阅读说明：本技术 一种电机中换向切换结构的设计及应用 (Design and application of reversing switching structure in motor ) 是由 尚才平 于 2020-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电机中换向切换结构的设计,包括转子、以及设于转子上的换向环,换向环圆周设置有正向碳刷组、反向碳刷组,正向碳刷组包括正向碳刷一、正向碳刷二,反向碳刷组包括反向碳一、反向碳刷二；正向碳刷组与反向碳刷组位置采用交叉设计,以换向环的中心轴为基准中心点,正向碳刷一与正向碳刷二、以及反向碳一与反向碳刷二之间的圆心角为180度,正向碳刷一与反向碳一、正向碳刷二与反向碳刷二之间的圆心角小于90度。本发明重新设计碳刷的安装位置及安装组合、减少碳刷上火花的产生,提高使用寿命及可靠性,减少对人体健康的而危害。本发明还提供了一种采用本发明设计安装应用的电钻。(The invention discloses a design of a reversing switching structure in a motor, which comprises a rotor and a reversing ring arranged on the rotor, wherein a forward carbon brush group and a reverse carbon brush group are arranged on the circumference of the reversing ring, the forward carbon brush group comprises a forward carbon brush I and a forward carbon brush II, and the reverse carbon brush group comprises a reverse carbon brush I and a reverse carbon brush II; the positions of the forward carbon brush group and the reverse carbon brush group are designed in a cross mode, the central axis of the reversing ring is used as a reference central point, the central angles between the forward carbon brush I and the forward carbon brush II and between the reverse carbon brush I and the reverse carbon brush II are 180 degrees, and the central angles between the forward carbon brush I and the reverse carbon brush I and between the forward carbon brush II and the reverse carbon brush II are smaller than 90 degrees. The invention redesigns the installation position and the installation combination of the carbon brush, reduces the generation of sparks on the carbon brush, prolongs the service life and the reliability, and reduces the harm to the health of human bodies. The invention also provides an electric drill designed and applied by the invention.)

一种电机中换向切换结构的设计及应用

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种电机中换向切换结构的设计及应用。

背景技术

电机应用于生活中各个领域的工具中，在很多工具上的电机在使用时要具有正反向转动的功能，尤其是使用的电钻或锤工具，因此会在电机中设置换向装置，换向装置由电刷和换向环组成；电刷大都采用碳刷，碳刷主要是把电机运行所需要的转子电流，通过与换向环的连接导入转子线圈中、提供励磁电源，然后传送给转子，电机的转子相当于一个旋转的磁铁，通过碳刷来实现电机换向任务。

由于转子的转动，碳刷始终与换向环存在接触摩擦，因此在长期的相对转动中、碳刷伴随着磨损，造成与换向环接触面不平、碳刷压力不够以及其他情况的影响，碳刷经常伴随冒火花；面对上述情况可以使用细砂纸将碳刷和集电环的接触面打磨的光滑一些、或者对碳刷的压力进行适当的调整，能有效减少碳刷冒火花的几率。

但是碳刷之所以冒火花也和自身与转子上换向环之间的相对安装位置有很大的关系，现有的有刷电机中，设置有一个控制正向转动的碳刷和一个控制反向转动的碳刷，以换向环的中心轴为基准中心点、两个碳刷之间的圆心夹角为180度；这样的位置设置会导致电机换向时，碳刷与换向环之间的火花较大，碳刷火花较大最直接的影响就是减少碳刷的使用寿命、与换向环之间接触导入提供的励磁电源不稳定，间接就是碳刷经常火花大会产生较多的碳灰、人体吸入后对健康有危害。

发明内容

本发明的目的为解决上述背景技术中提出的问题，提供一种电机中换向切换结构的设计及应用，重新设计碳刷的安装位置及安装组合、减少碳刷上火花的产生，提高使用寿命及可靠性，减少对人体健康的而危害。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种电机中换向切换结构的设计，包括转子、以及设于转子上的换向环，所述换向环圆周设置有正向碳刷组、反向碳刷组，正向碳刷组和反向碳刷组与换向环之间分别接触安装，所述正向碳刷组包括正向碳刷一、正向碳刷二，反向碳刷组包括反向碳一、反向碳刷二；正向碳刷组与反向碳刷组位置采用交叉设计，以换向环的中心轴为基准中心点，正向碳刷一与正向碳刷二、以及反向碳一与反向碳刷二之间的圆心角为180度，正向碳刷一与反向碳一、正向碳刷二与反向碳刷二之间的圆心角小于90度。

所述正向碳刷组与反向碳刷组之间通过线路连接有切换控制开关，正向碳刷一与正向碳刷二、反向碳一与反向碳刷二之间通过切换控制开关分别实现切换相通。

所述切换控制开关上通过线路连接若干组定子绕组，定子绕组在切换控制开关的控制下进行通电。

所述定子绕组为四组，四组定子绕组分别处于与正向碳刷一、正向碳刷二、反向碳一、反向碳刷二处于的位置相对应。

一种采用上述设计安装应用的电钻，包括机壳、安装在机壳内的转子、定子，所述机壳上设置有安装座板，正向碳刷一、反向碳一、反向碳一、反向碳刷二之间采用权利要求1所述发明中的交叉以及夹角设计固定安装在安装座板上，四组定子绕组与各碳刷的位置前后对应。

采用以上所述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明中的正向碳刷组、反向碳刷组分别由两个组成，正向碳刷组中的正向碳刷一、正向碳刷二与反向碳刷组中的反向碳一、反向碳刷二安装位置采用交叉设计，而且对交叉安装的角度也有要求，在以换向环的中心轴为基准中心点定义，正向碳刷一与正向碳刷二、以及反向碳一与反向碳刷二之间的圆心角为180度，从而使正向碳刷组、反向碳刷组中的各碳刷对称安装，同时正向碳刷一与反向碳一、正向碳刷二与反向碳刷二之间的圆心角小于90度，各碳刷之间的位置交叉安装以及交叉夹角设计使得在控制切换时各碳刷通过换向环提供励磁电源传送更稳定，使转子的转向切换更稳定，从而有效减少在切换转向时碳刷与换向环之间的火花，进而提高各碳刷的使用寿命，减少碳灰的产生、提高操作人员的健康保证。

附图说明

图1是本发明设计的结构示意图；

图2是本发明的电路连接示意图；

图3是采用本发明设计安装应用电钻的立体图；

图4是采用本发明设计安装应用电钻（去掉机壳后）的立体图。

具体实施方式

结合附图对本发明再作进一步的阐述。

如图1所示，本发明提供一种电机中换向切换结构的设计，包括转子1、以及设于转子1上的换向环2，所述换向环2圆周设置有正向碳刷组、反向碳刷组，正向碳刷组和反向碳刷组与换向环之间分别接触安装，所述正向碳刷组包括正向碳刷一3、正向碳刷二4，反向碳刷组包括反向碳一5、反向碳刷二6；正向碳刷组与反向碳刷组位置采用交叉设计，以换向环2的中心轴为基准中心点，正向碳刷一o与正向碳刷二4、以及反向碳一5与反向碳刷二6之间的圆心角为180度，正向碳刷一3与反向碳一5、正向碳刷二4与反向碳刷二6之间的圆心角小于90度。

在本发明中，正向碳刷组与反向碳刷组以换向环的中心轴为基准中心点，正向碳刷一3与正向碳刷二4、以及反向碳一5与反向碳刷二6之间的圆心角为180度，从而使正向碳刷组与反向碳刷组中的碳刷相对处于换向环2圆周对称安装，再配合正向碳刷一3与反向碳一5、正向碳刷二4与反向碳刷二6之间的圆心角小于90度，在控制转子1从正向转换为反向转动的瞬间，使碳刷运转时碳刷通过换向环2导入提供转子中的励磁电源具有稳定性，从而使得转子在切换转动的瞬间转动平稳，转子切换转动的平稳保证其上的换向环与各碳刷之间接触稳定，使换向环与各碳刷之间接触均匀、减少换向环与各碳刷之间的不稳定摩擦，从而能避免切换转子转向时碳刷产生较大的火花。

如图2所示，在正向碳刷组与反向碳刷组之间通过线路连接有切换控制开关7，正向碳刷一3与正向碳刷二4、反向碳一5与反向碳刷二6之间通过切换控制开关7分别实现切换相通；通过切换控制开关7来控制正向碳刷组与反向碳刷组的通断电。

上述的切换控制开关7上通过线路连接若干组定子绕组8，定子绕组8在切换控制开关7的控制下进行通电，进一步地，定子绕组8的数量设置为四组，四组定子绕组8分别处于与正向碳刷一3、正向碳刷二4、反向碳一5、反向碳刷二6处于的位置相对应；各定子绕组与各碳刷之间位置相对应设置，导入提供转子中的励磁电源与各定子绕组之间形成位置相对应，从而进一步提高转子瞬间切换时转动的平稳性，进而避免切换转子转向时碳刷与换向环之间产生较大的火花。

本发明还提供一种采用本发明设计安装应用的电钻，如图3、图4所示，括机壳9、安装在机壳9内的转子1、定子10，所述机壳9上设置有安装座板11，正向碳刷一3、反向碳一5、反向碳一5、反向碳刷二6之间采用上述发明中所述的交叉以及夹角设计固定安装在安装座板11上，四组定子绕组与各碳刷的位置前后对应；而现有的安装大都采用将碳刷安装在定子绕组上，在结合本发明设计以及采用的安装固定方式，更加提高在切换转子转向时，换向环与各碳刷之间接触导入提供励磁电源的稳定性、减少火花的产生，可以广泛应用于电锤等工具上。

以上对本发明实施例所提供的一种电机中换向切换结构的设计及应用进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明所揭示的技术方案；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为本发明的限制。