專(zhuān)利名稱(chēng):電動(dòng)發(fā)電機(jī)聯(lián)動(dòng)的外流式電刷夾持裝置的制作方法
本發(fā)明涉及電動(dòng)發(fā)電機(jī)的電刷，并更具體地介紹一種使電動(dòng)發(fā)電機(jī)的固定部件與轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間導(dǎo)通的電刷夾持裝置。
雖然本發(fā)明可通用于其他大型電動(dòng)發(fā)電機(jī)，但為具體說(shuō)明起見(jiàn)，提供了一種大型交流發(fā)電機(jī)的典型場(chǎng)合。
大型交流發(fā)電機(jī)使用在定子中轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒形轉(zhuǎn)子來(lái)發(fā)電。在習(xí)慣上，轉(zhuǎn)子是磁場(chǎng)部件而定子是電樞部件。轉(zhuǎn)子由直流電源勵(lì)磁以產(chǎn)生兩個(gè)或更多的電磁極;當(dāng)這些磁極在電樞中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在電樞線圈中就會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生電流和電壓。該感應(yīng)電流就被送到外部負(fù)荷上去。
為了對(duì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)進(jìn)行勵(lì)磁，需要相當(dāng)大的電流。勵(lì)磁電流被通過(guò)若干炭刷，從外部直流發(fā)電機(jī)送到轉(zhuǎn)子上的集電環(huán)。這些炭刷被炭刷夾持裝置夾持，使其與集電環(huán)保持穩(wěn)定接觸。
美國(guó)專(zhuān)利3，864，803和參考它的各美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了許多保持炭刷與集電環(huán)接觸的裝置。尤其是，3，864，803號(hào)專(zhuān)利公開(kāi)了一種矩形刷盒，矩形炭刷可滑動(dòng)地插入該刷盒。有一個(gè)彈簧可促使炭刷靠向集電環(huán)。當(dāng)將炭刷插入刷盒時(shí)，有一個(gè)夾緊裝置壓在炭刷的一邊上以便使炭刷在固定裝置內(nèi)保持在彈簧的回程位置。當(dāng)固定裝置被裝入刷盒時(shí)，該夾緊裝置就被自動(dòng)地釋放，于是就使彈簧將炭刷移向集電環(huán)而與之接觸。
為了使炭刷工作最穩(wěn)定，要求刷盒越伸近集電環(huán)越好。在先有技術(shù)中，刷盒伸出到距集電環(huán)約1/8英寸以內(nèi)。
隨著交流發(fā)電機(jī)額定功率的增大，所需設(shè)置在每個(gè)集電環(huán)上的電刷數(shù)能超過(guò)100個(gè)。參考上述專(zhuān)利的各個(gè)電刷夾持裝置在集電環(huán)附近要占去如此多的位置以致在不加長(zhǎng)集電環(huán)的長(zhǎng)度或不尋找一種壓縮電刷占位的改進(jìn)方法時(shí)，就不能在集電環(huán)的四周設(shè)置足夠的電刷。這個(gè)問(wèn)題在美國(guó)3，387，155號(hào)專(zhuān)利中得到了解決;其中為了并排地握緊諸如4個(gè)或6個(gè)或更多的電刷，將若干刷盒組成聯(lián)動(dòng)的電刷夾持裝置。在裝入電機(jī)的過(guò)程中，直到彈簧放松之前，夾緊機(jī)構(gòu)為了支承電刷的一邊而提供有指形壓板。
后者專(zhuān)利的裝置將聯(lián)動(dòng)的刷盒延伸到離集電環(huán)約1/8英寸。在各電刷和集電環(huán)之間的界面附近，電刷所經(jīng)受的溫升是極高的。在這個(gè)臨界區(qū)域中，刷盒阻擋了空氣的自由流通，因而限制了聯(lián)動(dòng)電刷所能流過(guò)的電流。
在聯(lián)動(dòng)的電刷夾持裝置中，要做成一種能夠?qū)λ械碾娝⒌倪吷鲜┘酉嗟鹊膲毫Φ膴A緊機(jī)構(gòu)是很困難的。因此，聯(lián)動(dòng)的電刷夾持裝置就有可能不能保證一個(gè)或更多的電刷維持在用于裝入電機(jī)的彈簧回程位置。作為一種解決辦法，可在所有的電刷工作端的下面鉸接一塊壓板，以便使電刷保持在彈簧回程位置。在安裝過(guò)程中，該壓板可被移動(dòng)而不與電刷接觸，從而松脫電刷，使之移動(dòng)與集電環(huán)接觸。這個(gè)解決辦法要求把各刷盒的端部與集電環(huán)離得更遠(yuǎn)些，以留出容納位于各刷盒端部與集電環(huán)之間的壓板的空間。這樣，就降低了刷盒所能提供的在集電環(huán)附近的穩(wěn)定支撐的能力。
美國(guó)第4，329，611號(hào)專(zhuān)利公開(kāi)了一種用于單個(gè)電刷的外流式電刷夾持裝置，它省去了刷盒，并代之以一對(duì)固定在圓筒形孔內(nèi)的圓筒形刷針。一個(gè)恒定彈力的彈簧促使電刷沿著刷針壓向集電環(huán)。一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)模擬了盒狀?yuàn)A持裝置的作用。由于省去了刷盒，圍繞電刷外部充份自由的空氣流可有效地使電刷冷卻，特別是在與集電環(huán)的界面附近的臨界區(qū)域中的冷卻。這樣我們就可以假定本專(zhuān)利(而不公開(kāi)其實(shí)現(xiàn)它的結(jié)構(gòu))的外流式電刷夾持裝置也可應(yīng)用到美國(guó)第3，387，155號(hào)專(zhuān)利的聯(lián)動(dòng)電刷夾持裝置上去。
對(duì)于一些具體設(shè)備來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在已有必要采用聯(lián)動(dòng)的外流式電刷夾持裝置了。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種聯(lián)動(dòng)的外流式電刷夾持裝置以便在電動(dòng)發(fā)電機(jī)中夾持電刷。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種用于電動(dòng)發(fā)電機(jī)的聯(lián)動(dòng)的、外流式電刷夾持裝置，在該裝置中，相鄰電刷之間至少有一塊用于固定恒定彈力彈簧的隔板，該彈簧促使電刷與集電環(huán)接觸。恒定彈力彈簧的螺旋圈部份被配置于每個(gè)電刷中的一對(duì)圓筒形刷針之間。
簡(jiǎn)言之，本發(fā)明提供了一種用于電動(dòng)發(fā)電機(jī)的、可拆卸的、聯(lián)動(dòng)的外流式電刷夾持裝置，該裝置可滑動(dòng)地支撐在相對(duì)應(yīng)的各電刷中配對(duì)的孔中嵌入有成對(duì)的圓筒形刷針的各電刷。在一對(duì)鄰接的電刷之間的隔板的相對(duì)面上支撐一對(duì)恒定彈力的彈簧的端部。該恒定彈力的彈簧包括有與各對(duì)圓筒形刷針之間的相鄰電刷的上端銜接的螺旋圈部分，因而促使電刷與集電環(huán)的表面相接觸。此外，為了空氣冷卻，每個(gè)電刷至少有一個(gè)整面暴露在外。在集電環(huán)附近，電刷的所有面須在臨界區(qū)域中暴露在外以便空氣冷卻。
本發(fā)明的上述和其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附圖進(jìn)行的說(shuō)明中明顯看到。各附圖中相同部件用相同標(biāo)號(hào)指明。
圖1是由本發(fā)明所描述的場(chǎng)合提供的一種交流發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)化原理圖。
圖2是根據(jù)先有技術(shù)的可拆卸的電刷盒裝置的透視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可拆卸電刷盒裝置的透視圖。
圖4是從圖3省去了對(duì)說(shuō)明來(lái)說(shuō)是不重要的部件的可拆卸電刷盒裝置的正視圖。
圖5是順著圖4中的Ⅴ-Ⅴ方向的視圖。
圖6是順著圖4中的Ⅵ-Ⅵ方向的視圖。
參考圖1，圖中總的以10示出一個(gè)交流發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)化原理圖。一個(gè)其內(nèi)表面嵌入電樞線圈(未在圖上示出)的環(huán)狀定子12包圍著由勵(lì)磁線圈16表示的轉(zhuǎn)子14。正如箭頭20所示，轉(zhuǎn)子14可由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)(未在圖上示出)環(huán)繞軸18旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子14是由通過(guò)集電環(huán)22和24(可與轉(zhuǎn)子14同軸地旋轉(zhuǎn))饋電到那里的直流電流勵(lì)磁的。彈簧28促使炭刷26與集電環(huán)22接觸。直流電源的正極被經(jīng)過(guò)炭刷26和集電環(huán)22而饋送到磁場(chǎng)線圈16的一端。同樣，炭刷30被彈簧32所促使而與集電環(huán)24接觸，以便將直流電負(fù)極供到磁場(chǎng)線圈16的另一端。
大的交流發(fā)電機(jī)可能需要幾千安培的電流來(lái)對(duì)磁場(chǎng)線圈16勵(lì)磁。這個(gè)大電流超出了在磁場(chǎng)線圈16的各端上的單個(gè)炭刷的載流量。因此就要由許多并聯(lián)工作的炭刷26和30來(lái)對(duì)磁場(chǎng)線圈16提供足夠的電流。
現(xiàn)在參考圖2，圖上示出了一種在所參考的第3，387，155號(hào)專(zhuān)利所公開(kāi)的那種可拆卸的電刷盒裝置34。在這里所包括的對(duì)先有專(zhuān)利的描述是為理解本發(fā)明提供依據(jù)。對(duì)于該先有技術(shù)裝置的更多細(xì)節(jié)來(lái)說(shuō)，要求涉及所參考的專(zhuān)利，在這里插入該專(zhuān)利的教導(dǎo)以供參考。
可拆卸的電刷盒裝置34包括有許多可拆卸的、宜于裝入固定結(jié)構(gòu)38的電刷盒36。固定結(jié)構(gòu)38包括有第一和第二環(huán)狀圈40和42，在這兩個(gè)圈之間用諸如螺栓46牢固地固定著許多金屬橫梁44。每個(gè)金屬橫梁包括有一個(gè)楔形槽48和一塊底板50。
可拆卸的電刷盒36包括有一個(gè)楔形塊54，該塊可裝配入楔形槽48，并可在那里通過(guò)如在所參考的專(zhuān)利中描述的方式轉(zhuǎn)動(dòng)鎖把56來(lái)鎖定。一個(gè)矩形金屬刷盒58被牢固地固定到楔形塊54，以便在楔形塊54被鎖入楔形槽時(shí)，矩形金屬刷盒58可同樣被牢固地鎖定在相對(duì)于集電環(huán)60的預(yù)定位置中。
矩形金屬刷盒58包括有許多電刷腔62，每個(gè)電刷腔包含有一個(gè)可滑動(dòng)的炭刷64。每對(duì)鄰接的電刷腔62被分隔片66所隔開(kāi)。一個(gè)恒定彈力的彈簧68壓靠在每個(gè)炭刷64的上端70上，以便在電刷腔62中使炭刷向下與集電環(huán)60接觸。
每個(gè)炭刷64包括有一條可彎曲的電刷引線72，該引線的第一端是被機(jī)械地和電氣地連接到那里的。圖上只完整地示出一條可彎曲的電刷引線72，其他的可彎曲的炭刷引線72已被拆下以易于說(shuō)明清楚。各可彎曲的炭刷引線72的第二端被用諸如螺絲74接到矩形刷盒58。有一塊裝在鎖把56上的絕緣板76蓋住了各金屬件以防止工作人員觸電。
現(xiàn)在參考圖3，圖中總的以78示出了一個(gè)按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可拆卸電刷盒裝置?？刹鹦峨娝⒑醒b置78包含有一個(gè)可通過(guò)旋轉(zhuǎn)鎖把56而鎖入其內(nèi)的可拆卸電刷盒。鎖把56包括用于在其鎖定狀態(tài)時(shí)可使之卸下的裝置(未在圖中示出)。這種鎖定裝置可以與圖2的先有技術(shù)裝置相同。因此可拆卸的電刷盒裝置78可以不用再重新設(shè)計(jì)固定結(jié)構(gòu)38(見(jiàn)圖2)而用可拆卸電刷盒36所取代。
可拆卸電刷盒80包含一塊固定在楔形塊54上的后板和一塊與之成直角的頂板84。一塊絕緣板76可避免在裝卸電刷盒80的過(guò)程中觸到導(dǎo)電另件而釀成觸電事故。四對(duì)并聯(lián)的圓筒形刷桿86由頂板84向下延伸而嵌入眾電刷88的圓筒形孔85中。每個(gè)電刷88被連接到可彎曲的電刷引線90的一端。每根可彎曲的電刷引線90的另一端被用諸如螺絲91固定到頂板84上。
現(xiàn)在再參考圖4和5，從可拆卸的電刷盒80的一端起，第一隔板92被配置于第一和第二電刷88之間。第一和第二恒定彈力彈簧96和98被固定在隔板92底部相對(duì)的兩面上。恒定彈力彈簧96和98的各螺旋部分100和102分別以相反方向，從隔板92往外卷曲，在那里它們位于它們的一對(duì)圓筒形刷桿86之間，并往下壓在它們的電刷88上。同樣，從80的另一端起，第二隔板94被配置于第一和第二電刷88之間。第三和第四恒定彈力彈簧104和105被固定在隔板94底部的相對(duì)兩面，而其螺旋部分106和108從隔板94以相反方向往外卷曲，在那里它們位于它們的一對(duì)圓筒形刷桿86之間，并向下壓在它們的電刷88上。人們將注意到，每根刷桿86被支承在一個(gè)增大的凸起部分110，110與頂板84組成一個(gè)整體。許多穿過(guò)頂板84的檢查孔109可以容許在不從固定結(jié)構(gòu)38上卸下的情況下檢查電刷88的長(zhǎng)度。
每根刷桿86可容許盡可能延伸到接近集電環(huán)60，以便穩(wěn)定地支住其電刷88。人們將注意到，由于圓筒形刷桿所提供的支撐作用是在電刷內(nèi)部的，而并不依靠后板82，后板不需要延伸到靠近集電環(huán)60。因此，基本上，所有在集電環(huán)60附近的每個(gè)電刷88可暴露在例如由一個(gè)風(fēng)扇(未在圖上示出)產(chǎn)生的空氣環(huán)流中，因此而可在這個(gè)區(qū)域中被獨(dú)特的空氣渦流有力地冷卻。后板82的長(zhǎng)度只需從頂部往下足夠多，為螺旋部分100、102、106和108提供合適的垂直距離來(lái)足以支撐隔板92和94，以便將各電刷88推向集電環(huán)60。
在最佳實(shí)施例中，電刷88都是約4英寸長(zhǎng)，而后板82的底邊離集電環(huán)60約1.5英寸。因此每個(gè)電刷88離集電環(huán)60的第一個(gè)1.5英寸的整部周?chē)峭耆┞兜模阌谕瑫r(shí)在軸向和周向上都可被空氣所冷卻。由于電刷88的發(fā)熱最劇烈處是大約在它與集電環(huán)之間的界面處或界面內(nèi)的1/4英寸處，在臨界端區(qū)域中的冷卻空氣控制電刷88的溫升是特別有效的。除了電刷88的端部外，中間兩個(gè)電刷88的一個(gè)整側(cè)面和兩邊的兩個(gè)電刷的兩個(gè)整側(cè)面是完全暴露于冷卻空氣中的。每個(gè)電刷88被從其相鄰電刷和后板80空出一個(gè)預(yù)定的距離，例如至少1/8英寸。
現(xiàn)在參考圖6，電刷定位架112有一個(gè)彎頭114，該彎頭在電刷固定位置如實(shí)線所示配置于電刷下端。電刷定位架可以用任何諸如在參考專(zhuān)利所公開(kāi)的偏心輪動(dòng)作、這類(lèi)合適的方式轉(zhuǎn)動(dòng)到釋放位置，如虛線所示。在其釋放位置，彎頭114被移動(dòng)而不與電刷88接觸，于是使電刷88移向集電環(huán)60而與其表面接觸。
人們將注意到圖6所示的本發(fā)明的實(shí)施例可使圓筒形刷桿86盡量地向集電環(huán)60延伸以使電刷88在不涉及到彎頭114的厚度的情況下能被穩(wěn)定地支撐住。也就是說(shuō)，在電刷的最大回程中，圓筒形刷桿86的頂端可從電刷88中伸出。這樣，圓筒形刷桿86的頂端就可延伸到集電環(huán)60的大約1/8英寸以內(nèi)。電刷88的額外回縮使彎頭114的厚度可插入在電刷88的盡端和集電環(huán)60之間而不需支撐件(圓筒形刷桿86)作超過(guò)需要的移動(dòng)。這與先有技術(shù)的刷盒結(jié)構(gòu)是相反的，先有技術(shù)的刷盒結(jié)構(gòu)必須往后切除足夠的部分以使彎頭114的厚度插入集電環(huán)60和電刷之間，因而減小了對(duì)電刷88的支撐。電刷定位架112包括有大的孔眼(未在圖上示出)以使自由空氣可在周?chē)姆较蛏狭鬟^(guò)。
已經(jīng)參考附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行了描述，應(yīng)該懂得本發(fā)明并不局限于那些嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)施例，對(duì)于一個(gè)本技術(shù)領(lǐng)域：
的專(zhuān)業(yè)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離由本發(fā)明所附的權(quán)利要求
所確定的范圍和精神的情況下，可以作出各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于電動(dòng)發(fā)電機(jī)的、聯(lián)動(dòng)的、外流式電刷夾持裝置，其特征在于它包括一個(gè)可拆卸的電刷盒；第一和第二并行圓筒形刷桿，它們被固定在所述可拆卸的電刷盒上；所述第一和第二并行圓筒形刷桿，分別滑動(dòng)地嵌入在第一電刷的第一和第二圓筒形孔洞中；第三和第四并行圓筒形刷桿，它們被固定在所述可拆卸的電刷盒上；所述第三和第四并行圓筒形刷桿，分別滑動(dòng)地嵌入在第二電刷的第三和第四圓筒形孔洞中；一塊隔板，它被固定在所述可拆卸的電刷盒上，并配置在所述第一和第二電刷之間。第一和第二恒定彈力彈簧，它們被固定在所述隔板的兩側(cè)；所述第一和第二恒定彈力彈簧分別包括第一和第二螺旋部分；所述第一螺旋部分以第一方向，從所述隔板向所述第一電刷延伸，并至少部分地在所述第一和第二圓筒形刷桿之間穿過(guò)而有彈性地壓在所述第一電刷的一端上；以及所述第二螺旋部分以第二相反方向，從所述隔板向所述第二電刷延伸，并至少部份地在所述第三和第四圓筒形刷桿之間穿過(guò)而有彈性地壓在所述第二電刷的一端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的一種聯(lián)動(dòng)的、外流式電刷夾持裝置，其特征于，其中所述可拆卸的電刷盒包括一塊頂板和一塊后板，而所述隔板被固定在所述頂板和后板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的一種聯(lián)動(dòng)的、外流式電刷夾持裝置，其特征在于其中所述頂板至少包括有第一、第二、第三和第四凸起部份，所述第一、第二、第三和第四圓筒形刷桿被固定在第一、第二、第三和第四凸起部份上。
4.根據(jù)權(quán)利求2的一種聯(lián)動(dòng)的、外流式電刷夾持裝置，其特征在于其中所述頂板和后板限定出一段與所述圓筒形刷桿端部相差顯著的間距，從而所述電刷就可有一個(gè)顯著部份受到冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2的一種聯(lián)動(dòng)的、外流式電刷夾持裝置，其特征在于其中所述電刷擁有工作位置和縮回位置，而所述可拆卸的電刷盒包括有把所述電刷保持在縮回位置的裝置，而使所述圓筒形刷桿在所述電刷的一端以外伸出一段預(yù)定的長(zhǎng)度。
專(zhuān)利摘要
一種用于電動(dòng)發(fā)電機(jī)的、可拆卸的、聯(lián)動(dòng)的、外流式電刷夾持裝置，把電刷可滑動(dòng)地支撐在各對(duì)對(duì)應(yīng)地嵌入在各電刷中的、配對(duì)的孔中的圓筒形刷桿上。一塊在一對(duì)互相鄰接的電刷之間的隔板把一對(duì)恒定彈力彈簧的各端支牢在它的相對(duì)面上。該恒定彈力彈簧包括有螺旋部分，該部分與圓筒形刷桿對(duì)之間的相鄰電刷的上端連接，因而促使電刷與集電環(huán)表面接觸。各電刷在集電環(huán)附近的所有各表面都暴露在這個(gè)臨界區(qū)域的冷卻空氣中。
文檔編號(hào)H02K13/00GK87100943SQ87100943
公開(kāi)日1987年9月9日 申請(qǐng)日期1987年2月23日
發(fā)明者哈里·奧托·奧姆施德特 申請(qǐng)人:通用電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan