【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机零部件，尤其涉及一种自动更换碳刷的装置及方法。
技术介绍
1、在市场上常见的碳刷安装架绝大多数安装的只有一个碳刷块，当这碳块磨损后需要停机更换新的碳块方可使电机继续工作。然而由于碳刷主要的成分是碳，在使用过程中易磨损，因此碳块的维护更换频率较高，更换碳刷时间周期将更短这无疑要花费大量的人力物力，使碳刷维护成本更高。传统的水轮发电机在使用过程中需要定期更换碳刷，但由于操作繁琐或监测不及时，导致更换碳刷不及时这个问题经常发生。这个问题不仅会降低电机的工作效率，还会导致设备的故障和寿命的降低，给水轮发电机组的稳定运行造成很大影响，亟需一种自动检测和换刷装置，来提高发电机的维修效率和可靠性。
2、例如cn113890255a公开了一种应用于有刷电机上的新型碳刷结构，包括第一碳刷架，为主要的安装结构，所述第一碳刷架内部分别设置有定位孔和安装槽，所述第一碳刷架的中段开设有通孔；碳刷盒，位于所述第一碳刷架顶表面，所述碳刷盒内部开设有连接槽，所述碳刷盒的数量为4个，所述碳刷盒环形分布在第一碳刷架外表面。该应用于有刷电机上的新型碳刷结构，通过改变碳刷的碳 层的排列方式之后，碳刷与换向器摩擦的碳粉显著减少，使用寿命得到有效延长，同时在碳刷盒内部设置备用碳刷，在主碳刷磨损消耗到危险值时，能够使备用碳刷第一时间替换主用碳刷，很好的完成碳刷与换向器之间的交接工作，避免碳刷消耗完未及时更换而导致内部出现短路的情况；但是该装置结构复杂，且需要外部动力才能完成碳刷的更换，这样就会增加动力装置而导致整体设备体积增大。
>技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种自动更换碳刷的装置及方法，实现了碳刷无动力自动更换，解决了原结构碳刷寿命短更换频繁，及碳刷更换不及时而损伤电机的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种自动更换碳刷的装置，包括安装在刷架上的若干刷盒，刷盒内设置有若干碳刷，每个刷盒上有一个碳刷与水轮机发电机组的集电环接触摩擦导电，其余碳刷压固在刷盒内备用，碳刷固定在碳刷夹具上，碳刷夹具通过弹簧与回弹装置一端连接固定为一体，回弹装置另一端采用螺栓螺接固定在切换轴上，切换轴套装在主轴上，主轴固定在刷盒内部中间，主轴顶部螺接有端盖，端盖沿主轴轴向将回弹装置挡住，回弹装置中部下方设置有定位装置，定位装置内部嵌装着碳刷夹具，碳刷夹具在高度方向上对回弹装置中部进行限位。
3、优选的方案中，所述刷盒为无顶有底圆盒，圆盒侧壁上设置有一处缺口，其中一个碳刷伸出缺口与集电环接触摩擦，刷盒竖直安装在刷架上，与集电环的水平安装方向垂直。
4、优选的方案中，所述切换轴与主轴之间设置有单向轴承。
5、优选的方案中，所述切换轴设置有若干安装槽，安装槽刚性固定在中心柱上，中心柱中心设置有通孔，切换轴通过中心柱上的通孔套装在主轴上，中心柱与主轴之间安装着单向轴承。
6、优选的方案中，所述安装槽内横向设置有安装板，安装板靠中心柱侧设置有螺孔，回弹装置远离弹簧端设置有通孔，回弹装置通过螺栓固定在安装槽内，每个安装槽内固定一个回弹装置，每个回弹装置通过弹簧固定住一个碳刷夹具，每个碳刷夹具固定一个碳刷。
7、优选的方案中，所述回弹装置中部两侧设置有翼板，翼板插装在碳刷夹具内。
8、优选的方案中，所述碳刷夹具一端设置有碳刷卡槽，卡槽横向中间设置有通孔，碳刷一端设置有轴，轴固定在刷体上，轴插装固定在通孔内，刷体嵌装在卡槽内，悬伸出卡槽之外，与集电环接触摩擦，或顶在刷盒侧壁内壁上。
9、优选的方案中，所述碳刷夹具另一端设置有凹槽，凹槽上靠近碳刷安装侧设置有弹簧固定装置，凹槽宽度两侧设置有回弹装置翼板的限位板，碳刷夹具凹槽端嵌装在定位装置内部，沿定位装置两侧内壁滑动，同时限位板压固住回弹装置两侧翼板，碳刷夹具在回弹装置两侧翼板和定位装置底面上滑动。
10、优选的方案中，所述定位装置内部设置有凹槽，碳刷夹具嵌装在定位装置凹槽内，沿凹槽内壁滑动，凹槽上方设置有回弹装置定位槽，回弹装置卡装在定位槽内，定位装置和碳刷夹具的凹槽内沿长度方向分别设置有腰孔，腰孔内安装有紧固件，将两者连为一体，同时让两者沿腰孔长度方向可以相对滑动。
11、采用上述任意一项所述的一种自动更换碳刷的装置自动更换碳刷的方法，它包含如下步骤：
12、step1：先把安装调试好的若干自动更换碳刷的装置整体分别竖着安装到刷架上，每个刷盒上的一个碳刷分别置于其刷盒侧壁缺口处；
13、step2：将装置的安装面均调整至集电环安装面垂直，同时刷盒侧壁缺口处的碳刷与集电环中心对准接触，在弹簧弹力的作用下碳刷紧紧压在集电环上；
14、step3：检查系统无误后，启动水轮发电机组，集电环同步启动运行，碳刷摩擦集电环导电的同时，开始磨损，碳刷夹具在弹簧弹力的作用下，沿定位装置凹槽内不断向外滑动，同时带动碳刷持续向外伸出，保持与集电环的接触摩擦；
15、step4：当碳刷夹具在定位装置凹槽内不再向外滑动时，碳刷与集电环的磨损量开始减少，直到摩擦不到，与集电环失接触，在重力的作用下，此处的碳刷夹具、碳刷和紧固装置等往下落，带动切换轴在主轴转动，直至下一个新的碳刷转到刷盒侧壁缺口处，压缩的弹簧自动释放，带动碳刷夹具沿定位装置凹槽内向外滑动，碳刷伸出缺口，与集电环接触，在弹簧弹力的作用下碳刷紧紧压在集电环上，至此完成一个刷盒内一个碳刷的换刷过程，刷架上其余刷盒内碳刷的换刷过程同上；
16、step5：更换的新碳刷摩擦集电环导电的同时，开始磨损，重复step1~4，直至刷盒的所有碳刷均被磨损，即对该刷盒内的碳刷进行整体更换。
17、本专利技术提供的一种自动更换碳刷的装置及方法，有如下有益效果：
18、1、本专利技术刷盒采用圆盒结构，圆形内壁减少了碳刷在碳刷盒内的磨损，圆形外壁减小了装置的体积，同时避免了与集电环的接触，而造成集电环损伤，也方便更换碳刷过程中，不被刷盒内壁卡住；
19、2、本专利技术刷盒侧壁缺口的设置，实现了重力盒弹簧作用下自动换刷，同时保证了碳刷与集电环的稳定接触和摩擦；
20、3、本专利技术弹簧的设置，使得碳刷始终与集电环保持一定的接触力，同时减少了碳刷的磨损，延长了碳刷的使用寿命；
21、4、本专利技术的主轴设置了可拆卸的端盖，进一步保证了回弹装置、切换轴与刷盒的紧密连接，同时也为刷盒的拆卸提供了便利；
22、5、本专利技术回弹装置紧固螺栓、定位槽及翼板的设置，使回弹装置进一步被固定牢靠，为碳刷直线伸出提供稳定的支撑力；
23、6、本专利技术碳刷夹具与定位装置之间凹槽和腰孔滑道的设置，进一步保证了碳刷的稳定前进，及与集电环的持续接触和摩擦；
24、7、本专利技术切换轴的整体设计和回弹装置安装槽的独立设计，实现了碳刷的单个使用和更换，同时保证了换刷过程切换轴的联动和碳刷的自动更换；
25、8、本专利技术切换轴和主轴间单向轴承的设置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动更换碳刷的装置，包括安装在刷架上的若干刷盒（1），刷盒（1）内设置有若干碳刷（8），每个刷盒（1）上有一个碳刷（8）与水轮机发电机组的集电环（11）接触摩擦导电，其余碳刷（8）压固在刷盒（1）内备用，其特征在于：碳刷（8）固定在碳刷夹具（6）上，碳刷夹具（6）通过弹簧（9）与回弹装置（5）一端连接固定为一体，回弹装置（5）另一端采用螺栓（7）螺接固定在切换轴（2）上，切换轴（2）套装在主轴（4）上，主轴（4）固定在刷盒（1）内部中间，主轴（4）顶部螺接有端盖（3），端盖（3）沿主轴（4）轴向将回弹装置（5）挡住，回弹装置（5）中部下方设置有定位装置（10），定位装置（10）内部嵌装着碳刷夹具（6），碳刷夹具（6）在高度方向上对回弹装置（5）中部进行限位。
2.根据权利要求1所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：所述刷盒（1）为无顶有底圆盒，圆盒侧壁上设置有一处缺口，其中一个碳刷（8）伸出缺口与集电环（11）接触摩擦，刷盒（1）竖直安装在刷架上，与集电环（11）的水平安装方向垂直。
3.根据权利要求1所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：所述切换轴（2）设置有若干安装槽（21），安装槽（21）刚性固定在中心柱（22）上，中心柱（22）中心设置有通孔，切换轴（2）通过中心柱（22）上的通孔套装在主轴（2）上，中心柱（22）与主轴（2）之间安装着单向轴承。
5.根据权利要求4所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：所述安装槽（21）内横向设置有安装板，安装板靠中心柱（22）侧设置有螺孔，回弹装置（5）远离弹簧（9）端设置有通孔，回弹装置（5）通过螺栓（7）固定在安装槽（21）内，每个安装槽（21）内固定一个回弹装置（5），每个回弹装置（5）通过弹簧（9）固定住一个碳刷夹具（6），每个碳刷夹具（6）固定一个碳刷（8）。
6.根据权利要求5所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：所述回弹装置（5）中部两侧设置有翼板，翼板插装在碳刷夹具（6）内。
7.根据权利要求6所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：所述碳刷夹具（6）一端设置有碳刷（8）卡槽，卡槽横向中间设置有通孔，碳刷（8）一端设置有轴（81），轴（81）固定在刷体（82）上，轴（81）插装固定在通孔内，刷体（82）嵌装在卡槽内，悬伸出卡槽之外，与集电环（9）接触摩擦，或顶在刷盒（1）侧壁内壁上。
8.根据权利要求7所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：所述碳刷夹具（6）另一端设置有凹槽，凹槽上靠近碳刷（8）安装侧设置有弹簧（9）固定装置（61），凹槽宽度两侧设置有回弹装置（5）翼板的限位板（62），碳刷夹具（6）凹槽端嵌装在定位装置（10）内部，沿定位装置（10）两侧内壁滑动，同时限位板（62）压固住回弹装置（5）两侧翼板，碳刷夹具（6）在回弹装置（5）两侧翼板和定位装置（10）底面上滑动。
9.根据权利要求8所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：所述定位装置（10）内部设置有凹槽，碳刷夹具（6）嵌装在定位装置（10）凹槽内，沿凹槽内壁滑动，凹槽上方设置有回弹装置（5）定位槽，回弹装置（5）卡装在定位槽内，定位装置（10）和碳刷夹具（6）的凹槽内沿长度方向分别设置有腰孔，腰孔内安装有紧固件，将两者连为一体，同时让两者沿腰孔长度方向可以相对滑动。
10.一种自动更换碳刷的方法，其特征在于，采用权利要求1~9任意一项所述的一种自动更换碳刷的装置，所述方法包含如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种自动更换碳刷的装置，包括安装在刷架上的若干刷盒（1），刷盒（1）内设置有若干碳刷（8），每个刷盒（1）上有一个碳刷（8）与水轮机发电机组的集电环（11）接触摩擦导电，其余碳刷（8）压固在刷盒（1）内备用，其特征在于：碳刷（8）固定在碳刷夹具（6）上，碳刷夹具（6）通过弹簧（9）与回弹装置（5）一端连接固定为一体，回弹装置（5）另一端采用螺栓（7）螺接固定在切换轴（2）上，切换轴（2）套装在主轴（4）上，主轴（4）固定在刷盒（1）内部中间，主轴（4）顶部螺接有端盖（3），端盖（3）沿主轴（4）轴向将回弹装置（5）挡住，回弹装置（5）中部下方设置有定位装置（10），定位装置（10）内部嵌装着碳刷夹具（6），碳刷夹具（6）在高度方向上对回弹装置（5）中部进行限位。
2.根据权利要求1所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：所述刷盒（1）为无顶有底圆盒，圆盒侧壁上设置有一处缺口，其中一个碳刷（8）伸出缺口与集电环（11）接触摩擦，刷盒（1）竖直安装在刷架上，与集电环（11）的水平安装方向垂直。
3.根据权利要求1所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：所述切换轴（2）与主轴（4）之间设置有单向轴承。
4.根据权利要求1所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：所述切换轴（2）设置有若干安装槽（21），安装槽（21）刚性固定在中心柱（22）上，中心柱（22）中心设置有通孔，切换轴（2）通过中心柱（22）上的通孔套装在主轴（2）上，中心柱（22）与主轴（2）之间安装着单向轴承。
5.根据权利要求4所述的一种自动更换碳刷的装置，其特征在于：所述安装槽（21）内横向设置有安装板，安装板靠中心柱（22）侧设置有螺孔，回弹装置（5）远离弹簧（9）端设置有通孔，回弹装置（5）通过螺栓（7）固定在...
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