CN101414773A

CN101414773A - 一种大型直流电动机

Info

Publication number: CN101414773A
Application number: CNA2007100471921A
Authority: CN
Inventors: 于科新
Original assignee: Shanghai Electric Group Shanghai Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanghai Electric Group Shanghai Electric Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2009-04-22

Abstract

本发明公开了一种大型直流电动机，该大型直流电动机通过采用一路进风，两路出风的端罩来提高电动机内部部件的散热降温效果并同时将电刷磨损碳粉吹出电动机外，避免电刷碳粉进入电动机内部造成电动机的整体对地绝缘电阻的下降；另外，再通过对电枢线圈、机座、主极、换向极、电枢支架的结构改进来进一步提高直流电动机的性能，从而满足大型轧机、卷取机驱动领域的高调速比、高负载要求。

Description

一种大型直流电动机

技术领域

本发明涉及直流电动机。尤其涉及应用于大型轧机、卷取机驱动领域的大型直流电动机。

背景技术

随着我国制造业的蓬勃发展，各种大型机器设备对提供动力的直流电动机提出了更高的要求，比如在钢板的轧制、卷取领域，大型轧机、卷取机需要直流电动机的调速比大，过载高，而现有的直流电动机的调速比只能做到2倍左右，至多也只能做到2.5倍左右，这限制了直流电动机在大型轧机、卷取机驱动领域的应用。另外，现有的直流电动机由于其结构的局限性，目前只能做到换向器、电机铁芯本体一路通风的结构形式，这种通风结构一方面无法有效降低电动机内部部件的温升，影响了直流电动机性能进一步提高，另一方面无法有效隔断直流电动机因有换向器而带来的电刷磨损碳粉，故现有直流电动机整体的对地绝缘电阻在长时间使用后经常会发生下降现象，该缺陷长期困扰着用户及电机制造厂。

发明内容

本发明的目的为提供一种大型直流电动机，该直流电动机温升比较低并且能有效隔断电刷磨损碳粉进入电动机内部造成直流电动机整体的对地绝缘在长时间使用后发生下降的现象，使直流电动机性能有进一步提高。

为了实现上述目的，本发明的一种大型直流电动机，包括端罩、端罩内都具有机座、机座内设有主极和交换极，在主极和交换极内设有电枢，所述电枢由电枢支架、设在电枢支架上的电枢铁芯、绕在电枢铁芯上的电枢线圈构成，其中电枢支架的转轴的两端伸出端罩外，所述电枢线圈一端部侧的电枢支架的转轴上设有换向器，所述换向器旁设有电刷，所述端罩上部具有进风口和出风口，其中：所述进风口位于端罩的对应直流电动机的没有换向器一侧位置，所述出风口有两个，其中一个出风口位于端罩的对应电枢线圈的接近换向器的线圈端部位置，另一出风口位于端罩对应换向器的位置，所述端罩上位于进风口和电枢线圈之间设有挡风板，所述两出风口之间也设有挡风板。

为了有利于电刷磨损碳粉被风吹出直流电动机外，所述两出风口之间的挡风板从换向器侧上方的出风口向电枢线圈方向倾斜延伸。

这样，本发明的一种大型直流电动机对端罩结构进行改进，使电动机具有一路进风两路出风的通风方式，即从电动机的非换向器侧进风，接近换向器的电枢线圈端部和换向器侧两处出风(一进二出)。这样，一方面可以提高对电动机内部的电枢铁心、电枢线圈、主机、换向极等部件的进行散热降温效果，另一方面，可以将电刷磨损碳粉吹出电动机外，避免电刷碳粉进入电动机内部造成电动机的整体对地绝缘电阻的下降，从而有效提高直流电动机的性能。

另外，为了进一步提高该大型直流电动机的性能，在本发明的进一步改进中：

所述电枢线圈采用少胶粉云母箔卷包；所述电枢线圈采用直线部分高度低，两端端线部分高度高的变截面导线；所述电枢铁芯外圆无槽楔，用强力无纬带打箍紧固；所述机座的冲片、主极的冲片、换向极的冲片、电枢铁芯的冲片表面均涂绝缘漆；所述换向极的第二气隙的垫片上开有槽。

另外，电枢支架的转轴上还呈星形圆周设有幅板。

本发明的一种大型直流电动机采用上述技术方案，就使得电动机的性能有很大提高，能满足高调速比、高负载的要求，调速比可达到3.33倍，过载可达到2.25倍。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为变截面导线的形状示意图；

图3为电枢铁芯无纬带打箍示意图；

图4为换向极的垫片示意图；

图5为电枢支架结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的一种大型直流电动机，包括端罩1端罩1内都中间位置安装有机座2、机座2内安装有有主极3和交换极4，所述主极3和交换极4交替设置，构成本发明的直流电动机的定子。在主极3和交换极4形成的定子内安装有电枢5。电枢5由电枢支架51、安装在电枢支架51中部上的电枢铁芯52、绕在电枢铁芯52上的电枢线圈53构成，其中电枢支架51的转轴511的两端伸出端罩1外，电枢支架51和端罩1之间通过轴承8支撑。在电枢线圈53一端部侧的电枢支架51的转轴511(即图1中转轴511的右侧段)上设有换向器6，在换向器6旁还安装有电刷7。

本发明为了有效降低直流电动机的温升和有效隔断电刷磨损碳粉进入电动机内部造成直流电动机整体的对地绝缘在长时间使用后发生下降的现象，以提高直流电动机的性能，本发明在直流电动机的改进中：

在端罩1上部设有一个进风口11和两个出风口12、13。其中，进风口11位于端罩1的对应直流电动机的没有换向器一侧位置(即图1中端罩的左侧)，一个出风口12位于端罩1的中间位置，对应电枢线圈53的接近换向器6的线圈端部位置(即图1中端罩中间偏右)，另一出风口13位于端罩1的对应换向器6的位置(即图1中端罩的右侧)。另外，在端罩1上位于进风口11和电枢线圈53之间设有挡风板14，所述两出风口12、13之间也设有挡风板15。为了有利于电刷磨损碳粉容易被风吹出端罩1外，所述两出风口12、13之间的挡风板15从换向器6侧上方的出风口13向电枢线圈53方向倾斜延伸。

经过上述端罩1结构的改进，使直流电动机的风路为一路进风两路出风的出风形式，即从非换向器6侧进风，从接近换向器6侧的电枢线圈53端部和换向器6侧出风(一进二出)。这样的风路，一方面使冷风的90％直接进入发热最多的电枢5，然后再到定子，另10％的冷风通过挡风板14与电枢线圈端部53的间隙进入定子。端罩1与机座2之间留有间隙，可使空气流过，因此使机座2和端罩1的大部分表面可以起到散热作用；另一方面，采用一进二出的出风方式另一主要作用是把带电刷磨损炭粉的换向器一路隔离开来重点过滤，提高过滤效果，减少电刷磨损炭粉通过冷却风路循环进入电机本体，导致电机绝缘电阻的下降。

另外，在电动机本体的上部安装电机用冷却器(图中未显示)，该电机用冷却器也采用两路进风，其中经过换向器6的一路装有过滤网，另一路则因为没有电刷磨损碳粉而没有过滤网。因为经过换向器6的风量很小，仅是总风量的8％左右，92％的风没有过滤网的阻力.因此，这样可以降低整个风路的风阻，提高冷却器的效率，增加电机的风量。

为了使直流电动机获得更好的性能，达到高调速比、高过载的要求，下面通过以下几方面措施来进一步改善电机换向性能和降低电机温升的措施：

1、电枢线圈53采用胶粉云母箔卷包，这样，绝缘厚度薄，散热快，线圈与铁心VPI(真空压力浸漆)处理后，使电枢线圈的导线与电枢铁芯之间充满漆，无气泡，整性好，提高电机的导热、散热能力。

2、电枢线圈53采用如图2所示的变截面导线531，所述变截面导线531的直线部分5311高度比两端端线部分5312低，电枢线圈53直线部分5311高度降低，可以减少挤流效应，使直流电动机高速换向和低速换向强弱接近，有可能做到高速换向的无火花区完全或绝大部分被低速换向时的无火花区包容，从而使电枢线圈的各部分温升趋于平均，避免出现局部过热。

3、如图3所示，电枢铁芯52外圆无槽楔，用强力无纬带521将电枢铁芯冲片522打箍紧固，其上具有通风槽板523。这样一来就减少了槽楔的高度，使槽高降低。

上述2、3两项措施对降低槽形高度极为有利。使电枢槽高、宽比为3.3:1，有效地降低了槽漏比磁导系数，这对提高直流电动机的调速比至关重要。

4、采用分块式进口优良材料电刷(具体型号是D374B，主要材料为电化石墨)，增加电刷的横向电阻，并使各支路间电阻保持一样。由于进口优良材料电刷的特性比国产电刷更趋于一致，使各刷杆的电刷接触电阻差别很小，从而使电枢各支路电阻更接近，减少之路间的环流，改善电机换向。

5、电枢采用斜一个槽距的斜槽，这样可以避免换向片间电压因磁通脉动而波动。

6、采用换向性能较好的U＝2(每槽每层导体数为2)的异槽式单叠绕组。这样，电枢线圈直线部分的两根导体都贴紧铁心，有利于铜线发出的热量散出。

7、机座2的冲片、主极3的冲片、换向极4的冲片、电枢铁芯52的冲片表面均涂绝缘漆，这样可以减少可控硅供电时磁路涡流阻尼效应对换向的不利影响，并且可减少电枢铁芯52的损耗。

8、如图4所示，在换向极4的第二气隙的垫片42上开槽43，垫片采用这样结构可以减少垫片的涡流阻尼效应。

9、如图5所示，电枢支架51的转轴511中部上呈星形设有幅板512，这样就省去了支架套筒，结构简洁、轻巧、结实、风阻小，电枢铁芯安装在上面，有利于提高风量。

以上就本发明为提高直流电动机的性能所做的改进措施，改进后的本发明所述的大型直流电动机按GB755-2000《旋转电机定额和性能》和GB1311《直流电机试验方法》进行了型式试验，仅对直流电动机作了一次换向气隙的调整后，直流电动机的换向就获得了较为良好的性能，同时电机的发热温升也大大低于考核标准，主要试验数据见下表：

试验结果表明通过对现有的直流电动机进行上述的改进措施后，本发明的直流电动机具有更好的性能，完全达到了高调速比、高负载的要求，经检测，调速比可达到3.33倍，过载可达到2.25倍。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围。

Claims

1、一种大型直流电动机，包括端罩、端罩内都具有机座、机座内设有主极和交换极，在主极和交换极内设有电枢，所述电枢由电枢支架、设在电枢支架上的电枢铁芯、绕在电枢铁芯上的电枢线圈构成，其中电枢支架的转轴的两端伸出端罩外，所述电枢线圈一端部侧的电枢支架的转轴上设有换向器，所述换向器旁设有电刷，所述端罩上部具有进风口和出风口，其特征在于：所述进风口位于端罩的对应直流电动机的没有换向器一侧位置，所述出风口有两个，其中一个出风口位于端罩的对应电枢线圈的接近换向器的线圈端部位置，另一出风口位于端罩对应换向器的位置，所述端罩上位于进风口和电枢线圈之间设有挡风板，所述两出风口之间也设有挡风板。

2、根据权利要求1所述的大型直流电动机，其特征在于：所述两出风口之间的挡风板从换向器侧上方的出风口向电枢线圈方向倾斜延伸。

3、根据权利要求1所述的大型直流电动机，其特征在于：所述电枢线圈采用少胶粉云母箔卷包。

4、根据权利要求1所述的大型直流电动机，其特征在于：所述电枢线圈采用直线部分高度低，两端端线部分高度高的变截面导线。

5、根据权利要求1所述的大型直流电动机，其特征在于：所述电枢铁芯外圆无槽楔，用强力无纬带打箍紧固。

6、根据权利要求1所述的大型直流电动机，其特征在于：所述机座的冲片、主极的冲片、换向极的冲片、电枢铁芯的冲片表面均涂绝缘漆。

7、根据权利要求1所述的大型直流电动机，其特征在于：所述换向极的第二气隙的垫片上开有槽。

8、根据权利要求1所述的大型直流电动机，其特征在于：所述电枢支架的转轴上还呈星形圆周设有幅板。

9、根据权利要求1所述的大型直流电动机，其特征在于：所述电枢线圈采用每槽每层导体数为2的异槽式单叠绕组。