專利名稱：具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
直流電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，在其轉(zhuǎn)子上至少裝有由一對(duì)換向片組成的換向器，相應(yīng)的在直流電動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)至少裝有一對(duì)換向電刷，其作用在于當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)換向器和換向電刷進(jìn)行換向，以確保向電動(dòng)機(jī)輸入直流電，維持直流電動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，換向電刷與換向器的換向片不斷地處于接觸、脫離、再接觸的輪換，換向片與換向電刷脫離瞬間，由于轉(zhuǎn)子上繞有線圈，而線圈是個(gè)電感元件，所以這個(gè)感性負(fù)載的線圈會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，其瞬間電量要通過(guò)換向片釋放，從而產(chǎn)生電弧。電弧產(chǎn)生的高溫，會(huì)使換向片表面氧化，導(dǎo)致?lián)Q向片和換向電刷間接觸不良，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致?lián)Q向片和電刷無(wú)法正帶工作，從而損壞直流電動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能克服已有技術(shù)缺陷的具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)。按照本發(fā)明所說(shuō)的一種具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和外殼，其中轉(zhuǎn)子上至少裝有由一對(duì)第一換向片和第二換向片組成的換向器，相應(yīng)地在直流電動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)至少裝有一對(duì)第一換向電刷和第二換向電刷，所述第一換向電刷和第二換向電刷間連接一直流電源，所述直流電動(dòng)機(jī)還包括一個(gè)消弧裝置；所述消弧裝置包括至少一對(duì)第一消弧電刷和第二消弧電刷，以及連接第一消弧電刷和第二消弧電刷的消弧電路，所述第一消弧電刷和第二消弧電刷分別位于直流電動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)，與所述第一換向電刷和第二換向電刷相鄰，且按電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向位于所述第一換向電刷和第二換向電刷之前；所述消弧電路包括單向?qū)娐泛臀⊙b置，其中單向?qū)娐返碾娏鞣较蚺c直流電源的電流方向相反。按照本發(fā)明所說(shuō)的一種具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，不論電動(dòng)機(jī)是順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，還是逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，都可分成四個(gè)階段，差異只是換向電刷與換向片在接觸順序上的不同。下面對(duì)四個(gè)階段分別說(shuō)明如下。為便于說(shuō)明，設(shè)定轉(zhuǎn)子以順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，且直流電源的正極與第一換向電刷連接，負(fù)極與第二換向電刷連接。第一階段是第一換向電刷和第二換向電刷分別與第一換向片和第二換向片電接觸瞬間起，直至第一換向電刷和第二換向電刷即將脫離第一換向片和第二換向片。在此期間，第一換向片和第二換向片的電極性分別為正和負(fù)。第一消弧電刷和第二消弧電刷分別與第一換向片和第二換向片電接觸，而它們之間脫離電接觸的時(shí)間晚于第一換向電刷和第二換向電刷，在電接觸期間，第一消弧電刷和第二消弧電刷的電極性分別為正和負(fù)，與第一換向電刷和第二換向電刷相同，因此，消弧電路不導(dǎo)通，直流電動(dòng)機(jī)處于正常工作狀態(tài)，與已有技術(shù)相較，沒(méi)有區(qū)別。第二階段從第一換向電刷和第二換向電刷脫離第一換向片和第二換向片的瞬間起，到第一換向電刷和第二換向電刷即將與第二換向片和第一換向片電接觸的瞬間，也就是說(shuō)，在第一換向片和第二換向片換向期間，在此期間，由于轉(zhuǎn)子線圈自身的反向電動(dòng)勢(shì)作用，第一換向片的電極性為負(fù)，第二換向片的電極性為正。與此同時(shí)，當(dāng)?shù)谝粨Q向片和第二換向片脫離第一換向電刷和第二換向電刷瞬間，第一消弧電刷和第二消弧電刷在此瞬間分別與第一換向片和第二換向片電接觸，這就是說(shuō)，第一消弧電刷的反向電勢(shì)電極性為負(fù)，第二消弧電刷的反向電勢(shì)電極性為正。此時(shí)，第一換向電刷與第一消弧電刷的電極性相反，同樣第二換向電刷和第二消弧電刷的電極性也相反，消弧電路導(dǎo)通，消弧電路的吸弧裝置將第一換向片和第二換向片連接的線圈上產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)，也即拉弧電量消耗掉，從而避免產(chǎn)生電弧。第三階段是第一換向片和第二換向片分別與第二換向電刷和第一換向電刷電接觸的瞬間，直至第一換向電刷和第二換向電刷分別與第二換向片和第一換向片行將脫離的瞬間，在此期間，第一換向片的電極性為負(fù)，而第二換向片的電極性為正。第一消弧電刷和第二消弧電刷繼續(xù)與第二換向片和第一換向片電接觸，此時(shí)，第一消弧電刷的電極性為正，與第一換向電刷相同，第二消弧電刷的電極性為負(fù)，與第二換向電刷相同，因此，消弧電路不能導(dǎo)通，直流電動(dòng)機(jī)處于正常工作狀態(tài)，與已有技術(shù)相較，沒(méi)有區(qū)別。第四階段從第一換向電刷和第二換向電刷脫離第二換向片和第一換向片的瞬間，直至第一換向電刷和第二換向電刷即將與第一換向片和第二換向片電接觸，也就是說(shuō)，第一換向片和第二換向片又一次處于換向期間，在此期間，由于轉(zhuǎn)子線圈自身的反向電動(dòng)勢(shì)作用，第一換向片的電極性為正，而第二換向片的電極性為負(fù)。與此同時(shí)，當(dāng)?shù)谝粨Q向電刷和第二換向電刷脫離第二換向片和第一換向片瞬間，第一消弧電刷和第二消弧電刷在此瞬間分別與第二換向片和第一換向片電接觸，這就是說(shuō)，第一消弧電刷的電極性為負(fù)，而第二消弧電刷的電極性為正。由此，第一換向電刷與第一消弧電刷的電極性相反，同樣第二換向電刷和第二消弧電刷的電極性也相反，消弧電路再次導(dǎo)通，消弧電路的消弧裝置將第一換向片和第二換向片連接的線圈上產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)，也即拉弧電量消耗掉，從而避免產(chǎn)生電弧。接下去又回復(fù)到第一階段，直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)始終按上述四個(gè)階段周而復(fù)始的工作?，F(xiàn)在對(duì)消弧電路做進(jìn)一步的說(shuō)明。消弧電路連接在第一消弧電刷和第二消弧電刷之間，包括一個(gè)單向?qū)娐泛臀⊙b置。按照本發(fā)明所說(shuō)的消弧電路，該電路導(dǎo)通極性，如前所述，條件是第一消弧電刷片和第二消弧電刷片與第一換向電刷和第二換向電刷的電壓極性相反。這樣，在第一換向電刷和第二換向電刷正常工作時(shí)，第一消弧電刷和第一換向電刷分別與第一換向片接觸，而第二消弧電刷和第二換向電刷分別與第二換向片接觸，因此，第一消弧電刷和第二消弧電刷的電壓極性分別與第一換向電刷和第二換向電刷的電壓極性相同，消弧電路不會(huì)接通，不會(huì)消耗直流電源輸出的電流，也不會(huì)影響第一換向電刷和第二換向電刷的正常工作。當(dāng)?shù)谝粨Q向電刷和第二換向電刷分別脫離與第一換向片和笫二換向片接觸時(shí)，而第一消弧電刷與第二換向片電接觸連接，第二消弧電刷與第一換向片電接觸連接，由于第一換向片和第二換向片上的極性沒(méi)有改變，因此，第一消弧電刷和第二消弧電刷分別與第一換向電刷和第二換向電刷兩端的電壓極性相反，消弧電路導(dǎo)通，該電路將第一換向片和第二換向片連接的線圈上產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)消耗掉，直至第一換向電刷與第一消弧電刷分別與第二換向片接觸，第二換向電刷和第二消弧電刷分別與第一換向片接觸，消弧電路將斷開(kāi)。下面進(jìn)一步說(shuō)明消弧電路的單向?qū)娐泛臀⊙b置。所說(shuō)的單向?qū)娐返膶?dǎo)通電流方向與直流電源的電流方向相反，由此才能保證換向器正常工作，而單向?qū)凡粫?huì)導(dǎo)通，反之，只有當(dāng)換向器與第一換向電刷和第二換向電刷脫離瞬間導(dǎo)通，吸弧裝置工作，實(shí)現(xiàn)消耗掉第一換向片和第二換向片間連接的線圈上產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)，消除第一換向電刷和第二換向電刷脫離換向器時(shí)產(chǎn)生的電弧。按照本發(fā)明所說(shuō)的一種具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)的單向?qū)娐房梢允蔷w二極管，但不限于此，對(duì)于本專業(yè)技術(shù)人員公知的其它元件或電路，只要能實(shí)現(xiàn)單向?qū)ň捎糜诒景l(fā)明。按照本發(fā)明所說(shuō)的一種具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)，所說(shuō)的消弧裝置是指能吸收或消耗第一換向片和第二換向片間連接的線圈上產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的能量，符合上述要求的能吸收或消耗上述能量的元件可以是電容，也可以是電阻，也可以是兩者的結(jié)合，或者是能滿足上述要求的其它元件或裝置。如前所述，消弧電刷的設(shè)置是按照直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向設(shè)置在第一換向電刷和第二換向電刷之前，一旦直流電動(dòng)機(jī)需正反兩個(gè)方向都可轉(zhuǎn)動(dòng)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不難理解，當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)采用多個(gè)換向電刷，同樣可以前面所說(shuō)的處置。綜上，按照本發(fā)明所說(shuō)的一種具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)克服了已有技術(shù)中的缺陷，有效地消耗了換向電刷和換向器脫離時(shí)線圈釋放的拉弧電量，避免電刷和換向器的損壞，提高電刷和換向器，以及直流電動(dòng)機(jī)的壽命和工作質(zhì)量。本發(fā)明的上述目的和其它目的及其優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下面結(jié)合附圖所示實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)更加清楚。


圖1是按照本發(fā)明所說(shuō)的一種具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)在未換向前的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是按照本發(fā)明所說(shuō)的一種具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)在換向時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照附圖來(lái)說(shuō)明按照本發(fā)明的一種具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)。圖中只示出了轉(zhuǎn)子和本發(fā)明有關(guān)的部分。如圖ι和圖2所示，轉(zhuǎn)子10的外側(cè)為由第一換向片31和第二換向片32組成的換向器30，與第一換向片31和第二換向片32電接觸連接的是第一換向電刷11和第二換向電刷12，以及與第一換向電刷11和第二換向電刷12絕緣隔開(kāi)的第一消弧電刷21和第二消弧電刷22，第一換向電刷11和第二換向電刷12，以及第一消弧電刷21和第二消弧電刷22均固定在直流電動(dòng)機(jī)外殼(未示出)內(nèi)側(cè)。其中，第一換向電刷11和第二換向電刷12之間連接一直流電源B，電源B的正極與第一換向電刷11連接，負(fù)極連接到第二換向電刷12。第一消弧電刷21和第二消弧電刷22之間連接一消弧電路23，該消弧電路23包括一作為單向?qū)娐返木w二極管231和一個(gè)作為吸弧裝置的電阻232。如前所述，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與消弧電刷設(shè)置位置和單向?qū)娐返碾娏鞣较蛴嘘P(guān)。為便于說(shuō)明，在圖1中設(shè)定轉(zhuǎn)子按順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即圖中A所示方向，所以圖中的第一消弧電刷21和第二消弧電刷22分別在第一換向電刷11和第二換向電刷12的前面，而晶體二極管231的電流方向是由第二消弧電刷22流向第一消弧電刷21，即晶體二極管231的導(dǎo)通電流方向與電源B的電流方向相反。如圖1所示，第一換向電刷11和第二換向電刷12仍處于與第一換向片31和第二換向片32接觸，也就是說(shuō)，換向片仍處于經(jīng)換向電刷向其供電，電動(dòng)機(jī)正常工作。如圖2所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，第一換向片31和第一換向電刷11脫離電接觸的瞬間，第一消弧電刷21則與第一換向片31電接觸，與此同時(shí)，第二換向片32和第二換向電刷12也脫離電接觸，第二消弧電刷22與第二換向片32電接觸。直到第一換向片31與第二換向電刷12、第二換向片32與第一換向電刷11接觸前，第一換向片31和第二換向片32均不與供電的換向電刷接觸，此時(shí)纏繞在轉(zhuǎn)子10上的線圈(未示出)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)所形成的電流通過(guò)第一換向片31和第二換向片32要釋放，而此時(shí)第一消弧電刷21和第二消弧電刷22與第一換向片31和第二換向片32電接觸，且第一消弧電刷21為負(fù)極，第二消弧電刷22為正極，它們分別與相鄰的第一換向電刷11和第二換向電刷12的極性相反，這就使連接兩個(gè)消弧電刷間的消弧電路導(dǎo)通，線圈產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)所釋放的電流被作為吸弧裝置的電阻吸收，轉(zhuǎn)化成熱能釋放。轉(zhuǎn)子再繼續(xù)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，笫二換向片32與第一換向電刷11電接觸，同樣，第一換向片31與第二換向電刷12電接觸，而第一換向電刷11和第二換向電刷12的電極性未變，所以，此時(shí)的第一換向片31為負(fù)極，第二換向片32則為正極，從而完成第一換向片31和第二換向片32的一次換向。轉(zhuǎn)子繼續(xù)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，在第一換向片31和第二換向片32脫離第二換向電刷12和第一換向電刷11的瞬間，第一消弧電刷21和第二消弧電刷22與第二換向片32和第一換向片31電接觸，直到第一換向片31和第二換向片32與第一換向電刷11和第二換向電刷12電接觸之前，第一換向片31和第二換向片32均不與任何換向電刷接觸，此時(shí)纏繞在轉(zhuǎn)子10的線圈(未示出)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)形成的電流要通過(guò)兩個(gè)換向片釋放，而此時(shí)的第一消弧電刷21和第二消弧電刷22已分別與第一換向片31和第二換向片32電接觸，且第一消弧電刷21為負(fù)極，第二消弧電刷22為正極，且與相鄰的第一換向電刷11和第二換向電刷12的極性相反，消弧電路再次被導(dǎo)通，線圈產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)所釋放的電流被作為吸弧裝置的電阻232吸收，轉(zhuǎn)化成熱能釋放。轉(zhuǎn)子再繼續(xù)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，第一換向片31與第一換向電刷11電接觸，而第二換向片32與第二換向電刷12電接觸，第一換向電刷11和第二換向電刷12的電極性未變，這樣第一換向片31為正極，而第二換向片32為負(fù)極，從而換向片又一次換向。通過(guò)上面對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明，當(dāng)只有一對(duì)換向電刷和一對(duì)換向片的情況下，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動(dòng)一周有兩次消弧。不言而喻，當(dāng)有多對(duì)換向電刷和多對(duì)換向片的情況下，消弧裝置的數(shù)目也相應(yīng)增加，消弧的次數(shù)將成倍增加。發(fā)明人已對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思及其實(shí)施例做出了詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上可以做出各種變換和改進(jìn)，但這些變換和改進(jìn)都沒(méi)有脫離本發(fā)明的精神，都在權(quán)利要求書(shū)要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和外殼，其中轉(zhuǎn)子上至少裝有由一對(duì)第一換向片和第二換向片組成的換向器，相應(yīng)地在直流電動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)至少裝有一對(duì)第一換向電刷和第二換向電刷，所述第一換向電刷和第二換向電刷間連接一直流電源，其特征在于所述直流電動(dòng)機(jī)還包括一個(gè)消弧裝置；所述消弧裝置包括至少一對(duì)第一消弧電刷和第二消弧電刷，以及連接所述第一消弧電刷和第二消弧電刷的消弧電路；所述第一消弧電刷和第二消弧電刷分別位于直流電動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)，與所述第一換向電刷和第二換向電刷相鄰，且按電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向位于所述第一換向電刷和第二換向電刷之前；所述消弧電路包括單向?qū)娐泛臀⊙b置，其中單向?qū)娐返碾娏鞣较蚺c直流電源的電流方向相反。
2.按照權(quán)利要求1所述的具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述單向?qū)娐窞閱蜗蚓w管或單向電路。
3.按照權(quán)利要求1所述的具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述吸弧裝置為電阻或電容或兩者均有。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有消弧裝置的直流電動(dòng)機(jī)，所述的消弧裝置包括至少一對(duì)置于電動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)換向電刷后的消弧電刷，以及連接在消弧電刷間的含單向?qū)娐泛臀⊙b置的消弧電路。所述的裝置在電動(dòng)機(jī)的換向電刷和換向片在換向時(shí)能避免由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的線圈產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)引起的電弧。本發(fā)明的裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K13/14GK102570725SQ20111046066
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者張力, 王宗奎 申請(qǐng)人:北京新宇航世紀(jì)科技有限公司, 張力, 畢征慶, 王宗奎