CN119420110A - 一种低磨损机械换相器以及电机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低磨损机械换相器以及电机，包括：转轴、摆动组件、换相摆盘以及换相组件，摆动组件中心点处于转轴中心线上，摆动组件中心线与转轴中心线成夹角α，换相组件为固定件，换相摆盘上设有导电环，导电环由若干个触点紧密接触形成，导电环连接电源，换相组件上设有若干个均匀间隔的触点，转轴通过摆动组件连接换相摆盘，换相摆盘在摆动组件的作用下，当转轴转动时，换相摆盘沿其周向任意方向以一定倾斜角度周期性摇摆切换触点接触换相组件上的触点，实现非滑动式摇摆换相，本申请将现有的换相器滑动式换相改进为摇摆式非滑动换相，解决了目前有刷电机由于滑动接触，易磨损、有电火花的问题。

Description

一种低磨损机械换相器以及电机

技术领域

本申请涉及换相器以及电机领域，具体为一种低磨损机械换相器以及电机。

背景技术

滑动式换相电机，也称为刷式直流电机或有刷直流电机，是一种常见的电机类型，它通过机械接触来实现电流的换相。尽管这种电机在许多应用中表现出色，但它也存在一些明显的缺点，如下：

1、磨损导致的寿命有限：电刷和换相器之间的机械接触会导致磨损，随着时间的推移，电刷会逐渐变短，换相器也会受到损伤。这不仅增加了维护成本，还可能导致电机故障，由于磨损，滑动式换相电机的寿命通常比无刷电机短。

2、不适合高可靠性应用：对于需要长时间连续运行或高可靠性的应用，滑动式换相电机无法达到使用要求。

3、成本：虽然滑动式换相电机的初始成本通常较低，但由于维护和更换部件的成本，长期运行的总成本可能较高。

综上所述，滑动式换相电机在许多传统应用中仍然广泛使用，但是由于滑动式换相存在的摩擦导致的缺陷一直没有得到妥善解决。

发明内容

本申请提供一种低磨损机械换相器以及电机，有着低磨损以及低成本的优势，能够解决上述背景技术中的问题。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低磨损机械换相器，包括转轴、摆动组件、换相摆盘以及换相组件，摆动组件中心点处于转轴中心线上，摆动组件中心线与转轴中心线成夹角α，换相组件为固定件，换相摆盘上设有导电环，导电环由若干个触点紧密接触形成，导电环连接电源，换相组件上设有若干个均匀间隔的触点，转轴通过摆动组件连接换相摆盘，换相摆盘在摆动组件的作用下，当转轴转动时，换相摆盘沿其周向任意方向以一定倾斜角度周期性摇摆切换触点接触换相组件上的触点，实现非滑动式摇摆换相。

作为优选，摆动组件为轴承。

作为优选，换相组件包括第一换相盘和第二换相盘，第一换相盘和第二换相盘平行设置，两换相盘相对一侧均设有若干个均匀间隔的触点，若干个均匀间隔的触点为类环形排列，换相摆盘位于第一换相盘和第二换相盘之间，导电环设置在换相摆盘两侧面外圆周处，转轴转动时，换相摆盘在摆动组件的作用下沿其周向任意方向以一定倾斜角度向第一换相盘或第二换相盘周期性摇摆切换触点接触第一换相盘和第二换相盘上的触点，实现非滑动式摇摆换相。

作为优选，换相组件包括换相环，换相环内环开设有换相环凹槽，触点设置在换相环凹槽两侧面上，换相摆盘平行位于换相环内环中且外环置于换相环凹槽内部，导电环设置在换相摆盘外环两侧，转轴转动时，换相摆盘在摆动组件的作用下沿其周向任意方向以一定倾斜角度向换相环凹槽两侧周期性摇摆切换触点接触换相环上的触点，实现非滑动式摇摆换相。

作为优选，换相组件包括换相环，换相环内环为突起结构，触点设置在换相环突起两侧，换相摆盘外环匹配换相环的突起结构开设有凹槽，换相摆盘平行位于换相环内部，导电环设置在换相摆盘凹槽两侧，转轴转动时，换相摆盘在摆动组件的作用下沿其周向任意方向以一定倾斜角度向换相环突起两侧周期性摇摆切换触点接触换相环上的触点，实现非滑动式摇摆换相。

作为优选，换相摆盘连接止旋组件，止旋组件对换相摆盘限位，防止换相摆盘摇摆过程中转动。

作为优选，止旋组件包括插销，插销将换相摆盘连接在换相器内部，防止换相摆盘摇摆过程中转动。

作为优选，止旋组件包括插销和滑槽，插销与换相摆盘通过滑槽连接，滑槽为固定件，插销和滑槽配合防止换相摆盘摇摆过程中转动。

作为优选，导电环、第一换相盘和第二换相盘上的触点为齿式立体触点，导电环上的触点分别与第一换相盘和第二换相盘触点接触时，通电的同时通过齿与齿之间的等齿数啮合限制换相摆盘摆动过程中转动。

作为优选，换相环凹槽为环形凹槽，触点设置在环形凹槽两侧面上，换相摆盘为环形结构。

作为优选，换相环凹槽为锥形凹槽，触点设置在锥形凹槽两侧面上，换相摆盘外环为锥形突起。

作为优选，换相环内环为锥形突起，触点设置在锥形突起两侧，换相摆盘外环匹配换相环的锥形突起开设有锥形凹槽。

作为优选，转轴为共用电机转子轴或直接连接电机转子轴作为动力输入端。

作为优选，夹角α的角度范围为0-10°。

一种电机，包括上述任一所述的低磨损机械换相器。

一种车辆，采用上述任一所述的低磨损机械换相器或电机。

本申请的实质性效果是：

1、本低磨损机械换相器的在转轴转动时，在摆动组件的作用下，换相摆盘沿其周向任意方向以一定倾斜角度周期性摇摆切换触点接触换相组件上的触点，实现非滑动式摇摆换相，通过非滑动的方式切换换相电极，解决了传统的换相器以滑动的方式而导致的高磨损问题；

2、本低磨损机械换相器通过将换相摆盘连接止旋组件，止旋组件对换相摆盘限位，防止换相摆盘摇摆过程中转动，进一步减小摩擦；

3、本低磨损机械换相器采用齿式立体触点，导电环上的触点分别与第一换相盘和第二换相盘触点接触时，通电的同时通过齿与齿之间的等齿数啮合限制换相摆盘摆动过程中转动。

附图说明

图1是本申请实施例一换相器的一个角度的剖视结构示意图；

图2是本申请实施例一换相器的一个角度的立体剖视结构示意图；

图3是本申请实施例一换相器的一个角度的立体结构示意图；

图4是本申请实施例一的换相摆盘的立体结构示意图；

图5是本申请实施例一的第一换相盘的结构示意图；

图6是本申请实施例一的第二换相盘的结构示意图；

图7是本申请实施例二换相器的结构示意图；

图8是本申请实施例三换相器的结构示意图；

图9是本申请实施例四换相器的结构示意图。

图中：1、转轴；2、摆动组件；3、换相摆盘；31、导电环；4、第一换相盘；5、第二换相盘；6、换相环；61、换相环凹槽。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本申请的技术方案作进一步的具体说明。

实施例一

如图1-6所示，一种低磨损机械换相器，包括转轴1、摆动组件2、换相摆盘3以及换相组件，转轴1为共用电机转子轴或直接连接电机转子轴作为动力输入端，摆动组件2采用轴承，轴承的中心点处于转轴1中心线上，轴承中心线与转轴1中心线成夹角α，夹角α的角度范围为0-10°，换相组件为固定件，换相组件可以固定在换相器壳体上，如图1、2、3、5和6所示，换相组件包括第一换相盘4和第二换相盘5，第一换相盘4和第二换相盘5平行设置，两换相盘相对一侧均设有若干个均匀间隔的触点，若干个均匀间隔的触点为类环形排列，换相摆盘3位于第一换相盘4和第二换相盘5之间，如图4所示，换相摆盘3上设有导电环31，导电环31由若干个触点紧密接触形成，导电环31连接电源，导电环31设置在换相摆盘3两侧面外圆周处，转轴1转动时，换相摆盘3在摆动组件2的作用下沿其周向任意方向以一定倾斜角度向第一换相盘4或第二换相盘5周期性摇摆切换触点接触第一换相盘4和第二换相盘5上的触点，实现非滑动式摇摆换相，本换相器接入电源通电后，电源经过换相摆盘3，通过触点分别通至第一换相盘4和第二换相盘5的导电触点，加载至对应的电机电极，电机定子线圈通电，开始转动。电机转动至磁场换相点，换相摆盘3也摆动至换相点，继续转动，换相摆盘3开始更换与换相盘的触点，更换至下一触点后，完成一次换相，确保电机继续转动，如此循环往复。

实施例二

如图7所示，本实施例中，换相组件包括换相环6，换相环6内环开设有换相环凹槽61，换相环凹槽61为环形凹槽，触点设置在环形凹槽两侧面上，换相摆盘3为环形结构，换相摆盘3平行位于换相环6内环中且外环置于换相环凹槽61内部，导电环31设置在换相摆盘3外环两侧，转轴1转动时，换相摆盘3在摆动组件2的作用下沿其周向任意方向以一定倾斜角度向换相环凹槽61两侧周期性摇摆切换触点接触换相环6上的触点，实现非滑动式摇摆换相，解决了传统的换相器以滑动的方式而导致的高磨损问题。

实施例三

如图8所示，本实施例中，换相组件包括换相环6，换相环6内环为锥形突起，触点设置在锥形突起两侧，换相摆盘3外环匹配换相环6的锥形突起开设有锥形凹槽，换相摆盘3平行位于换相环6内部，导电环31设置在换相摆盘3凹槽两侧，转轴1转动时，换相摆盘3在摆动组件2的作用下沿其周向任意方向以一定倾斜角度向换相环6锥形突起两侧周期性摇摆切换触点接触换相环6上的触点，实现非滑动式摇摆换相，解决了传统的换相器以滑动的方式而导致的高磨损问题。

实施例四

如图9所示，本实施例中，本实施例中，换相组件包括换相环6，换相环凹槽61为锥形凹槽，触点设置在锥形凹槽两侧面上，换相摆盘3为环形结构，换相摆盘3外环为锥形突起，换相摆盘3平行位于换相环6内环中且外环置于换相环凹槽61内部，导电环31设置在换相摆盘3外环两侧，转轴1转动时，换相摆盘3在摆动组件2的作用下沿其周向任意方向以一定倾斜角度向换相环凹槽61两侧周期性摇摆切换触点接触换相环6凹槽两侧面上的触点，实现非滑动式摇摆换相，解决了传统的换相器以滑动的方式而导致的高磨损问题。

实施例五

为了防止换相摆盘3转动，可以采用止旋组件将换相摆盘3连接在换相器壳体上，或者连接在换相组件上，止旋组件可以是插销，例如采用插销将换相摆盘3连接在换相器壳体，转轴1转动时，防止换相摆盘3摇摆过程中转动。止旋组件可以是插销和滑槽，滑槽固定连接在换相器壳体上，插销连接滑槽和换相摆盘3，转轴1转动时，插销和滑槽配合防止换相摆盘3摇摆过程中转动，滑槽可以采用单滑槽、双滑槽或十字滑槽，采用止旋组件防止换相摆盘3摇摆过程中转动，解决了传统的换相器以滑动的方式而导致的高磨损问题。

实施例六

本实施例在实施例一基础上，为了防止换相摆盘3转动，将换相摆盘3、第一换相盘4和第二换相盘5的触点设计为齿式立体触点，当转轴1转动时，导电环31上的触点分别与第一换相盘4和第二换相盘5触点接触时，通电的同时通过齿与齿之间的等齿数啮合限制换相摆盘3摆动过程中转动，解决了传统的换相器以滑动的方式而导致的高磨损问题。

实施例七

一种电机，包括如实施例一至六任一低磨损机械换相器。

实施例八

一种车辆，采用如实施例一至六任一低磨损机械换相器或实施例七的电机。

以上所述的实施例只是本申请的一种较佳的方案，并非对本申请作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (15)

1.一种低磨损机械换相器，其特征在于，包括转轴（1）、摆动组件（2）、换相摆盘（3）以及换相组件，摆动组件（2）中心点处于转轴（1）中心线上，摆动组件（2）中心线与转轴（1）中心线成夹角α，换相组件为固定件，换相摆盘（3）上设有导电环（31），导电环（31）由若干个触点紧密接触形成，导电环（31）连接电源，换相组件上设有若干个均匀间隔的触点，转轴（1）通过摆动组件（2）连接换相摆盘（3），换相摆盘（3）在摆动组件（2）的作用下，当转轴（1）转动时，换相摆盘（3）沿其周向任意方向以一定倾斜角度周期性摇摆切换触点接触换相组件上的触点，实现非滑动式摇摆换相。

2.根据权利要求1所述的低磨损机械换相器，其特征在于，摆动组件（2）为轴承。

3.根据权利要求1所述的低磨损机械换相器，其特征在于，换相组件包括第一换相盘（4）和第二换相盘（5），第一换相盘（4）和第二换相盘（5）平行设置，两换相盘相对一侧均设有若干个均匀间隔的触点，若干个均匀间隔的触点为类环形排列，换相摆盘（3）位于第一换相盘（4）和第二换相盘（5）之间，导电环（31）设置在换相摆盘（3）两侧面外圆周处，转轴（1）转动时，换相摆盘（3）在摆动组件（2）的作用下沿其周向任意方向以一定倾斜角度向第一换相盘（4）或第二换相盘（5）周期性摇摆切换触点接触第一换相盘（4）和第二换相盘（5）上的触点，实现非滑动式摇摆换相。

4.根据权利要求1所述的低磨损机械换相器，其特征在于，换相组件包括换相环（6），换相环（6）内环开设有换相环凹槽（61），触点设置在换相环凹槽（61）两侧面上，换相摆盘（3）平行位于换相环（6）内环中且外环置于换相环凹槽（61）内部，导电环（31）设置在换相摆盘（3）外环两侧，转轴（1）转动时，换相摆盘（3）在摆动组件（2）的作用下沿其周向任意方向以一定倾斜角度向换相环凹槽（61）两侧周期性摇摆切换触点接触换相环（6）上的触点，实现非滑动式摇摆换相。

5.根据权利要求1所述的低磨损机械换相器，其特征在于，换相组件包括换相环（6），换相环（6）内环为突起结构，触点设置在换相环（6）突起两侧，换相摆盘（3）外环匹配换相环（6）的突起结构开设有凹槽，换相摆盘（3）平行位于换相环（6）内部，导电环（31）设置在换相摆盘（3）凹槽两侧，转轴（1）转动时，换相摆盘（3）在摆动组件（2）的作用下沿其周向任意方向以一定倾斜角度向换相环（6）突起两侧周期性摇摆切换触点接触换相环（6）上的触点，实现非滑动式摇摆换相。

6.根据权利要求3或4或5所述的低磨损机械换相器，其特征在于：换相摆盘（3）连接止旋组件，止旋组件对换相摆盘（3）限位，防止换相摆盘（3）摇摆过程中转动。

7.根据权利要求6所述的低磨损机械换相器，其特征在于，止旋组件包括插销，插销将换相摆盘（3）连接在换相器内部，防止换相摆盘（3）摇摆过程中转动。

8.根据权利要求6所述的低磨损机械换相器，其特征在于，止旋组件包括插销和滑槽，插销与换相摆盘（3）通过滑槽连接，滑槽为固定件，插销和滑槽配合防止换相摆盘（3）摇摆过程中转动。

9.根据权利要求3所述的低磨损机械换相器，其特征在于：导电环（31）、第一换相盘（4）和第二换相盘（5）上的触点为齿式立体触点，导电环（31）上的触点分别与第一换相盘（4）和第二换相盘（5）触点接触时，通电的同时通过齿与齿之间的等齿数啮合限制换相摆盘（3）摆动过程中转动。

10.根据权利要求4所述的低磨损机械换相器，其特征在于，换相环凹槽（61）为环形凹槽，触点设置在环形凹槽两侧面上，换相摆盘（3）为环形结构。

11.根据权利要求4所述的低磨损机械换相器，其特征在于，换相环凹槽（61）为锥形凹槽，触点设置在锥形凹槽两侧面上，换相摆盘（3）外环为锥形突起。

12.根据权利要求5所述的低磨损机械换相器，其特征在于：换相环（6）内环为锥形突起，触点设置在锥形突起两侧，换相摆盘（3）外环匹配换相环（6）的锥形突起开设有锥形凹槽。

13.根据权利要求1-5任一所述的低磨损机械换相器，其特征在于：转轴（1）为共用电机转子轴或直接连接电机转子轴作为动力输入端。

14.根据权利要求1-5任一所述的低磨损机械换相器，其特征在于：夹角α的角度范围为0-10°。

15.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1-14任一所述的低磨损机械换相器。