專利名稱：新型接觸調(diào)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種環(huán)形接觸調(diào)壓器和穩(wěn)壓器、柱式接觸調(diào)壓器和穩(wěn)壓器、環(huán)形接觸自動調(diào)壓器和穩(wěn)壓器、柱式接觸自動調(diào)壓器和穩(wěn)壓器，特別是關(guān)于一種裝有金屬襯圈、夾芯電刷、電刷冷卻器的新型接觸調(diào)壓器。
現(xiàn)有的接觸調(diào)壓器和穩(wěn)壓器，如全國統(tǒng)一設(shè)計的TDGC2、TSGC2、TDGC2J、TSGC2J系列接觸調(diào)壓器，TNDGC、TNSGC系列自動接觸調(diào)壓器、TEDGZ、TESGZ系列柱式接觸調(diào)壓器、TENDGZ、TENSGZ系列柱式自動接觸調(diào)壓器、TW、SVC系列自動穩(wěn)壓器，DBW，SBW系列自動補(bǔ)償式穩(wěn)壓器等，調(diào)壓是靠電刷在線圈磨面上接觸滑行的位置變化來實現(xiàn)調(diào)節(jié)(穩(wěn)定)電壓的目的。這種結(jié)構(gòu)的調(diào)壓器和穩(wěn)壓器有下列缺陷①為了在調(diào)節(jié)中不使電路斷路，故電刷必須用大電阻的電化石墨一類物質(zhì)制成；②電刷必須能同時短接至少2～3匝線圈，有短路電流存在；③由于電刷與線圈磨面接觸，因多種原因使接觸電阻增大，而且越來越大；④由于原調(diào)壓器和穩(wěn)壓器的襯圈用工程塑料制作，故導(dǎo)熱、擴(kuò)散熱、冷卻條件極差，使電刷與線圈磨面接觸處所產(chǎn)生的大量熱量，在導(dǎo)線一側(cè)只能通過導(dǎo)線本身來散熱冷卻，所以散熱慢，而且量小，造成局部過熱；⑤由于原調(diào)壓器和穩(wěn)壓器的電刷所發(fā)熱是靠電刷架散熱，間接而且間隔距離遠(yuǎn)。由于以上種種原因而使調(diào)壓器和穩(wěn)壓器線圈磨面損耗大量電能而發(fā)高熱，這熱量冷卻很慢，使之調(diào)壓器和穩(wěn)壓器極易燒毀。
如我們于94年6月3日申請的實用新型，專利號94213553.9，名稱“用于調(diào)壓器和穩(wěn)壓器的準(zhǔn)確定位的滾動電刷”和94年7月26日申請的發(fā)明專利，專利號94108752.2，名稱“無磨面滾動電刷準(zhǔn)確定位的調(diào)壓器和穩(wěn)壓器”都提出了滾動金屬電刷和石墨電刷，這只能解決電刷一邊的發(fā)熱，對在線圈一邊的發(fā)熱用“轉(zhuǎn)換定位器”來解決，這種方法雖然效果很好，但不能從根本上解決，而且太復(fù)雜、成本高、工藝復(fù)雜、很難批量生產(chǎn)。
又如我們于95年3月22日申請的專利號95205884.7，名稱“有定位器可變刷架接觸調(diào)壓器和穩(wěn)壓器?！边@只實用新型專利中，我們也設(shè)計了與本方案不同的方法，但比本設(shè)計方案比較復(fù)雜，不易制造，成本高，也沒有本設(shè)計方案先進(jìn)。
又如我們于96年1月17日申請的專利號96202306.X，名稱“金屬襯圈滾動電刷接觸調(diào)壓器和穩(wěn)壓器?！边@只實用新型專利中，我們也設(shè)計了與本方案有所不同的電刷裝置，但與本設(shè)計方案相比在電刷冷卻、減少電阻上效果不太好。
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種新型接觸調(diào)壓器和穩(wěn)壓器，它具有鐵芯外襯以經(jīng)絕緣處理過的金屬襯圈、線圈直接緊貼地繞在金屬襯圈外，有金屬襯圈的線圈一邊制成線圈磨面，磨面上滑(滾)動電刷，電刷制成中間為金屬石墨電刷，二邊為電化石墨電刷的夾芯電刷，夾芯電刷插在電刷冷卻器的孔中，電刷冷卻器的孔四周裝有彈性銅絲，電刷插入后，就能使電刷和電刷冷卻器成電氣軟聯(lián)接。
本實用新型通過如下方案實現(xiàn)底座與壓圈之間固定一鐵芯，鐵芯外襯以經(jīng)絕緣處理過的金屬襯圈，并將線圈直接緊貼地繞在其外面，有金屬襯圈的線圈一側(cè)為磨面，底座與壓圈的中孔固定軸，軸上固定電刷架，電刷架前部安裝著中間是金屬石墨電刷，二邊是至少一個電化石墨電刷的夾芯電刷，夾芯電刷插在電刷冷卻器的孔中，電刷冷卻器孔的四周裝有彈性銅絲，電刷插入后，就使電刷和電刷冷卻器成軟聯(lián)接，并且使電刷冷卻器同線圈磨面的距離盡可能短。電刷冷卻器和夾芯電刷都固定在電刷架上，并使電刷與線圈磨面接觸導(dǎo)電，只要通過軸上的手輪(或電機(jī)帶動齒輪)旋轉(zhuǎn)，使電刷在線圈磨面上滾(滑)動，從而改變線圈一、二次之間的比變，使輸出電壓發(fā)生調(diào)節(jié)(或保持穩(wěn)定)，輸入、輸出的接線板和控制板固定在外殼上，其實用新型所在。
所述的金屬襯圈是由銅(鋁、鐵等)金屬制造，金屬外經(jīng)過絕緣處理而制成，襯在鐵芯外，并將線圈直接緊貼地繞在其外，在有金屬襯圈處的線圈制成線圈磨面，電刷在線圈磨面上滑(滾)動；所述的夾芯電刷是由中間為小電阻的滾(滑)動金屬石墨電刷和二邊為至少一個大電阻的滾(滑)動電化石墨電刷粘接組成；所述的電刷冷卻器是由銅板制成多邊形中間有孔，孔中裝有彈性銅絲(片)；本實用新型的優(yōu)點(diǎn)①在于由于夾芯金屬電刷本身電阻和接觸電阻都大大小于石墨電刷，使極大部份電流流過夾芯金屬電刷，消除了接觸處因電阻大而發(fā)熱；②在于由于電刷冷卻器與夾芯電刷同線圈磨面電刷接觸處的距離極短，盡可能短，一方面使夾芯電刷所發(fā)的熱量迅速傳導(dǎo)至電刷冷卻器冷卻，另一方面使電流從線圈磨面到夾芯電刷頭部極小的距離后，就流到電刷冷卻器中，這等于電流只流過夾芯電刷的頭部的極少一部分后，馬上流到電刷冷卻器中，使電能損耗減少，發(fā)熱量減少。當(dāng)夾芯電刷處于短接二至三根導(dǎo)線之間，由于石墨電刷與電刷冷卻器之間間隔距離極短，所以電阻相當(dāng)小，石墨電刷所產(chǎn)生的熱量少，這種結(jié)構(gòu)的裝置對于二根導(dǎo)線的短路電流的電阻量是不變的，這是表面效應(yīng)，這使夾芯電刷與線圈磨面接觸處的溫升大大降低；③在于由于夾芯電刷的粘貼是用絕緣物質(zhì)制成，故層間電阻極大，就消除了短路電流(即空載損耗變動量)；④在于由于金屬襯圈導(dǎo)熱擴(kuò)散冷卻迅速，所以當(dāng)電刷與線圈磨面接觸處所產(chǎn)生的熱，這熱量迅速傳導(dǎo)擴(kuò)散開，而使接觸處溫度迅速降低而不過熱；⑤由于在于使用金屬襯圈，使鐵芯的截面積擴(kuò)大，這有利于降低磁通密度，降低空載損耗，降低發(fā)熱。而且在同等發(fā)熱量的情況下，鐵芯的磁通密度可以取得比原來高一些，這有利于縮小整個產(chǎn)品的體積和降低成本。由以上五種優(yōu)點(diǎn)，所以夾芯電刷接觸處的線圈磨面所發(fā)熱量少，熱擴(kuò)散快，冷卻迅速，無局部過熱，無匝間短路電流，線圈磨面溫升低，電刷無損耗，節(jié)約大量電能，波形無畸變，輸出電壓無級連續(xù)可調(diào)(穩(wěn)壓)，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、造價低、而且一旦過熱，熱量就迅速傳導(dǎo)擴(kuò)散開，不使線圈磨面的銅線因過熱而產(chǎn)生氧化，不使調(diào)壓器和穩(wěn)壓器因局部過熱而損壞，使調(diào)壓器和穩(wěn)壓器的壽命大大增長。
本實用新型有下列附圖摘要附圖為環(huán)形鐵芯夾芯電刷金屬襯圈帶齒輪傳動機(jī)構(gòu)的上端面為磨面的自動調(diào)壓器和穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)圖。


圖1為環(huán)形鐵芯夾芯電刷金屬襯圈在上端面為磨面的手動調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為環(huán)形鐵芯夾芯電刷金屬襯圈帶齒輪傳動機(jī)構(gòu)的側(cè)面為磨面的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為疊片式鐵芯夾芯電刷金屬襯圈的結(jié)構(gòu)圖。
圖4為一只金屬夾芯電刷和四只石墨電刷的夾芯電刷在線圈磨面上的位置圖。
圖5為一只金屬電刷和四只石墨電刷的夾芯電刷在直線形線圈磨面上的狀態(tài)圖。
圖6為一只金屬電刷和四只石墨電刷的夾芯電刷在斜線形線圈磨面上的狀態(tài)圖。
上述圖中1為鐵芯，2為金屬襯圈，3為線圈，4為壓圈，5為底座，6為電刷架，7為軸，8為壓板，9為手輪，10為外殼，11為夾芯電刷，12為金屬電刷，13為石墨電刷，14為電刷冷卻器，15為線圈磨面，16為齒輪軸套，17為上蓋板，18為指示針，19為刻度盤，20為接線板和控制板。
按上述附圖施例作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
新型接觸調(diào)壓器和穩(wěn)壓器(參見附圖)由鐵芯(1)與襯在鐵芯(1)外經(jīng)絕緣處理過的金屬襯圈(2)，并將線圈(3)直接緊貼地繞在其外，在有金屬襯圈(2)的一邊線圈制成線圈磨面(15)，夾芯電刷(11)與線圈磨面(15)接觸。線圈磨面(15)與壓圈(4)用螺釘與底座(5)固定，使線圈(3)夾住在中間。電刷架(6)上裝置夾芯電刷(11)和電刷冷卻器(14)。電刷架(6)用螺釘固定在齒輪軸套(16)上，再用螺釘固定在軸(7)上。軸(7)的下部用克圈與底座(5)定位，軸(7)的上半部用壓板(8)定位在壓圈(4)上。軸(7)上固定有手輪(9)帶齒輪軸套(16)]，手輪下固定有指示針(18)。外殼(10)固定在底座(5)，外殼(10)上固定有接線板(20)，上蓋板(17)和刻度盤(29)。轉(zhuǎn)動手輪(9)[或齒輪軸套(16)]，從而帶動軸(7)，夾芯電刷(11)在線圈磨面(15)上滑(滾)動以此來達(dá)到改變一、二次線圈的匝數(shù)比，從而達(dá)到無級均勻連續(xù)地可調(diào)(穩(wěn)定)輸出電壓的目的。
所述的夾芯電刷(11)為組合式，其中中間是由金屬石墨制成的小電阻金屬電刷(12)，二邊為至少一個的提高滅弧、消弧能力，消除短路電流(即無空載損耗變動量)、轉(zhuǎn)換作用的大電阻的電化石墨電刷(13)。當(dāng)調(diào)壓器通電使用時，由于金屬電刷(12)的電阻大大小于石墨電刷(13)，故使極大部份電流通過金屬電刷(12)，所以發(fā)熱量就大大降低，又因每一只的金屬電刷(12)和石墨電刷(13)的寬度都小于二根導(dǎo)線之間間隔的寬度，而石墨電刷與金屬電刷是用絕緣膠粘接的，故表面電阻很大，所以夾芯電刷(11)，線圈磨面(15)不產(chǎn)生短路電流，又節(jié)約了大量電能，使發(fā)熱量大大降低，發(fā)熱處的溫度迅速大幅度地降落，這就大大地增長了調(diào)壓器、穩(wěn)壓器的使用壽命。
所述的電刷冷卻器(14)是由銅板制成多邊形中間有孔，孔四周裝有彈性銅絲(片)，這孔中插入夾芯電刷(11)，使銅絲與夾芯電刷(11)彈性軟聯(lián)接，這有利于導(dǎo)熱、導(dǎo)電，并將銅板沖拉制成多孔，又有利于散熱。因電刷冷卻器(14)與夾芯電刷(11)同線圈磨面(15)的距離極短，所以夾芯電刷(11)和線圈磨面(15)產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)至電刷冷卻器(14)上冷卻，這使夾芯電刷(11)和線圈磨面(15)的溫度大大降低。就大大地增長了調(diào)壓器和穩(wěn)壓器的使用壽命。
所述的電刷冷卻器(14)與夾芯電刷(11)利用電刷的表面效應(yīng)，裝配成同線圈磨面(15)的距離極短，電流從線圈磨面(15)流到夾芯電刷(11)的極短的頭部一點(diǎn)距離后，就通過電刷冷卻器(14)而流到外電路去，這樣電流只通過夾芯電刷(11)頭部一點(diǎn)距離，而不是全部，所以電損耗和發(fā)熱只頭部一點(diǎn)點(diǎn)，這樣就使電損耗量和發(fā)熱量大大降低，節(jié)約了大量電能。
所述的金屬襯圈(2)是用銅(鐵，鋁)制成圈(直條)形的，外面經(jīng)過快速導(dǎo)熱的絕緣材料處理。將金屬襯圈(2)襯在鐵芯(1)外，并將線圈(3)直接緊貼地繞在金屬襯圈(2)外。所以當(dāng)線圈磨面(15)與夾芯電刷夾芯電刷(11)的接觸處，因某種原因一旦發(fā)熱，這熱量就迅速傳輸給金屬襯圈(2)，金屬襯圈(2)受熱后，就快速地向整個金屬襯圈(2)擴(kuò)散，而另一方面這熱量就迅速傳輸給金屬電刷(12)和石墨電刷(13)，并快速地向電刷冷卻器(14)擴(kuò)散，冷卻。使線圈磨面(15)發(fā)熱處的溫度迅速大幅度地降落，使線圈磨面(15)的銅線不會因過熱而氧化，線圈(3)不會因過熱而損壞，這就大大地增長了調(diào)壓器和穩(wěn)壓器的使用壽命。
所述的鐵芯(1)為環(huán)形、外襯以經(jīng)絕緣處理過的平面形(帶直形或斜齒形槽)的至少襯一邊的金屬襯圈(2)并將線圈(3)直接緊貼地繞在金屬襯圈(2)外。
所述的鐵芯(1)為疊片式，外襯以經(jīng)絕緣處理過的長方(圓柱形)帶直形槽或斜形槽(也可平面形)至少襯一邊的金屬襯圈(2)并將線圈(3)直接緊貼地繞在金屬襯圈(2)外。
設(shè)單根導(dǎo)線線圈磨面(15)寬為b，絕緣間隔寬為j，金屬電刷(12)橫向接觸所占寬度為a，一個石墨電刷(13)橫向接觸所占寬度為c，實現(xiàn)本實用新型的必要條件b+2j＞4c+a＞b+j＞2c＞b＞j＞c≥a下面分幾個過程來分析說明過程1，為運(yùn)行常態(tài)，此時金屬電刷(12)和石墨電刷(13)都同時只與第1根線圈磨面(15)接觸，由于二種電刷的電阻大小不同，使絕大部分電流由第1根導(dǎo)線輸入通過金屬電刷(12)而組成主回路。
過程2，開始轉(zhuǎn)換狀態(tài)，此時金屬電刷(12)還與第1根線圈磨面(15)接觸，后石墨電刷(13)與第1根線圈磨面(15)接觸，前一只石墨電刷(13)與第2根線圈磨面(15)和絕緣間隔J接觸，這時因前一只和后一只石墨電刷是表面絕緣的(電阻極大)，所以無短路電流(即空載損耗變動量)存在，但這時的電流絕大部份還是通過第1根線圈磨面(15)和金屬電刷(12)與外電路組成電路主回路。
過程3，繼續(xù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，此時金屬電刷(12)只與絕緣間隔J接觸，而不通電，后一只石墨電刷(13)與第1根線圈磨面(15)接觸，前一只石墨電刷(13)與第2根線圈磨面(15)接觸，這時因前后二只石墨電刷(13)是表面絕緣的(電阻極大)，所以無短路電流，電流同時通過第1、2根線圈磨面(15)有分開通過前后二只石墨電刷(13)后，再與外電路組成電路回路。
過程4，轉(zhuǎn)換狀態(tài)結(jié)束前，與過程2相似，只不過方向相反，這時電路無短路電流存在。
過程5即為過程1，只不過方向相反，這時電路無短路電流存在。
上述過程正反都可以，周而復(fù)始，夾芯電刷(11)從線圈磨面(15)上滾(滑)動，電流始終暢通，在一般情況下即1、2、3、4、5五過程中損耗很小，即在全過程都無短路電流存在(即無空載損耗變動量)，而且一旦由于因多種原因而產(chǎn)生熱量，在線圈磨面(15)這一邊就速即通過緊貼的金屬襯圈(2)，快速擴(kuò)散，快速冷卻。在夾芯電刷(11)一邊熱量就通過電刷冷卻器(14)向外迅速擴(kuò)散、冷卻，不使接觸處過熱，這樣因溫度低使線圈磨面(15)銅表面就不產(chǎn)生氧化，不使線圈(3)損壞而壽命大大增長。
通過以上分析本設(shè)計方案的優(yōu)點(diǎn)在于電刷和線圈磨面接觸處直接冷卻、導(dǎo)熱、散熱、擴(kuò)散冷卻快速、發(fā)熱量小、溫升低、無局部過熱、電刷和線圈磨面無空載損耗變動量(無匝間短路電流)、接觸磨面銅線不氧化、電刷接觸電阻小、電刷電阻小、電刷無損耗、節(jié)能顯著、輸出電壓無級均勻連續(xù)可調(diào)(穩(wěn)定)、結(jié)構(gòu)簡單、造價低、體積小、使用壽命長的一種用金屬襯圈、夾芯電刷，電刷冷卻器——新型調(diào)壓器和穩(wěn)壓器。
權(quán)利要求1.新型接觸調(diào)壓器，包括鐵芯與襯在鐵芯外的經(jīng)絕緣處理過的金屬襯圈，并將線圈直接緊貼地繞在這金屬襯圈外，線圈上面有壓圈，并用螺釘與底座固定，使線圈固定在中間，電刷為夾芯電刷并和電刷冷卻器都固定在電刷架上，電刷架用螺釘固定在軸上，軸下部用克圈與底座定位，軸上部用壓板定位在壓圈上，軸上固定有手輪，外殼固定在底座上，其特征在于a、所述的金屬襯圈是用銅、鋁、鐵等制成圈、條、帶，這金屬襯圈經(jīng)絕緣處理過襯在鐵芯外，并將線圈，直接緊貼地繞在金屬襯圈外，有金屬襯圈一邊的線圈制成磨面，電刷滑動在線圈磨面上；b、所述的電刷為夾芯電刷由二部份組成中間金屬石墨電刷，二邊為至少一個石墨電刷，膠粘而制成；c、所述的電刷冷卻器是銅板制成，中間有孔并裝帶彈性銅絲，夾芯電刷插入這孔中并與彈性銅絲成軟聯(lián)接；
2.如權(quán)利要求書1所述的新型接觸調(diào)壓器，其特征在于所述的鐵芯為環(huán)形、外襯以經(jīng)絕緣處理過的平面形，至少襯一邊的金屬襯圈并將線圈直接緊貼地繞在金屬襯圈外，襯有金屬襯圈一邊的線圈制成磨面，磨面上滑動著電刷；
3.如權(quán)利要求書1所述的新型接觸調(diào)壓器，其特征在于鐵芯為疊片式，外襯以經(jīng)絕緣處理過的平面形，至少襯一邊的金屬襯圈并將線圈直接緊貼地繞在金屬襯圈外，襯有金屬襯圈一邊的線圈制成磨面，磨面上滑動著電刷；
4.如權(quán)利要求書1所述的新型接觸調(diào)壓器，其特征在于所述的電刷為夾芯電刷由二部份組成滾動金屬石墨電刷和至少二個大電阻的滾動石墨電刷組成；
5.如權(quán)利要求書1所述的新型接觸調(diào)壓器，其特征在于所述的電刷冷卻器是由導(dǎo)熱散熱快速的材料制成，中間有孔并裝有帶彈性銅片，電刷從這孔中插入，并與帶彈性銅片成軟聯(lián)接。
專利摘要新型接觸調(diào)壓器,是在原接觸調(diào)壓器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上:鐵芯外襯以經(jīng)絕緣處理過的金屬襯圈,并將線圈直接緊貼地繞在其外。有金屬襯圈一邊的線圈制成磨面,電刷接觸滑行在這磨面上。電刷中間為金屬石墨,二邊為電化石墨的夾芯電刷、并將其插在電刷冷卻器孔中。本設(shè)計優(yōu)點(diǎn)在于使電刷和線圈直接冷卻、無匝間短電路電流、發(fā)熱少、無局部過熱,磨面銅表面不氧化、節(jié)能顯著、使用壽命長的新型接觸調(diào)壓器。
文檔編號H01F29/00GK2297786SQ9621690
公開日1998年11月18日 申請日期1996年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月19日
發(fā)明者張榮民, 張偉, 胡秀寶 申請人:張榮民, 張偉, 胡秀寶