一种具有智能保护功能的稳压器的制作方法

1.本发明属于稳压器领域，更具体地说，涉及一种具有智能保护功能的稳压器。


背景技术：

2.稳压器通过调整碳刷的位置，改变线圈匝数比，从而保持输出电压的稳定。
3.通常碳刷材质比较松软，长时间的摩擦使得碳刷逐渐磨损，直到碳刷完全磨损掉之后，镶嵌固定碳刷的铜块就会直接和线包表面接触造成匝间短路，最终烧毁线包，因此必须及时对碳刷进行更换。
4.现在的解决方式是定期检查，但是因为不同区域、不同时间的电力电压稳定程度不同，因此碳刷的磨损程度也会不同，因此该方式有一定的风险性，而检查的过于频繁又费时费力。
5.另外，由于碳刷对线圈的压紧力通常由碳刷自身重力和外部机构压紧力两部分组成，而碳刷在不断磨损过程中，自身重力越来越小，为了恒定碳刷对线圈的压紧力，我们需要在碳刷不断磨损过程中，逐渐增加外部机构压紧力。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题在于提供一种具有智能保护功能的稳压器，它可以实现碳刷对线圈上表面的压紧力始终恒定，有效避免碳刷过渡磨损或接触不良的问题发生。
7.本发明的一种具有智能保护功能的稳压器，包括线圈、碳刷和驱动部，其特征在于：碳刷压紧线圈的压力恒定，所述压力受保护部调节；保护部包括
8.斥力单元，与碳刷直接或间接地连接，并为碳刷提供朝向线圈方向的压力；以及，
9.差补单元，与斥力单元连接，并调节斥力单元提供的压力；
10.其中，斥力单元提供的压力值与碳刷朝向线圈的移动值呈线性正相关。
11.作为本发明的进一步改进，斥力单元内部存在磁性斥力，并向外碳刷直接或间接以压力形式输出；所述磁性斥力包括朝向线圈方向的分力。
12.作为本发明的进一步改进，斥力单元包括具有相同磁性的上磁块和下磁块；下磁块与碳刷直接或间接地连接；上磁块和下磁块之间磁性斥力的方向与碳刷移动方向平行。
13.作为本发明的进一步改进，上磁块和下磁块之间距离与碳刷朝向线圈的移动值呈线性正相关。
14.作为本发明的进一步改进，上磁块和/或下磁块的磁场强度与碳刷朝向线圈的移动值呈线性正相关。
15.作为本发明的进一步改进，差补单元包括气腔、气道和差补输出；气腔为容积可变的密封腔室，且容积值与碳刷朝向线圈的移动值呈线性负相关；气道连通气腔与差补输出，以使差补输出接收气腔排出的气体；差补输出与上磁块和/或下磁块连接，且受气体驱动而启动。
16.作为本发明的进一步改进，差补输出包括差补气囊；差补气囊与上磁块连接；差补
气囊由柔性或弹性材料制成，具有朝向下磁块的形变能力；在同等气体量变化下，差补气囊的形变量大于气腔的形变量。
17.作为本发明的进一步改进，差补气囊包括至少两个不同弹性系数的囊壁；差补气囊接收的气体超过限定阈值时，弹性系数最高的囊壁发生形变；弹性系数最高的囊壁与微动开关抵接，微动开关的状态切换受弹性系数最高的囊壁的形变控制；微动开关与外界的警报系统连通。
18.作为本发明的进一步改进，差补输出包括增磁组件，下磁板的n极和s极外侧均设置有相同的增磁组件；增磁组件包括多个由顺磁体或铁磁件制成的增板；多个增板与下磁板在同一直线上相对下磁板依次从内至外分布；增板的上端高度均高于下磁板的上端高度，且不同增板与下磁板的上端高度差值与相对下磁板的距离值呈线性正相关；增板受气腔排出气体的直接或间接驱动；增板能够朝向下磁板移动直至与下磁板抵接，以组成新的下磁板。
19.作为本发明的进一步改进，增磁组件还包括异形气囊；异形气囊上端面呈阶梯状，阶梯数量与增板数量匹配，每节阶梯的阶梯侧壁为异形气囊的形变壁；形变壁能受气体的驱动沿下磁块方向形变；每节阶梯上设置的增板均与形变壁抵接，并能受形变壁的驱动而沿下磁块方向移动；靠近下磁块的形变壁的形变系数小于或等于远离下磁块的形变壁的形变系数。
20.相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
21.本发明通过设置磁性相同的上磁块与下磁块，对铜块施加竖直向下的磁性斥力；当碳刷逐渐磨损，自身重力减弱时，增加磁性斥力，以恒定碳刷对线圈的压紧力，有效避免碳刷的过渡磨损和接触不良的问题；
22.铜块和碳刷受自身重力影响竖直向下移动的同时，带动移板移动，移板压迫软套变形，减小气腔的容积，气腔排出的气体充入差补气囊中，差补气囊的内径小于气腔的内径，使得在相同气体变化量的情况下，差补气囊在竖直方向上的形变量大于气腔在竖直方向上的形变量，拉近了上磁块与下磁块的距离，即碳刷越磨损，碳刷和铜块越往下移动，上磁块与下磁块的距离越近，铜块受到的磁性斥力越大，弥补了碳刷自身重力的减弱，具有明显的改善效果；
23.同时，差补气囊的形变可以打开微动开关，微动开关的状态切换改变了外界的警报系统的信号，提醒了工作人员及时更换碳刷，有效保证了碳刷更换的及时性，以及碳刷使用的完整性，避免了碳刷未完全使用完就更换的浪费现象发生；
24.另外还设置了一种磁性斥力补偿方式，即铜块和碳刷受自身重力影响竖直向下移动的同时，带动移板移动，移板压迫软套变形，减小气腔的容积，气腔排出的气体充入异性气囊中，异形气囊带动上端分布的各个增板，增板为顺磁体或铁磁体制成，增板高度均高于下磁块高度，增板贴合在下磁块两端时，会与原有的下磁块构成新的下磁块，新的下磁块表现出的磁性力大于原有的下磁块表现出的磁性力，在上磁块与下磁块距离越来越大的情况下，磁性斥力增大，弥补了碳刷自身重力的减弱，具有明显的改善效果。
附图说明
25.图1为本发明的具体实施例一的立体结构示意图；
26.图2为本发明的具体实施例一的保护部的部分剖视立体结构示意图；
27.图3为本发明的具体实施例一的保护部的平面结构示意图；
28.图4为本发明的具体实施例一的碳刷下降时保护部的平面结构示意图；
29.图5为本发明的具体实施例二的差补单元处的平面结构示意图；
30.图6为本发明的具体实施例三的保护部的平面结构示意图；
31.图7为本发明的具体实施例四的差补单元处的平面结构示意图；
32.图8为本发明的具体实施例四的增磁组件处的平面结构示意图；
33.图9为本发明的具体实施例四的增磁组件作业时的平面结构示意图；
34.图10为本发明的具体实施例五的增磁组件与下磁块连接的平面爆炸图。
35.图中标号说明：
36.线圈1、保护部2、壳体21、铜块22、移板24、软套25、下磁块26、上磁块27、差补单元28、内增板281、中增板282、外增板283、异形气囊284、微动开关29、驱动部3。
具体实施方式
37.具体实施例一：请参阅图1-4的一种具有智能保护功能的稳压器，包括线圈1、保护部2和驱动部3。
38.驱动部3位于线圈1上侧的中部，驱动部3的输出端与保护部2连接，驱动部3带动保护部2绕线圈1轴心转动。
39.保护部2包括壳体21、铜块22、移板24和软套25；壳体21是内部空心的，移板24位于壳体21内，移板24下端固定连接铜块22，铜块22贯穿壳体21，位于壳体21下侧的铜块22下端嵌有碳刷23，保护部2的输出端为碳刷23，碳刷23受重力和外力始终在线圈1上表面压紧，在驱动部3的带动下，碳刷23可改变连接线圈1的匝数，从而稳定电压。
40.其中，铜块22与壳体21是滑动密封连接的，软套25套设于位于壳体21内的铜块22上端部外周，软套25上端与移板24下端面固定密封连接，软套25下端与壳体21下侧内壁固定密封连接，软套25内侧构成气腔。
41.软套25为多级套筒，包括上套筒、中套筒和下套筒；上套筒外壁与中套筒内壁密封滑动连接，中套筒外壁与下套筒内壁密封滑动连接；上套筒外壁下端与中套筒内壁上端具有限位结构，使得上套筒无法完全脱出中套筒；中套筒外壁下端与下套筒内壁上端具有限位结构，使得中套筒无法完全脱出下套筒；因此，软套25可在竖直方向上形变，使得气腔的容积减小或增大。
42.移板24上端固定设置有下磁块26，壳体21内设置上磁块27，上磁块27位于下磁块26相对的上方；上磁块27和下磁块26均为永磁体，并具有相同的磁性，以保持相斥。
43.壳体21内设置有差补单元28，差补单元28为差补气囊，差补气囊固定设置与上磁块27的上端；差补气囊嵌设于壳体21的上壁，且差补气囊贯穿壳体21的上壁；差补气囊内腔与软套25的气腔连通，连通的气道设置在壳体21的壳壁内，气道一端开口位于气腔内，气道另一端开口与差补气囊连通；差补气囊呈圆筒状，差补气囊的侧壁由柔性的囊膜制成，具有形变能力，且形变方向限定为在竖直方向上；差补气囊的下壁和上壁均有刚性材料制成；因此，差补气囊内通入气体时，差补气囊膨胀，并带动上磁块27向下移动，拉近与下磁块26的距离；差补气囊的直径小于软套25的最小直径，即差补气囊的直径小于上套筒的内径，以保
证软套25向下移动距离a时，差补气囊向下膨胀距离b，b大于a，碳刷23越往下移动，上磁块27与下磁块26的距离越近，上磁块27与下磁块26之间的斥力越大。
44.由于碳刷23在与线圈1表面的长期接触后，会产生磨损，碳刷23的长度逐渐缩短，而碳刷23受到重力与磁力的作用，会向下运动，保证碳刷23始终压紧在线圈1上表面；但碳刷23由于磨损，所受的重力逐渐减小，为了保证碳刷23对线圈1上表面的压力始终恒定，碳刷23向下移动后，所受的磁力应该变大，而差补气囊与软套25的直径差，保证了碳刷23越往下移动，上磁块27与下磁块26的距离越近，上磁块27与下磁块26之间的斥力越大，通过对碳刷23的质量、差补气囊与软套25的直径差、碳刷23与线圈1的摩擦系数、上磁块27与下磁块26的磁场强度等的调整，可以保证碳刷23下降时，碳刷23对线圈1上表面的压力始终恒定。
45.具体实施例二：与具体实施例一不同的是，请参阅图5的一种具有智能保护功能的稳压器，差补气囊的上壁为弹性材料，差补气囊上壁的弹性系数大于差补气囊侧壁的弹性系数，即差补气囊通入气体时，差补气囊的侧壁先于差补气囊的上壁产生形变。
46.在差补气囊上壁不产生形变的情况下，差补气囊的最大容积小于气腔的额定工作容积，气腔的额定工作容积是指：移板24从初始的极限高度下降至移板24下端面与下套筒上端面抵接时，气腔减少的容积值；
47.在本实施例中，上套筒和中套筒的高度均小于下套筒的高度，而下套筒是由弹性的橡胶制成的，下套筒可以在竖直方向上做轻微形变；同时，移板24从初始的极限高度下降至移板24下端面与下套筒上端面抵接时，所下降的高度值等于碳刷23露出在铜块22下侧的高度的四分之三；
48.当碳刷23磨损至长度为初始极限长度的四分之三时，碳刷23进入使用寿命的终结，应更换碳刷23；此时移板24从初始的极限高度下降至移板24下端面与下套筒上端面抵接，气腔减少的容积等于额定工作容积，差补气囊的侧壁达到最大形变值，在上述情况下，碳刷23再进行磨损后，下套筒被压缩产生形变，气腔减少的容积大于额定工作容积，差补气囊的上壁产生形变，差补气囊的上壁向上凸起；
49.在本实施例中，差补气囊的上壁的上端设置有微动开关29，微动开关29与外界的警报系统连通，当差补气囊的上壁产生形变后，微动开关29开启或关闭，使警报系统产生变化，以此警示工作人员及时对磨损的碳刷进行更换，防止铜块22与线圈1接触，造成短路。
50.具体实施例三：与具体实施例一或二不同的是，请参阅图6的一种具有智能保护功能的稳压器，移板24的侧面边缘与壳体21的内壁之间具有间隙，减小移板24滑动的摩擦，提高碳刷23自动下移的灵活性。
51.下套筒侧壁的下端部开设有出气口，出气口与下套筒上端的高度距离大于中套筒的高度，以保证出气口始终保持开启。
52.差补气囊在未进气的初始状态下，差补气囊的下端面低于壳体21上侧内壁，差补气囊低于壳体21上侧内壁的外周开设有进气口；
53.出气口和进气口通过气管连通，气管位于壳体21内，气管位于移板24外侧。
54.这样的设置便于制造、组装和拆卸。
55.具体实施例四点：与具体实施例一或二或三不同的是，请参阅图7-9的一种具有智能保护功能的稳压器，本实施例中，差补单元28包括增磁组件；下磁块26的n极和s极外侧均设置有相同的增磁组件。
56.增磁组件包括内增板281、中增板282、外增板283和异形气囊284；
57.内增板281、中增板282和外增板283均为顺磁体或铁磁件；内增板281、中增板282和外增板283相对于下磁块26从内至外依序设置；内增板281、中增板282和外增板283的上端高度依序升高；内增板281、中增板282和外增板283的上端高度均高于下磁块26的上端高度；
58.异形气囊284通过气管与气腔连通，气管的设置与具体实施例三的方式相同；
59.异形气囊284固定设置与移板24上端面，且异形气囊284位于下磁块26外侧；异形气囊284上端面呈阶梯状，所述阶梯分为三阶，按从低到高分为内阶、中阶和外阶，内阶、中阶和外阶相对与下磁块26从内至外依序设置；内增板281、中增板282和外增板283依序位于内阶、中阶和外阶；内增板281、中增板282和外增板283分别在内阶、中阶和外阶上滑动；
60.内阶、中阶和外阶的阶梯侧壁为异形气囊284的形变壁，形变壁的形变方向均为沿移板24的径向方向朝下磁块26靠近或远离；内增板281、中增板282和外增板283均与对应的形变壁抵接；异形气囊284在充气后，内阶、中阶和外阶的形变壁向下磁块26方向形变延伸，并推动内增板281、中增板282和外增板283向下磁块26方向移动；形变壁为可伸缩的波纹管，这类结构是常见的，在此不赘述。
61.当下磁块26两侧的内阶的内增板281先抵接在下磁块26侧壁时，内增板281被下磁块26吸引，由于内增板281的上端高度高于下磁块26的上端高度，所以内增板281被磁化，会产生一个间隙场，间隙场会使磁力线集中，这样可以提高吸力和磁密度，从而使磁场变大，提高与上磁块27之间的斥力；
62.当中增板282和外增板283因移板24的下降依次贴附在下磁块26外侧时，下磁块26与上磁块27之间的斥力因不断地增加增板而提高，借以达到对碳刷23增加压力的作用。
63.从本实施例为基础还可以拓展出三个以上或二个增板构成的增板组件的方案。
64.具体实施例五：在具体实施例四的基础上，请参阅图10的一种具有智能保护功能的稳压器，增板均呈z字型，两侧的内增板281或中增板282或外增板283均贴附在下磁块26外侧时，增加下磁块26高度的增板结构位于下磁块26的正上方，即位于下磁块26与上磁块27的相对范围内，相对于具体实施例四，可放大对斥力的提升作用。