專(zhuān)利名稱(chēng)：多孔電刷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電刷體上設(shè)有貫穿孔的金屬石墨電刷或碳石墨電刷。
背景技術(shù)：
目前電刷在使用過(guò)程中，噪聲、溫升、使用壽命與電性能的技術(shù)指標(biāo)之間有著相互 制約和矛盾的關(guān)系，保證好的電性能，就要犧牲其它的技術(shù)指標(biāo)。電刷與換向器、滑環(huán)之間的高速相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦噪聲和摩擦熱，另外大電 流的換向火花加速電刷和換向器、滑環(huán)的電蝕磨耗，降低使用壽命。為了提高使用壽命，需 要適當(dāng)增加電刷的電阻，降低電刷摩擦系數(shù)，而電阻的增加，又導(dǎo)致電刷發(fā)熱量的增加，這 樣溫升指標(biāo)將得不到保證，溫度升高后反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致電刷、換向器、滑環(huán)發(fā)熱，超過(guò)允許溫 度后的結(jié)果是降低整機(jī)的使用壽命，同時(shí)要犧牲部分電刷的電性能。要保證電刷的電性能， 就要增加電刷的導(dǎo)電性，這將導(dǎo)致摩擦系數(shù)的提高，降低了換向器、滑環(huán)的使用壽命。高速相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦噪聲也是高端電刷產(chǎn)品所不允許的，要想通過(guò)浸漬 潤(rùn)滑劑和提高材料的氣孔率達(dá)到降噪，效果也是有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在保證電性能綜合技術(shù)指標(biāo)前提下，具有 降噪、降低溫升功能且耐磨性能好的多孔電刷。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明包括電刷體以及和電刷體固定連接的導(dǎo)線(xiàn)，其特征在于在電刷體上設(shè)置有貫穿 孔，所述的貫穿孔為貫通電刷體的弧底面及其對(duì)立面的連通孔。本發(fā)明在電刷體上設(shè)置有1-20個(gè)貫穿孔。本發(fā)明所述的貫穿孔的橫截面形狀為圓形、橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、六邊 形。本發(fā)明所述的貫穿孔的橫截面面積為0. 5-1. 5mm2。本發(fā)明的積極效果如下
本發(fā)明通過(guò)在電刷體內(nèi)設(shè)有多個(gè)截面形狀各異貫穿孔，這些連通電刷使用面(即 弧底面)和其對(duì)立面的貫穿孔，達(dá)到分散噪聲傳播方向，增加噪聲傳播方向通道(有如槍械 消聲器的原理)，從而達(dá)到降低噪聲的目的。由于電刷與換向器、滑環(huán)相對(duì)高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱和電刷電阻產(chǎn)生的 熱量通過(guò)其表面輻射、傳導(dǎo)散熱外，這些設(shè)置的貫穿孔等于在電刷內(nèi)部增加氣流散熱通道， 電刷內(nèi)部的熱量通過(guò)氣流運(yùn)動(dòng)帶走內(nèi)部熱量，從而達(dá)到額外散熱的目的。本發(fā)明貫穿孔的設(shè)置，相對(duì)的提高電刷的氣孔率，而氣孔率的提高是抑制放 電火花增大、減少燒蝕的有效方法，從而提高電刷的使用壽命。通常電機(jī)電刷在使用中都會(huì)遇到諸如壽命、溫升、噪音、污染等諸多方面的問(wèn)題。 有些電機(jī)綜合要求較高，但是，在實(shí)際應(yīng)用中，若要對(duì)電刷的壽命、噪音、溫升等性能要做到 全面兼顧和保障，難度非常高。因?yàn)殡娝⒉牧媳仨毦哂幸欢ǖ膹?qiáng)度，方能保證產(chǎn)品的可加工性和耐機(jī)械磨損性能，同時(shí)電刷材料必須有適當(dāng)?shù)淖杩?，能夠有效地抑制電刷使用中的?電火花，以減少材料的電蝕磨損。然而，相應(yīng)產(chǎn)生的矛盾是由于電刷材質(zhì)強(qiáng)度的提高，同時(shí) 也使得電刷在工作過(guò)程中因摩擦和振動(dòng)產(chǎn)生噪音污染；又因電刷自身電阻引起使用溫度的 升高(嚴(yán)重的甚至損毀電機(jī))。在實(shí)踐中，人們采用各種方法來(lái)改進(jìn)電刷的性能。如采用新材料或通過(guò)浸漬潤(rùn)滑 劑來(lái)降低摩擦系數(shù)，以及通過(guò)提高材料的氣孔率等方法來(lái)達(dá)到減磨、降噪的目的，但是效果 有限。例如，采用高純度石墨原料，在降低電刷摩擦系數(shù)的同時(shí)，由于石墨特有的層狀晶 格結(jié)構(gòu)，必然導(dǎo)致電刷的整體強(qiáng)度降低，使得電刷抗磨性能降低；添加各種潤(rùn)滑劑又會(huì)增大 電刷與電機(jī)換向器之間的接觸電阻，影響電機(jī)整體性能；而通過(guò)提高電刷材料自身的開(kāi)口 氣孔率，能夠在一定程度上可以提升電刷的降噪、降溫性能，但也有很大的局限性，因?yàn)檫^(guò) 度的氣孔率必然會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低，影響電刷的使用壽命。針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明在碳刷 的使用面(即弧底面)上添加貫穿性的細(xì)孔即貫穿孔，以達(dá)到分散噪音傳播方向從而降低噪 音的目的，并取得較好的效果。在試驗(yàn)中，相同材質(zhì)的電刷，本發(fā)明在添加了縱向貫穿通孔后，相比于未添加貫穿 通孔的電刷，在運(yùn)行中不僅噪音情況有明顯改善，同時(shí)電刷在使用中產(chǎn)生的溫升也有明顯 的降低，而且電刷的磨損量也相應(yīng)地減少了。采用本發(fā)明噪音改善的機(jī)理
我們知道槍彈射出槍口時(shí)，因燃爆的空氣劇烈膨脹，對(duì)槍口的空氣產(chǎn)生巨大的沖 擊而形成噪音，如附圖
7、8所示，如果在槍口前端附加上一個(gè)消音裝置(即側(cè)壁帶有若干貫 穿性小孔的筒狀物體)，那么由于火藥爆炸產(chǎn)生的沖擊能量在槍彈沖出槍口過(guò)程當(dāng)中由消 音器上的若干小孔被提前釋放掉一部分，因此在槍口所形成的能量釋放被大幅減少，所形 成的噪音也相應(yīng)地降低了。通常，電刷的噪音產(chǎn)生于刷體與電機(jī)換向器的接觸面的摩擦，尤其接觸面向其周 邊釋放聲波能量而引起空氣振動(dòng)，向外傳遞的。本發(fā)明在此接觸面上增加若干個(gè)分散噪音 傳播方向的通道即貫穿孔，如附圖5、6所示，那么由電刷與電機(jī)換向器接觸面所導(dǎo)出的聲 波能量自然也會(huì)相應(yīng)的降低，從而達(dá)到了降低噪音的目的。根據(jù)電刷體結(jié)構(gòu)及使用要求，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置貫通孔的數(shù)量最好為2個(gè)或2個(gè)以上。本發(fā)明根據(jù)電刷體結(jié)構(gòu)及使用要求，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置貫通孔的數(shù)量、孔徑_面積)和 分布位置、截面形狀，則可以實(shí)現(xiàn)不同的降噪效果，而目前一些高檔電機(jī)用電刷，往往1一2 個(gè)分貝數(shù)的噪音改善就意味著產(chǎn)品性能檔次的大幅提升。采用本發(fā)明溫升改善的機(jī)理
電刷在使用過(guò)程中，需要通過(guò)一定的電流。由于電刷自身具有一定的電阻值(電阻率從 0.0廣上千Ω ·πι不等)，必然會(huì)產(chǎn)生不同程度的發(fā)熱(即溫升)現(xiàn)象。一般材料的熱量傳遞分為輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流三種形式，而電刷在工作狀態(tài)下所產(chǎn) 生的熱量主要以傳導(dǎo)的形式向外擴(kuò)散，同時(shí)由于及高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)的氣流在一定程度上以對(duì) 流的形式分散掉部分熱量。但是對(duì)于體積較大以及電阻率較高的電刷來(lái)說(shuō)，以這兩種方式 分散掉的熱量往往小于刷體內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，何況電刷與換向器因電流交換和機(jī)械摩擦也 要產(chǎn)生很高的熱量。如果這些熱量得不到有效的擴(kuò)散和消除，過(guò)高的溫度必定會(huì)對(duì)電刷以及電機(jī)造成傷害，甚至損毀電機(jī)。本發(fā)明設(shè)置有貫通孔，如附圖5、6所示，等于在電刷內(nèi)部增加了一個(gè)空氣對(duì)流的 通道，使電刷體內(nèi)部及與換向器接觸面產(chǎn)生的一部分熱量，隨著因電機(jī)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的氣流， 根據(jù)高速氣流壓力降低的原理，電機(jī)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的氣流沿著這個(gè)通道被導(dǎo)出，從而實(shí)現(xiàn)了 降低溫升的效果。
采用本發(fā)明壽命延長(zhǎng)的機(jī)理
一般來(lái)說(shuō)電刷在使用中影響壽命的主要因素，一個(gè)是刷體和換向器之間“放電”所產(chǎn)生 的燒蝕磨損，另一個(gè)是兩者之間因摩擦而產(chǎn)生的機(jī)械磨損。而其中因燒蝕而造成的磨損通 常占全部磨損的70%以上。為了改善電刷壽命，一般采取的手段，一個(gè)是提高電刷體的電阻率，一個(gè)是增加產(chǎn) 品的氣孔率，通過(guò)以上手段達(dá)到抑制放電產(chǎn)生的火花，從而減少燒蝕磨損，延長(zhǎng)電刷的使用 壽命。但是隨之而來(lái)的矛盾是過(guò)高的電阻率會(huì)相應(yīng)的增大電機(jī)的功率損耗，同時(shí)電刷本身 又會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的熱量，溫升加劇。而過(guò)度增加材質(zhì)本身的氣孔率將導(dǎo)致電刷體強(qiáng)度的降低， 從而增大了材料的機(jī)械磨損，縮短電刷的使用壽命。根據(jù)電機(jī)電刷“氣穴換向”的原理，在保證電刷材料具有一定強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，本發(fā) 明設(shè)置貫通孔，如附圖5、6所示，可以有效的抑制電刷使用中產(chǎn)生的放電電弧(即通常說(shuō)的 火花)，從而減少電刷的電蝕損耗，延長(zhǎng)使用壽命。下面是不同種類(lèi)電刷組在相同條件下實(shí)際測(cè)試結(jié)果 第一組采用不加貫通孔電刷
第二組采用本發(fā)明加一個(gè)貫通孔電刷 第三組采用本發(fā)明加4個(gè)貫通孔電刷
(一)噪聲測(cè)試
測(cè)試條件使用威靈電機(jī)公司HXG45B02型電機(jī) 轉(zhuǎn)速15000RPM/MIN滿(mǎn)負(fù)荷。環(huán)境噪聲42 dB
權(quán)利要求
1.一種多孔電刷，其包括電刷體(2)以及和電刷體(2)固定連接的導(dǎo)線(xiàn)(1)，其特征在 于在電刷體(2)上設(shè)置有貫穿孔(3)，所述的貫穿孔(3)為貫通電刷體(2)的弧底面(4)及 其對(duì)立面的連通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多孔電刷，其特征在于在電刷體(2)上設(shè)置有1-20個(gè)貫 穿孔(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多孔電刷，其特征在于所述的貫穿孔(3)的橫截面 形狀為圓形、橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、六邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多孔電刷，其特征在于所述的貫穿孔(3)的橫截面 面積為 0. 5-1. 5mm2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電刷體上設(shè)有貫穿孔的多孔電刷，其包括電刷體以及和電刷體固定連接的導(dǎo)線(xiàn)，其特征在于在電刷體上設(shè)置有貫穿孔,所述的貫穿孔為貫通電刷體的弧底面及其對(duì)立面的連通孔。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在保證電性能綜合技術(shù)指標(biāo)前提下，具有降噪、降低溫升功能且耐磨性能好。
文檔編號(hào)H01R39/18GK102082381SQ20101058819
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者張小文, 張慶華, 王可心 申請(qǐng)人:任丘市雙樓電碳制品有限公司