陈雪勇，张胜兰

（贵州航天林泉电机有限公司，贵州 贵阳 550008）

1 引言

蜗卷弹簧的作用，总的来讲就是利用材料的弹性和弹簧结构的特点，使它在产生或恢复变形时，能够把机械功或动能转变为变形能，或能把变形能转变为机械功或动能。由于这种特性，使弹簧可用于机械产品的减震或缓冲、控制运动、贮存能量、测量力和扭矩，并可作为机械的动力。在电机的刷架环组件结构部分，作为动力源的蜗卷弹簧强度的好坏将直接决定该电机的机械性能。

图1 刷架环组件示意图

如图1所示，蜗卷弹簧在电机内部的安装方式如下，内端卡在接线柱的槽内，外端安装时相对初始位置旋转一定角度，贮存了一定的变形能，用来驱动电刷与换向器表面相接触，完成电机的换向工作。由于该小型有刷电机的结构紧凑，空间有限，故蜗卷弹簧的尺寸受到限制，在满足设计要求的前提下，尽量提高其强度显得尤其重要。

2 力学特性分析

蜗卷弹簧是一种将等截面的细长材料，在一平面上卷成蜗旋状的弹簧。其工作状态时在弹簧的一端施加扭矩，在承载后，线材各截面承受弯矩作用，产生弯曲弹性变形，对应于施加的扭矩，蜗卷产生一定的角位移，利用扭矩——角位移之间的对应关系，来实现弹簧的作用。

2.1 力学模型

某小型电机采用的是非接触形蜗卷弹簧如图2所示，外端可以自由旋转，内端卡在接线柱的槽内，在扭矩M的作用下，线材各截面所承受的弯矩MB依位置……