直流电机电刷.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103996951 A (43)申请公布日 2014.08.20 CN 103996951 A (21)申请号 201310053581.0 (22)申请日 2013.02.19 H01R 39/24(2006.01) H01R 39/20(2006.01) (71)申请人 宝山钢铁股份有限公司 地址 201900 上海市宝山区富锦路 885 号 (72)发明人 卢海峰 (74)专利代理机构 上海集信知识产权代理有限 公司 31254 代理人 周成 肖祎 (54) 发明名称 直流电机电刷 (57) 摘要 本发明是一种直流电机电刷， 包括 ： 电化石 墨、 电刷压板、 。

2、电刷辫子和与电刷辫子的一端连接 的刷辫端子 ； 其特点是， 电化石墨为浸渍电化石 墨， 电刷压板安装在浸渍电化石墨的顶面上 ； 电 机电刷还包括 ： 绝缘变色套管， 从浸渍电化石墨 内通过电刷压板向上延伸出， 电刷辫子的另一端 穿过绝缘变色套管并通过电刷压板伸入浸渍电化 石墨内 ； 以及 V 型绝缘垫块， 安装在电刷压板的顶 面上。较佳地， 浸渍电化石墨包括两片， 每片是等 分的两部分， 通过粘合剂粘合而成， 浸渍电化石墨 形成有内槽和外槽 ； 刷辫端子经过防滑处理。本 发明的直流电机电刷换向性能稳定， 抑制火花能 力较强， 换向火花可控制在 2 级以下， 并且可达到 氧化膜动态平衡稳定。 (。

3、51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103996951 A CN 103996951 A 1/1 页 2 1. 一种直流电机电刷， 包括 ： 电化石墨、 电刷压板、 电刷辫子和与电刷辫子的一端连接 的刷辫端子 ； 其特点是， 所述电化石墨为浸渍电化石墨， 所述电刷压板安装在所述浸渍电化 石墨的顶面上 ； 所述电机电刷还包括 ： 绝缘变色套管， 从所述浸渍电化石墨内通过所述电 刷压板向上延伸出， 所述电刷辫子的另一端穿过所述绝缘变色套管并。

4、通过所述电刷压板伸 入所述浸渍电化石墨内 ； 以及 V 型绝缘垫块， 安装在所述电刷压板的顶面上。 2. 根据权利要求 1 所述的直流电机电刷， 其特征在于， 所述浸渍电化石墨包括两片， 每 片是等分的两部分， 通过粘合剂粘合而成。 3.根据权利要求1或2所述的直流电机电刷， 其特征在于， 所述浸渍电化石墨形成有内 槽和外槽。 4. 根据权利要求 3 所述的直流电机电刷， 其特征在于， 所述的内槽为一个， 所述外槽为 四个。 5. 根据权利要求 4 所述的直流电机电刷， 其特征在于， 所述的内槽位于浸渍电化石墨 的中央， 四个外槽分别位于浸渍电化石墨的左右两端的前后两侧上。 6. 根据权利要求。

5、 1 所述的直流电机电刷， 其特征在于， 所述的电刷辫子和所述的绝缘 变色套管的数量为四个。 7.根据权利要求6所述的直流电机电刷， 其特征在于， 所述的刷辫端子经过防滑处理。 权 利 要 求 书 CN 103996951 A 2 1/4 页 3 直流电机电刷 技术领域 0001 本发明涉及直流电机， 具体说有关一种直流电机电刷。 背景技术 0002 直流电机被广泛使用在冶金、 铁路、 矿山等行业。目前的冷轧、 热轧等所使用的绝 大多数直流电机， 尤其是用于轧钢的大中型直流电机都是从德国 SIEMENS、 日本三菱重工等 公司引进的， 其中直流电机附件的电刷也是采用进口的， 如 ： EG389。

6、P、 EG367j、 EG362、 EG313、 EG98B 等系列型号。电刷运行的稳定性集中体现在换向性能好坏， 而换向正常与否将直接 影响直流电机的正常运行及使用寿命。如 EG389P 型号的电刷， 如图 1 所示， 它由以下几部 分组成 ： 电化石墨 1、 电刷辫子 2、 电刷压板 3、 刷辫端子 4 等， 电刷所用的材质为电化石墨。 电刷的上述各部分的连接和位置关系如图1所示 ： 电刷压板3布置在电化石墨1的顶部， 四 根电刷辫子 2 从电化石墨 1 内通过电刷压板 3 向上延伸出， 刷辫端子 4 连接于各电刷辫子 2 的末端。现有这种形式的电刷在使用过程中有以下问题 ： 0003 1。

7、) 电刷在使用磨损过程中， 部分碳粉会沉积在刷握内， 引起电刷在刷握内活动性 变差， 造成卡刷。 电机在额定负载以下运行， 电刷稳定性较好、 磨损正常， 磨损量一般为2mm/ 月左右 ； 而当电机在 1.2 倍左右额定负载下运行时， 电刷在使用过程中在刷握内的活动性 变差， 会产生卡刷现象。此外， 通常大中型直流电机， 安装在刷架上的刷握弹簧为非恒压弹 簧， 刷握压脚随着电刷的磨损， 压脚的位置会偏离原来位置， 通常刷握压脚应在电刷压板的 中间， 保证安装在刷握内的电刷压力均衡， 而电刷在磨损过程中， 弹簧压脚会偏离电刷压板 的中间位置。 由于弹簧压脚的位置偏离， 使电刷与换向器的接触面变小 。

8、（正常情况下电刷与 换向器的接触面为 100） ， 这会引起换向火花偏大， 从而使电刷表面烧伤， 造成电刷磨损异 常， 磨损量可达 47mm/ 月。 0004 2) 电机因负载偏大引起换向器表面的温度升高， 破坏了氧化膜动态平衡， 加剧了 换向恶化， 电刷运行状态难以把握。 0005 3)电机在1.2-1.3倍左右负载下运行， 换向火花在2级左右。 尤其在生产高附 加 值钢种， 如高温钢、 高强钢时， 电机短时间负荷变化范围在 1.5 1.6 倍， 瞬间可达到 2.0 倍 左右。换向器表面会有明显的烧痕， 电刷的刷辫变色， 使用寿命缩短， 严重时烧毁电刷及刷 握， 从而使电机无法正常运行， 必。

9、须停机检修或离线修理。 0006 综上所述， 由于现有的直流电机电刷在超额定负荷运行过程中容易卡刷、 火花偏 大、 产生异常磨损并严重烧损电刷、 刷握及换向器表面， 不仅影响直流电机的正常换向、 稳 定运行， 而且影响产品的质量。 因此， 为要确保直流电机的正常运行， 延长其使用寿命， 尤其 是保证产品的质量， 必须对现有的直流电机电刷进行改进。 发明内容 0007 本发明的目的是提供一种直流电机电刷， 可控制电刷磨损量， 以避免在运行过程 中短时间超负荷变化时电刷、 刷握和换向器表面被烧损， 并确保电刷运行稳定。 说 明 书 CN 103996951 A 3 2/4 页 4 0008 根据本。

10、发明的直流电机电刷， 包括 ： 电化石墨、 电刷压板、 电刷辫子和与电刷辫子 的一端连接的刷辫端子 ； 其特点是， 所述电化石墨为浸渍电化石墨， 所述电刷压板安装在所 述浸渍电化石墨的顶面上 ； 所述电机电刷还包括 ： 绝缘变色套管， 从所述浸渍电化石墨内 通过所述电刷压板向上延伸出， 所述电刷辫子的另一端穿过所述绝缘变色套管并通过所述 电刷压板伸入所述浸渍电化石墨内 ； 以及 V 型绝缘垫块， 安装在所述电刷压板的顶面上。 0009 所述浸渍电化石墨包括两片， 每片是等分的两部分， 通过粘合剂粘合而成。 0010 所述浸渍电化石墨形成有内槽和外槽。 0011 所述内槽为一个， 所述外槽为四个。

11、。 0012 较佳地， 所述内槽位于浸渍电化石墨的中央， 四个外槽分别位于浸渍电化石墨的 左右两端的前后两侧上 0013 所述的电刷辫子和所述的绝缘变色套管的数量为四个。 0014 所述的刷辫端子经过防滑处理。 0015 本发明的有益效果是 ： 本发明的直流电机电刷能适应短时间负荷变化范围在 1.51.6倍， 瞬间可达到2.0倍左右运行， 电流密度较高、 膨胀系数较低、 抗弯强度较好、 接 触压降适中、 园周速度可达 50m/s 左右， 使直流电机的换向火花控制在 1.5 级， 电刷的磨损 控制在 2mm/ 月左右， 换向器表面的氧化膜动态平衡稳定， 从而确保电机运行状态稳定。因 此， 本发明。

12、的直流电机电刷换向性能稳 定， 抑制火花能力较强， 换向火花可控制在 2 级以 下， 并且可达到氧化膜动态平衡稳定。 附图说明 0016 图 1 是现有的直流电机电刷的立体示意图 ； 0017 图 2 是本发明一个实施例的直流电机电刷的立体示意图 ； 0018 图 3 是本发明一个实施例的直流电机电刷的底部结构示意图 ； 以及 0019 图 4a 和图 4b 分别是本发明一个实施例的电刷 V 型绝缘垫块的主视图和左视图。 具体实施方式 0020 为让本发明的上述目的、 特征和优点能更明显易懂， 以下结合附图对本发明的具 体实施方式作详细说明。 首先需要说明的是， 本发明并不限于下述具体实施方式。

13、， 本领域的 技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明， 各技术术语可以基于本发明的 精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。在详细说 明之前还需明确的是下文中所述的 “上下” 、“左右” 、“前后” 是以图 2 中所示的方位为准。 0021 本发明的直流电机电刷， 如图 2 所示， 包括浸渍电化石墨 5、 电刷压板 3、 电刷辫子 2、 刷辫端子 9、 绝缘变色套管 6 和 V 型绝缘垫块 7。浸渍电化石墨 5 形成有电刷内槽 10 和 电刷外槽 11， 电刷内槽 10 位于浸渍电化石墨 5 的中央， 电刷外槽 10， 在本实施例中为四个， 分别位于浸。

14、渍电化石墨 5 的左右两端的前后两侧上， 如图 3 所示 ； 当然外槽 11 也可形成在 浸渍电化石墨 5 的其它侧面上。电刷压板 3 安装在浸渍电化石墨 5 的顶面上。绝缘变色套 管 6， 在本实施例中为四个， 分别从浸渍电化石墨 5 内通过电刷压板 3 向上延伸出。电刷辫 子 2， 其数量相应于绝缘变色套管 6 的数量， 在本实施例中为四根， 其一端连接有刷辫端子 9 ； 电刷辫子 2 的另一端穿过绝缘变色套管 6 并通过电刷压板 3 伸入浸渍电化石墨 5 内。V 说 明 书 CN 103996951 A 4 3/4 页 5 型绝缘垫块 7 安装在电刷压板 3 的顶面上， V 型绝缘垫块 。

15、7 的结构如图 4a 和图 4b 所示， 沿 其左右方向中心线形成有 V 字型的凹槽 12。在本实施例中， 所述的电刷辫子 2 和所述的绝 缘变色套管 6 的数量为四个， 较佳地所述的刷辫端子 2 经过防滑处理。 0022 浸渍电化石墨 5 可以制成整体式， 较佳地， 在本实施例中可由两片 5 、 5” 组合而 成， 其每片分成等分的两部分， 通过粘合剂 8 粘合而成。 0023 综上所述， 本发明的直流电机电刷的主要改进在于 ： 0024 1） 电刷的材质由电化石墨材质改进为浸渍电化石墨。 浸渍电化石墨与电化石墨的 区别在于浸渍电化石墨在电化石墨内添加树脂成分， 采用浸渍处理工艺制成， 其优。

16、点是改 善电刷的抗弯强度 ： 现有电化石墨的抗弯强度为 19MPa， 而本发明的浸渍电化石墨的抗弯 强度为 35MPa。 0025 2） 在电刷的外形结构改变 ： 在电刷上开有电刷内槽 10、 电刷外槽 11 ； 在电刷辫子 2 上加装绝缘变色套管 6 ； 在电刷压板 3 上加装 V 型绝缘垫块 7 ； 电刷选用双片电刷， 将每片 等分切割， 用粘结剂 8 粘合 ； 以及刷辩端子 9 上做了防滑处理。 0026 由于采用上述改进结构， 本发明的浸渍电化石墨电刷与现有的电化石墨电刷， 例 如 EG389P 型号电刷相比较， 性能指标有了显著提高 ： 在膨胀系数、 圆周速度、 接触压降等大 致相同。

17、的情况下， 本发明的浸渍电化石墨电刷的抗弯强度优于现有的电化石墨电刷， 电流 密度比 EG389P 电刷大 10% 左右 ； 其对比结果具体如表 （一） 所示。 0027 电刷型号材质类型电流密度膨胀系数抗弯强度接触压降园周速度 EG389P电化石墨1 12A/cm2低19MPa中50m/s 发明电刷浸渍电化石墨1 16A/cm2低35-40MPa中50-55m/s 0028 现对本发明的优点具体说明如下 ： 0029 1.在本发明的电刷形成有电刷内槽10及电刷外槽11,者增加了电刷的活动性， 避 免电刷出现卡刷。安装在刷握内的原 EG389P 电刷， 在使用过程中时常出现电刷卡刷现象， 原因。

18、是电刷磨损过程中， 部分碳粉沉积在刷握内， 引起电刷在刷握内活动性变差而造成卡 刷。本发明电刷上有电刷内槽 10、 电刷外槽 11， 电刷磨损过程中， 部分碳粉留在电刷的内、 外槽里， 避免了电刷的卡刷现象发生， 保证电刷在刷握内活动性良好。 同时可防止电刷因工 作在超负荷状态下， 电刷受热膨胀， 在刷握内引起卡刷， 引起换向火花偏大， 造成换向恶化。 0030 2. 在电刷压板 3 上加装 V 型绝缘垫块 7， 其优点说明如下 ： 通常大中型直流电机， 安装在刷架上的刷握弹簧为非恒压弹簧， 刷握压脚随着电刷的磨损， 压脚的位置会偏离原 来位置。通常刷握压脚应在电刷压板 3 的中间， 保证安装。

19、在刷握内的电刷压力均衡。原使 用的EG389P电刷存在的问题是电刷在磨损过程中， 弹簧压脚就会偏离电刷压板3的中间位 置， 如果不对弹簧压脚的位置进行适当调整， 电刷与换向器的接触面会变小 （正常情况下电 刷与换向器的接触面 为 100） ， 引起换向火花偏大。电刷压板 3 上加装 V 型绝缘垫块 7 使 电刷压力均衡， 将弹簧压脚放在 V 型绝缘垫块 7 槽内， 由于电刷的正常磨损值 2-3mm/ 月左 右 , 即电刷每月的磨损量是非常缓慢变化过程， 弹簧压脚在 V 型绝缘垫块 7 槽内， 能随着电 刷的磨损缓慢的移动， 不会从V型绝缘垫块7槽内弹出， 确保电刷与换向器的接触面完全吻 合， 。

20、即电刷与换向器的接触面 100， 其作用减少电刷与换向器之间的接触电阻， 使电刷稳 定运行， 避免产生因电刷与换向器的接触面变小而引起换向火花偏大。 0031 3. 浸渍电化石墨每片等分切割， 用粘结剂 8 粘合， 其优点是粘结剂可减少两片 说 明 书 CN 103996951 A 5 4/4 页 6 电刷之间的横向电流， 增加纵向电流。增加纵向电流能增大电刷电流密度 （电刷的电流密 度 ： 电刷横截面在单位时间内每 cm2所流过的电流大小。 ） ， 减少两片电刷之间的横向电流， 能降低电刷的温度， 改善电刷的换向性能。 同时提高了电刷的润滑， 使电刷与换向器之间 的摩擦系数变小。增大电刷抗弯。

21、强度， 使电刷在受到冲击性负载不宜发生断裂现象， 同 时还能使电刷的园周速度提高 5% 左右， 如表 （一） 所示。能清洁磨损的碳粉及灰尘， 保证 磨损的碳粉及灰尘不粘浮在电刷表面。如果电刷表面有粘浮的碳粉及灰尘， 会破坏换向器 表面的氧化膜， 造成电机换向不良、 换向火花偏大， 换向器表面易产生条痕等现象。原有的 EG389P 电刷不具备上述的优点。 0032 4. 在电刷辫子 2 上加装绝缘变色套管 6， 变色套管可为蓝色， 当电刷的温度达到 80以上， 套管变成无色。 套管退色可能是电机的负载偏大引起电刷温度升高， 或因电机的 通风冷却效果不好引起电机温度偏高， 其作用是及时把握好电机的。

22、运行状态。原 EG389P 电 刷上没有绝缘变色套管。 0033 5 在刷辩端子 9 经过防滑处理。原 EG389P 电刷的刷辩端子 4 表面是光滑的， 大中 型直流电机上装有几十只甚至上百只电刷， 通常每2个电刷的刷辩端子4叠加在一起， 固定 在刷架紧固的螺栓上， 光滑的接触面时常发生打滑现象， 引起电刷和刷杆间的电阻不均， 造 成电刷的电流分配不均， 直接影响电刷的正常运行。本发明的电刷在刷辩端子 9 经过防滑 处理， 能消除打滑现象， 以确保电刷换电的稳定性。 0034 总之， 本发明的直流电机电刷， 主要性能指标均好于 EG389P 电刷， 如表 （一） 所示。 从表 （一） 可以看出。

23、， 本发明电刷的电流密度比 EG389P 电刷大 30% 左右， 抗弯强度在浸渍电 化石墨的基础上增加 5% 左右， 圆周速度增加 5% 左右。由此可见， 本发明的电刷换向性能稳 定、 适应性强 ： ， 具体说 0035 能够适应电机负荷在 1.3 倍以下连续运行， 换向火花控制在 1.5 级左右。 0036 能适应短时间负荷变化范围在 1.5 1.6 倍， 瞬间可达到 2.0 倍左右， 换向火花控 制在 2 级左右。 0037 能减小电刷与换向器之间的摩擦系数， 有利于氧化膜的形成及动态平衡的稳定 性。 0038 能降低电刷的温度， 有效避免了电刷因温度偏高而引起的卡刷现象。 0039 电刷。

24、的磨损量较小， 即磨损量控制在 2mm/ 月左右。 0040 综上所述， 本发明的直流电机电刷换向性能稳定， 抑制火花能力较强， 换向火花可 控制在 2 级以下， 并可使氧化膜动态平衡稳定。 0041 应理解， 在阅读了本发明的上述讲授内容之后， 本领域技术人员可以对本发明作 各种改动或修改， 这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 说 明 书 CN 103996951 A 6 1/3 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103996951 A 7 2/3 页 8 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103996951 A 8 3/3 页 9 图 4a 图 4b 说 明 书 附 图 CN 103996951 A 9 。