螺旋纏繞的硬化金屬條組成了一個彈簧,用來儲存機械能,一旦被卷繞並充滿了勢能,動力彈簧就可以釋放出能量,以便在釋放的情況下快速或緩慢地工作。大多數彈簧都是通過將彈簧材料緊緊纏繞在芯軸上並將自由端連接到殼體上而生產的。彈簧自然膨脹的趨勢給主軸或殼體帶來了動力,產生了可用的扭矩。所產生的總扭矩隨著彈簧的繞緊而增加,隨著彈簧的鬆開而減小,彈簧在電機殼體內部工作,並對中心軸(心軸)或殼體以及碳刷施加該扭轉力。
最簡單的彈簧提供的扭矩與儲存的能量或彈簧纏繞的緊密程度成正比,恆定扭矩的動力彈簧將彈簧的自由端連接到更大的基準塊上,彈簧以相同的方向或相反的方向繞在基準塊上,這種結構允許彈簧放鬆,產生與彈簧線圈相切的穩定力。
電機彈簧選用原則
當電機的壽命要求較長時,電刷的厚度值一般設計較大,且將其置於固定在膠蓋上的電刷桶內,此時,為了給電刷提供足夠壓力,保證其以一定壓強接觸換向器表面,並起到彈性補償的作用,常用彈簧來代替電刷片提供彈力.其與電刷片主要有以下兩點不同:
電刷彈簧僅對電刷提供彈力,而電刷片是與插頭相連接,兼有傳導電流的功能。電刷彈簧與電刷之間是分體式的,其位置是在電刷尾部,通過對電刷尾部的頂壓來實現對電刷的彈性補償及提供彈力作用;而在電刷片的結構中,電刷是通過電刷片翻邊反扣在電刷片之上的,兩者通過裝配形成獨立的整體。
由於受到位置的限制,電刷彈簧一般採用的是外臂扭轉式結構,在電刷筒空間位置許可的情況下,也有採用壓縮式彈簧結構。
電機彈簧的材料
由於電刷彈簧主要起提供彈力的作用,故其材料首先應具有較高的彈性極限,疲勞極限,足夠的衝擊韌性和良好的熱處理性能,同時,由於電機工作環境的影響,常對材料的耐熱性及耐腐蝕性有一定要求。
鈹青銅:具有一定的力學性能,物理化學性能和抗蝕性良好結合的唯一合金,其含Be量為 1.60-1.79%, 經過淬火後,具有很高的強度、彈性、 屈服極限和疲勞極限,高的導電、導熱、耐磨性能、硬度及蠕變抗力,但成本較高。硬度:HV 145-220 (熱處理前),延伸率:10 % min,抗拉強度:510-620 N/MM2,電導率:16 % min。
磷青銅:性能略次於鈹青銅,也具有良好的抗疲勞性,耐腐蝕性及耐熱性能,硬度:HV200-255,抗拉強度:833-980 N/mm2。
不鏽鋼絲:其性能僅次於鈹青銅,考慮經濟性原則,採用不鏽鋼材料最為實用,故使用最為廣泛。
結論
彈簧由各種不同的材料製成,具體取決於它們的用途,較小的彈簧可以由鈹銅或類似的合金製成,較大的彈簧是由高碳鋼製成的,彈簧的儲能能力(ESC)由彈簧中的材料彎曲(變形)決定。