專利名稱：自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滑動自耦變壓器的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，特別涉及一種其內(nèi)的碳刷或合金接點(diǎn)在停止?fàn)顟B(tài)時，僅接觸線圈組中的一條線的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前世界各地所生產(chǎn)的調(diào)整交流電壓的自耦變壓器，皆利用一銅線組纏繞于一鐵芯上，通過繞設(shè)不同的線圈數(shù)而可產(chǎn)生不同的調(diào)整，并且在每一條在線都具有不同的電壓值，故針對所需的電壓值連接所對應(yīng)的線，即可輸出于負(fù)載。
現(xiàn)今所使用的調(diào)整裝置大都分成兩種型態(tài)，第一種是多重選擇開關(guān)式(ROTARY SWITCH)，請參見圖1所示，其是將特定的輸出電壓從線圈組C的線C1、C2、C3中連接至定位上，當(dāng)要調(diào)整電壓時，使用者即經(jīng)由轉(zhuǎn)動旋鈕帶動連接至其它的接觸點(diǎn)，進(jìn)行電連接，但其缺點(diǎn)在于轉(zhuǎn)接的過程中，接點(diǎn)并無與任何的線進(jìn)行接觸，故無法導(dǎo)電，進(jìn)而造成沒有電流通過的瞬間停電狀態(tài)，且受限于接點(diǎn)的數(shù)量，而無法進(jìn)行微調(diào)的動作。
另外，第二種是滑動自耦變壓器，請參考圖2所示，其是將線圈組與碳刷接觸的平面經(jīng)由壓平、研磨及電鍍等方法，使碳刷得以增加有效接觸面積，并且，于碳刷上方設(shè)有一彈簧，通過所述彈力將碳刷迫緊于在線以降低接觸阻抗。碳刷在停止或移動時，都保持接觸到一條以上的線，也就是所謂的跨線，通過此方式可避免多重選擇開關(guān)的瞬間斷電問題，但其所產(chǎn)生的缺點(diǎn)在于碳刷停止時所接觸的兩條線，會有持續(xù)的電流通過碳刷導(dǎo)通，使得碳刷的溫度持續(xù)上升而易造成損壞及加速表面氧化。若需使用大容量的自耦變壓器時，目前大都采用多個滑動自耦變壓器并聯(lián)的方式，相當(dāng)不便又耗材。另請?jiān)賲㈤唸D8所示，其中R1與R2分別為碳刷與線的接觸阻抗，而R3為碳刷的內(nèi)阻抗；根據(jù)公式熱量等于電流平方乘以阻抗(H＝I2*R)，若降低R3阻抗時(例如提高碳刷材質(zhì)內(nèi)的含銅量)，則由負(fù)載電流所產(chǎn)生的熱量應(yīng)會下降，但是由于R3下降導(dǎo)致流經(jīng)碳刷的電流I1增加，所以反而會使得碳刷本體產(chǎn)生更多的熱量，進(jìn)而造成接觸面溫度上升加速表面氧化，反而增加了接觸阻抗，降低效率，且若持續(xù)發(fā)生這種狀況，最后會因?yàn)楦髯杩沟奶岣撸a(chǎn)生更高的熱量而燒毀碳刷。
故如何改善上述在轉(zhuǎn)接過程中的斷電問題或是過熱所導(dǎo)致碳刷燒壞等問題，因此如何改良這些缺點(diǎn)，并達(dá)到節(jié)省物資及具有其它的功能，實(shí)為現(xiàn)今所探討的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種自耦變壓器的碳刷結(jié)構(gòu)，可有效解決上述在調(diào)整電壓時所產(chǎn)生的斷電及過熱的問題，其主要方式在于停止調(diào)整電壓時，碳刷僅接觸線圈組中的一條線，不會跨線，而在旋轉(zhuǎn)移動時，碳刷亦保持接觸一條以上的線，故不會產(chǎn)生高溫及斷電的問題，因此先前碳刷會被燒壞的問題，也就迎刃而解了，并可以選用極低阻抗的材質(zhì)或是復(fù)合性的材質(zhì)(例如碳刷中央放置極低阻抗的第一材質(zhì)，再于外圈包覆一阻抗稍高的第二材質(zhì))，來節(jié)省成本?；蛴谕惶妓⒒顒颖凵涎b設(shè)一合金接點(diǎn)與一碳刷，其中合金接點(diǎn)與線的接觸面的寬度小于各線間之間隙，用以確保調(diào)節(jié)電壓時，不會因跨線的問題產(chǎn)生瞬間大電流而造成瞬間短路的情形，并且可確保極低的接觸阻抗，使熱損耗降至極低。另外，碳刷的接觸面寬度是大于線間之間隙，使得在調(diào)整電壓時，仍可保持導(dǎo)通狀態(tài)，以避免瞬間斷電的情況發(fā)生。
另外，進(jìn)一步地設(shè)一用來輔助碳刷精準(zhǔn)對位用的定位裝置，其是包括一個以上的凹槽，設(shè)于鐵芯內(nèi)側(cè)的環(huán)板上，及一鋼珠嵌設(shè)于碳刷活動臂下方的弧狀彈片內(nèi)，通過將鋼珠卡入于凹槽內(nèi)，而達(dá)到定位的效果，當(dāng)然，亦可增設(shè)一自動控制裝置，利用一位置傳感器將碳刷的位置回傳至自動裝置上，經(jīng)由運(yùn)算之后調(diào)整碳刷的位置，增加對位的精準(zhǔn)度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其是包括一由線圈組繞設(shè)于鐵芯上的變壓器及一與所述線圈組接觸并與輸出電源電連接的碳刷，通過移動碳刷改變所接觸線圈組的圈數(shù)而輸出不同的電壓值，其特征在于
上述碳刷在停止?fàn)顟B(tài)時，僅碰觸線圈組內(nèi)的一條線；碳刷在移動時，會保持接觸一條以上的線。
進(jìn)一步設(shè)有一控制碳刷轉(zhuǎn)動停止時位置的定位裝置。
于鐵芯內(nèi)側(cè)的環(huán)片與碳刷活動臂之間設(shè)一彈性裝置。
所述彈性裝置為一弧狀彈片。
所述定位裝置包括一設(shè)于弧狀彈片上的凸點(diǎn)；一個以上的定位槽，設(shè)于變壓器內(nèi)側(cè)環(huán)片，并使上述的凸點(diǎn)得以卡合入內(nèi)；當(dāng)凸點(diǎn)卡入定位槽時，碳刷是僅接觸線圈組內(nèi)的一條線。
所述凸點(diǎn)為一鋼珠。
所述定位裝置包括一動力單元，連接于碳刷活動臂，并帶動碳刷活動臂；一用來控制動力單元啟動停止的控制單元，并使動力單元停止時，碳刷僅接觸線圈組內(nèi)的一條線。
請參閱下方的交流電壓調(diào)整裝置比較表，由此表可清楚地比較出本發(fā)明具有傳統(tǒng)調(diào)整裝置的優(yōu)點(diǎn)，并改進(jìn)了瞬間斷電及產(chǎn)生高熱量的問題，實(shí)為一相當(dāng)大的跨舉。
交流電壓調(diào)整裝置比較表

為了對本發(fā)明能有進(jìn)一步的了解，故揭露一較佳的實(shí)施方式如下。配合圖式、圖號，將本發(fā)明的構(gòu)成內(nèi)容及其所達(dá)成的功效詳細(xì)說明如后。


圖1是代表習(xí)知的一種多重選擇開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)圖；
圖2是代表習(xí)知的一種碳刷接觸線圈的狀態(tài)圖；圖3是代表本實(shí)施例碳刷接觸線圈的狀態(tài)圖；圖4是代表本實(shí)施例的定位槽的位置圖；圖5是代表本實(shí)施例的定位狀態(tài)圖；圖6和圖7為本實(shí)施例的馬達(dá)位置圖；圖8是代表習(xí)知滑動自耦變壓器碳刷的電路圖。
附圖標(biāo)記說明10線圈組；11線；20碳刷活動臂；21碳刷；22彈簧；23弧形彈片；24鋼珠；30環(huán)片；31定位槽；40馬達(dá)；40`馬達(dá)；F鐵芯。
具體實(shí)施例方式
請參考圖3所示，本發(fā)明的主要技術(shù)在于使碳刷21在停止時，不會同時跨在兩條線職11上，僅接觸線圈組10中的一條線11，但在移動轉(zhuǎn)換電壓的時候，會保持接觸一條以上的線，避免斷電的產(chǎn)生。當(dāng)然，其所被限定接觸的位置是與輸出電壓相關(guān)，所以，于鐵芯F的線圈組10內(nèi)的任一條線11與碳刷21接觸導(dǎo)通后，即可得到不同的輸出電壓值。故本發(fā)明是設(shè)一定位裝置，控制碳刷轉(zhuǎn)動停止時的位置，用以輔助在調(diào)整碳刷21位置之后，碳刷21可確實(shí)的與指定線11接觸。
所述定位裝置包括一動力單元，連接于碳刷活動臂20，并帶動碳刷活動臂20；一用來控制動力單元啟動停止的控制單元，并使動力單元停止時，碳刷21僅接觸線圈組10內(nèi)的一條線。進(jìn)一步設(shè)一個以上的感應(yīng)單元，將碳刷活動臂20的位置傳遞至控制單元?？梢赃M(jìn)一步設(shè)一個以上使碳刷活動臂20得以穩(wěn)定停放的定位裝置。
具體的，請參閱圖3配合圖4所示，自耦變壓器是包括一鐵芯F，于鐵芯F上纏繞線圈組10，并由鐵芯F的中心向外電連接一碳刷活動臂20，在碳刷活動臂20的一端設(shè)有一彈簧22，于彈簧22下方設(shè)一碳刷21，使碳刷21得以接觸到線11導(dǎo)通電路，通過移動碳刷21改變所接觸線圈組10的圈數(shù)而輸出不同的電壓值；又，進(jìn)一步地于鐵芯F內(nèi)側(cè)的環(huán)片30上，設(shè)有一個以上的定位槽31，及于碳刷活動臂20與環(huán)片30之間設(shè)有一彈性裝置，在本實(shí)施例中，所述彈性裝置為具有彈力的弧形彈片23，所述弧形彈片23上嵌入一鋼珠24，使其凸出于弧形彈片23外，形成一凸點(diǎn)，如圖5所示，使鋼珠24可卡合于上述環(huán)片30上的定位槽31內(nèi)，而讓碳刷21在停止移動時，僅接觸至單一條線11上，當(dāng)然這種滑動卡合的方式可利用沖壓、焊接或是成型等方式，使得于碳刷活動臂20或是于弧形彈片23上形成有一凸點(diǎn)，使凸點(diǎn)得以與定位槽卡合，以達(dá)定位的目的。
又，如圖6或圖7所示，動力單元為一馬達(dá)40或步進(jìn)馬達(dá)40`，進(jìn)行控制碳刷，并結(jié)合一個以上的位置傳感器(圖未示)，將碳刷21的位置回授至一控制電路內(nèi)，當(dāng)要進(jìn)行變換電壓值時，則由控制電路發(fā)出訊號控制馬達(dá)40或40`所轉(zhuǎn)動的角度位置；當(dāng)然，將前段所述的定位結(jié)構(gòu)方式結(jié)合于此自動控制單元，亦可輔助達(dá)到自動定位的目的，相當(dāng)便利。上述的馬達(dá)40或步進(jìn)馬達(dá)40`是屬于一種動力單元，其目的在于驅(qū)動碳刷21進(jìn)行轉(zhuǎn)動。
綜上所述，發(fā)明人所發(fā)明自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)是避免因發(fā)熱或是熱累積所造成質(zhì)量可靠度的問題且可直接制作單一大容量的自耦變壓器，達(dá)到了節(jié)省能源、增進(jìn)環(huán)保及提高效率等功效，以上所述，僅為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍，即依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化，皆于本發(fā)明專利范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其是包括一由線圈組繞設(shè)于鐵芯上的變壓器及一與所述線圈組接觸并與輸出電源電連接的碳刷，通過移動碳刷改變所接觸線圈組的圈數(shù)而輸出不同的電壓值，其特征在于上述碳刷在停止?fàn)顟B(tài)時，僅碰觸線圈組內(nèi)的一條線；碳刷在移動時，會保持接觸一條以上的線。
2.如權(quán)利要求1所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于進(jìn)一步設(shè)有一控制碳刷轉(zhuǎn)動停止時位置的定位裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于于鐵芯內(nèi)側(cè)的環(huán)片與碳刷活動臂之間設(shè)一彈性裝置。
4.如權(quán)利要求2所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述彈性裝置為一弧狀彈片。
5.如權(quán)利要求2所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述定位裝置包括一設(shè)于弧狀彈片上的凸點(diǎn)；一個以上的定位槽，設(shè)于變壓器內(nèi)側(cè)環(huán)片，并使上述的凸點(diǎn)得以卡合入內(nèi)；當(dāng)凸點(diǎn)卡入定位槽時，碳刷是僅接觸線圈組內(nèi)的一條線。
6.如權(quán)利要求2或5所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述凸點(diǎn)為一鋼珠。
7.如權(quán)利要求2所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述定位裝置包括一動力單元，連接于碳刷活動臂，并帶動碳刷活動臂；一用來控制動力單元啟動停止的控制單元，并使動力單元停止時，碳刷僅接觸線圈組內(nèi)的一條線。
8.如權(quán)利要求7所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述動力單元為一馬達(dá)或一步進(jìn)馬達(dá)。
9.如權(quán)利要求7所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于進(jìn)一步設(shè)一個以上的感應(yīng)單元，將碳刷活動臂的位置傳遞至控制單元。
10.如權(quán)利要求7所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于進(jìn)一步設(shè)一個以上使碳刷活動臂得以穩(wěn)定停放的定位裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于于碳刷活動臂與鐵芯內(nèi)側(cè)的環(huán)片之間，設(shè)有一彈性裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述彈性裝置為一弧狀彈片。
13.如權(quán)利要求10所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述定位裝置是包括一設(shè)于變壓器內(nèi)側(cè)的定位槽及一設(shè)于弧狀彈片上的凸點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求11所述的自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述凸點(diǎn)為一鋼珠。
全文摘要
一種自耦變壓器的碳刷傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其是在一鐵芯上纏繞一線圈組，設(shè)有一與線接觸的碳刷，且碳刷與輸出端電連接，作為傳遞的媒介，本發(fā)明的主要特征在于碳刷在停止時，僅接觸線圈組中的一條線。其可進(jìn)一步地利用一定位裝置，來達(dá)到上述的主要特征。憑借這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可避免產(chǎn)生高熱而燒壞零件的問題，更可處理大電流的轉(zhuǎn)換。
文檔編號H01F29/06GK1988074SQ20051013246
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者黃國榮 申請人:黃國榮