[发明专利]多孔电刷

说明书

技术领域  

本发明涉及一种电刷体上设有贯穿孔的金属石墨电刷或碳石墨电刷。

技术背景   

目前电刷在使用过程中，噪声、温升、使用寿命与电性能的技术指标之间有着相互制约和矛盾的关系，保证好的电性能，就要牺牲其它的技术指标。

电刷与换向器、滑环之间的高速相对旋转运动，产生摩擦噪声和摩擦热，另外大电流的换向火花加速电刷和换向器、滑环的电蚀磨耗，降低使用寿命。为了提高使用寿命，需要适当增加电刷的电阻，降低电刷摩擦系数，而电阻的增加，又导致电刷发热量的增加，这样温升指标将得不到保证，温度升高后反过来又导致电刷、换向器、滑环发热，超过允许温度后的结果是降低整机的使用寿命，同时要牺牲部分电刷的电性能。要保证电刷的电性能，就要增加电刷的导电性，这将导致摩擦系数的提高，降低了换向器、滑环的使用寿命。

高速相对旋转运动，产生摩擦噪声也是高端电刷产品所不允许的，要想通过浸渍润滑剂和提高材料的气孔率达到降噪，效果也是有限的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在保证电性能综合技术指标前提下，具有降噪、降低温升功能且耐磨性能好的多孔电刷。

本发明采用如下技术方案：

本发明包括电刷体以及和电刷体固定连接的导线，其特征在于在电刷体上设置有贯穿孔, 所述的贯穿孔为贯通电刷体的弧底面及其对立面的连通孔。

本发明在电刷体上设置有1-20个贯穿孔。

本发明所述的贯穿孔的横截面形状为圆形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形。

本发明所述的贯穿孔的横截面面积为0.5-1.5mm²。

本发明的积极效果如下：

本发明通过在电刷体内设有多个截面形状各异贯穿孔，这些连通电刷使用面（即弧底面）和其对立面的贯穿孔，达到分散噪声传播方向，增加噪声传播方向通道（有如枪械消声器的原理），从而达到降低噪声的目的。

由于电刷与换向器、滑环相对高速旋转运动产生的摩擦热和电刷电阻产生的热量通过其表面辐射、传导散热外，这些设置的贯穿孔等于在电刷内部增加气流散热通道，电刷内部的热量通过气流运动带走内部热量，从而达到额外散热的目的。

本发明贯穿孔的设置，相对的提高电刷的气孔率，而气孔率的提高是抑制放电火花增大、减少烧蚀的有效方法，从而提高电刷的使用寿命。

通常电机电刷在使用中都会遇到诸如寿命、温升、噪音、污染等诸多方面的问题。有些电机综合要求较高，但是，在实际应用中，若要对电刷的寿命、噪音、温升等性能要做到全面兼顾和保障，难度非常高。因为电刷材料必须具有一定的强度，方能保证产品的可加工性和耐机械磨损性能，同时电刷材料必须有适当的阻抗，能够有效地抑制电刷使用中的放电火花，以减少材料的电蚀磨损。然而，相应产生的矛盾是：由于电刷材质强度的提高，同时也使得电刷在工作过程中因摩擦和振动产生噪音污染；又因电刷自身电阻引起使用温度的升高（严重的甚至损毁电机）。

在实践中，人们采用各种方法来改进电刷的性能。如采用新材料或通过浸渍润滑剂来降低摩擦系数，以及通过提高材料的气孔率等方法来达到减磨、降噪的目的，但是效果有限。

例如，采用高纯度石墨原料，在降低电刷摩擦系数的同时，由于石墨特有的层状晶格结构，必然导致电刷的整体强度降低，使得电刷抗磨性能降低；添加各种润滑剂又会增大电刷与电机换向器之间的接触电阻，影响电机整体性能；而通过提高电刷材料自身的开口气孔率，能够在一定程度上可以提升电刷的降噪、降温性能，但也有很大的局限性，因为过度的气孔率必然会导致材料强度降低，影响电刷的使用寿命。针对上述问题，本发明在碳刷的使用面（即弧底面）上添加贯穿性的细孔即贯穿孔，以达到分散噪音传播方向从而降低噪音的目的，并取得较好的效果。

在试验中，相同材质的电刷，本发明在添加了纵向贯穿通孔后，相比于未添加贯穿通孔的电刷，在运行中不仅噪音情况有明显改善，同时电刷在使用中产生的温升也有明显的降低，而且电刷的磨损量也相应地减少了。

采用本发明噪音改善的机理：

我们知道枪弹射出枪口时，因燃爆的空气剧烈膨胀，对枪口的空气产生巨大的冲击而形成噪音，如附图7、8所示，如果在枪口前端附加上一个消音装置（即侧壁带有若干贯穿性小孔的筒状物体），那么由于火药爆炸产生的冲击能量在枪弹冲出枪口过程当中由消音器上的若干小孔被提前释放掉一部分，因此在枪口所形成的能量释放被大幅减少，所形成的噪音也相应地降低了。