为限位扭簧5，图2C为图2B中Z部分的局部放大图，在机壳3的侧壁上设置凹槽X，凹槽X开设在图3中的0度位置，在碳刷模组1上设置开孔Y，图中所示在碳刷架11上开设；限位扭簧5具有两个支脚，两个支脚相互呈一定的夹角，限位扭簧5的第一支脚卡在机壳3的凹槽X中，第二支脚卡在碳刷模组1的开孔Y中；并且满足碳刷模组1和机壳3两者与限位扭簧5接触位置的最近距离小于第一支脚和第二支脚之间的张开距离，也即当碳刷模组1在图3中0度位置时，限位扭簧5被最大程度地压缩，从两侧α度位置向中间0度位置移动的过程中由限位扭簧5的阻力进行限位，避免意外切换电动机的转向，只有操作者用力拔动才可越过0度位置。

图4A为正反转组件4侧方的轴测结构图，图4B为正反转组件4下方的轴测结构图；图4C为去除上盖43和电机引线接插片42的结构图。

正反转组件4包括相互卡接配合的上盖43和下盖44，形成一个相对独立的腔，对内壁的触点起到防护作用。上盖43上设置四块电机引线接插片42，四块电机引线接插片42分别连接于电动机上的四条导线，同一时刻仅有两个电机引线接插片42导电连接，切换不同的连接形式改变电动机的转动方向。

正反摆杆41的中部与下盖44转动连接；下盖44上转动连接改向盘45，改向盘45的中心与下盖相互转动连接，可顺时针和逆时针旋转，改向盘45的上表面独立设置两块导电片451，导电片451呈长条形，长度大于相邻两块电机引线接插片42的间隙，能够将相邻的两块电机引线接插片42导电连接；图4D和图4E为去除上盖43的结构图，分别表示两种不同接线形式，也即改向盘45转动到不同的位置，A、B、C、D分别表示四块电机引线接插片42，图4D中AB导电连接、CD导电连接；图4E中AD导电连接、BC导电连接。在改向盘45与导电片451之间设置弹簧，通过弹簧将导电片451和电机引线接插片42紧压接触。

改向盘45的下表面凸出设置传动柱452，如图4B所示，传动柱452与正反摆杆41上设置的腰形孔插接，正反摆杆41转动时，通过正反摆杆41上的腰形孔带动传动柱452旋转。正反摆杆41上的腰形孔宽度与传动柱452直径相等。

为了进一步避免意外换向，如图4B所示，在正反摆杆41的一端设置“人”字形的两个斜面边缘，两个斜面边缘呈钝角；在下盖44上设置弹簧，弹簧的一端固定于下盖44，另一端固定限位球46，在弹簧的弹性力下，限位球46与正反摆杆41端部的斜面边缘接触，当正反摆杆41中线正对限位球46时，限位球46被最大程度压缩，如图4B所示，当正反摆杆41从左侧向右侧转动时需要越过限位球46，限位球46对正反摆杆41的转动提供阻力。

同样地，前文所述的限位件除了采用扭簧结构之外，也可采用此种结构实现，这些具体的设置形式均应受到本实用新型的保护。

如图5A所示，为碳刷模组1和机壳3相对位置关系的爆炸图，图5B为碳刷模组1和机壳3相互装配的内部视角图；碳刷模组1上向外周凸出设置轴向限位块15，限位块15垂直于输出轴向外周凸出形成悬臂，在机壳3端部垂直于轴线方向设置轴向限位壁32，轴向限位壁32的中部开设通孔，可使轴向限位块15从外伸入，轴向限位块15能够与轴向限位壁32的内壁贴合限位，使碳刷模组1无法相对于机壳3轴向移动，也即防止图5A中左右方向窜动。

轴向限位块15与碳刷模组1之间通过周向限位块16连接，轴向限位块15和周向限位块16呈L形结构，周向限位块16沿轴向凸出于碳刷模组1，周向限位块16用于与轴向限位壁32的边缘顶靠接触限位，限定碳刷模组1转动的极限位置，也即顺时针或逆时针转动至α角时周向限位块16与限位壁32的边缘接触顶靠。

本实用新型还提供一种单相串激电动机，包上述的正反转切换装置，可实现相同的技术效果。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。