CN102347654B - 转子和脉流牵引电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转子和脉流牵引电动机。转子包括：转轴、套筒、后支架、多个电枢线圈、电枢铁心、均压线和换向器，所述电枢铁心上设置有多个凹槽，每个所述凹槽中包括上下两层电枢线圈，每层所述电枢线圈中包括多匝电枢元件；每层所述电枢线圈中相邻两匝电枢元件的引出线，由同一电枢线圈中另一电枢元件的引出线隔开接入所述换向器。本发明提供的转子和脉流牵引电动机，通过改变电枢铁心中的多个电枢元件接入换向器的出线顺序，极大的降低了脉流牵引电动机换向时的电抗电势，换向火花小，提高了换向性能。结构简单、可靠性高，便于制造和维修。

Description

转子和脉流牵引电动机

技术领域

本发明涉及一种电动机技术，尤其涉及一种转子和脉流牵引电动机。

背景技术

牵引电动机是铁路干线电力机车、工况电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆(如蓄电池车、城市电车或地下铁道电动车辆)上用于提供牵引动力的电机。脉流牵引电动机是一种直流牵引电动机，这种电动机的输入电压为脉动电压，通过电动机的电流为脉动电流。相对于直流牵引电动机，脉流牵引电动机的电流脉动系数ki＞30％，除了具有直流电抗电势，还具有交流电抗电势Er～、交流换向电势Ek～和变压器电势Et等三个附加电势，这些交流电势的合成电势ΔE～＝Er～+Ek～+Et。合成电势只有得到补偿才能保证脉流牵引电动机的换向性能。

现有的脉流牵引电动机通常采用补偿绕组，使加馈到换向极绕组的电流与电枢电流同相位，以便有效及时地抵消电枢反应，补偿交流剩余电势；此外，还在机座内部装设磁桥，采用全叠片机座，以便进一步消除交流分量，保证电动机的换向安全。

然而，由于补偿绕组的存在，使得现有的脉流牵引电动机的主极、附极在接地时，均需一并拆换补偿绕组；更换一个主极绕组，需拆换两个补偿绕组；更换一个换向极绕组需换一个补偿绕组。这造成脉流牵引电动机的结构复杂、运行可靠性降低、制造及维修的费用较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种转子和脉流牵引电动机，以解决现有技术的脉流牵引电动机采用补偿绕组造成电动机结构复杂、运行可靠性降低、制造及维修费用高的问题。

本发明提供一种转子，包括：转轴、套筒、后支架、多个电枢线圈、电枢铁心、均压线和换向器，所述电枢铁心上设置有多个凹槽，每个所述凹槽中包括上下两层电枢线圈，每层所述电枢线圈中包括多匝电枢元件；每层所述电枢线圈中相邻两匝电枢元件的引出线，由同一电枢线圈中另一电枢元件的引出线隔开接入所述换向器。

如上所述的转子，每个所述电枢线圈中包括4匝电枢元件，所述4匝电枢元件在所述电枢线圈中由上至下依次为：第一元件、第二元件、第三元件和第四元件，所述第一元件、第三元件、第二元件和第四元件的引出线依次相邻接入所述换向器。

如上所述的转子，所述电枢铁心由多个电枢冲片叠压而成，每个所述电枢冲片上设置有多个通风孔。

本发明提供一种脉流牵引电动机，包括：由机座、主极铁心、换向极铁心、主极线圈和换向极线圈构成的定子，由转轴、换向器、电枢铁心和电枢线圈构成的转子和电刷机构；还包括如上所述的转子。

如上所述的脉流牵引电动机，所述机座为铸钢材质，所述机座内腔叠放叠片。

如上所述的脉流牵引电动机，主极等效气隙为10.15mm。

如上所述的脉流牵引电动机，所述换向极铁心采用冷轧硅钢片叠压而成。

如上所述的脉流牵引电动机，所述主极线圈为串励绕组和他励绕组构成的混合励磁绕组。

本发明提供的转子和脉流牵引电动机，通过改变电枢铁心中的多个电枢元件接入换向器的出线顺序，极大的降低了脉流牵引电动机换向时的电抗电势，换向火花小，提高了换向性能。结构简单、可靠性高，便于制造和维修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为转子结构示意图；

图2为本发明一个转子实施例的转子铁心凹槽中的电枢元件排列示意图；

图3为图2所示电枢元件接入换向器的引出线排线示意图；

图4a为本发明又一个转子实施例的一个转子铁心凹槽中的电枢元件排列示意图；

图4b为图4a所示的电枢元件在另一转子铁心凹槽中的排列示意图；

图5为图4a和图4b所示的电枢元件示意图；

图6为图4a、图4b和图5所示的电枢元件接入换向器的引出线排列示意图；

图7为本发明一个脉流牵引电动机的结构示意图；

图8为本发明一个脉流牵引电动机实施例的机座结构示意图；

图9为本发明一个脉流牵引电动机实施例的接线盒位置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1～图3，转子包括：转轴1、套筒2、后支架3、多个电枢线圈4、电枢铁心5、均压线6和换向器7；

其中，电枢铁心5上设置有多个凹槽8，每个凹槽8中包括上下两层嵌入多个电枢线圈4，每层电枢线圈4中包括多匝电枢元件41；每层电枢线圈4中相邻两匝电枢元件41的引出线，由同一凹槽8电枢线圈4中另一电枢元件41的引出线隔开接入换向器7。

电枢线圈4又称电枢绕组，一般是把绝缘的铜导线先预制成型，在电枢铁心5的凹槽8内放好绝缘层后将电枢绕组嵌入其中。电枢线圈4分层嵌入凹槽8中，一个凹槽8中可能嵌有多个包括上下两层的电枢线圈4。

一个电枢线圈4(中可能有很多匝)又称为一个绕组元件，每个绕组元件的两个有效边(直线边)放在电枢铁心5的凹槽8内。电枢铁心5的凹槽8分为上下两层。每个绕组元件电枢线圈4的一个有效边放在一个凹槽8的上层，另一个有效边放置在对应的另一个凹槽8的下层。同一个绕组元件电枢线圈4的两个有效边分别放在异性磁极的对应位置上。换向器7由多个换向片装配而成，换向片之间用云母片绝缘。每个换向片上都连接着两个绕组元件电枢线圈4的引出线(一个绕组元件电枢线圈4的始端引出线和另一个绕组元件电枢线圈4的末端引出线)。

通常，每个电枢铁心5的凹槽8中的电枢线圈4中嵌入多匝电枢元件41，嵌入的电枢元件41的匝数随着电动机类型的不同的不同。现有技术中，同一电枢线圈4中的多匝电枢元件41排列顺序与这些电枢元件41的引出端接入换向器7的出线顺序相同。

本发明实施例中，每个凹槽8的电枢线圈4中相邻两匝电枢元件41的引出线，由同一电枢线圈4中另一电枢元件41的引出线隔开接入换向器7，图2中同带阴影的电枢元件41表示相邻线圈，图2中同一电枢线圈4内相邻的电枢元件41在图3引出线排列中被另一电枢元件41(白色的电枢元件41)隔开。在直流电动机中，换向器7起到整流和换向作用，换向器7将电刷上的直流电变为电枢线圈4内部的交流电。对于多个通电的导体，距离最近的两个导体磁通耦合最大，产生的互感最大，因此，接入换向器7的多个电枢元件41，相邻的两个电枢元件41产生的互感最大。当直流电动机运行时，处于换向位置的电枢元件41被电刷和换向片短路，但由于每个电枢线圈4中相邻两个电枢元件41的引出线，由同一电枢线圈4中另一电枢元件41的引出线隔开接入换向器7，因此，每两匝处于换向位置的相邻接入换向器7的两个电枢元件41，通电后在电枢铁心5的一凹槽8中的电枢线圈4内，被另一电枢元件41隔开，这样极大地降低了引出端相邻接入换向器7的两个电枢元件41之间产生的互感，当电动机处于换向的暂态过程中，减小了换向元件(电枢线圈4)中电枢元件41的合成电感，即减小了换向电抗电势，减小了换向产生的火花，改善了换向性能。

本发明提供的转子，通过改变电枢铁心中的多个电枢元件接入换向器的出线顺序，极大的降低了直流电动机换向时的电抗电势，换向火花小，提高了换向性能。

以下再以一个转子的具体实施例进行说明，参见图4a、图4b、图5和图6，对于大多数的牵引电动机，例如：直流牵引电动机或脉流牵引电动机，每个电枢铁心5的凹槽包括上下两层电枢线圈4，每个电枢线圈4中通常内嵌有4匝电枢元件41，4匝电枢元件41在一个凹槽8的上层由上至下依次为：第一元件a、第二元件b、第三元件c和第四元件d，在另一个凹槽8的下层由上至下依次为：第四元件d、第三元件c、第二元件b和第一元件a，位于一个凹槽8上层的这四匝电枢元件41接入换向器7的顺序依次为：第一元件a、第三元件c、第二元件b和第四元件d。引出线相邻接入换向器7的第一元件a和第三元件c，在同一凹槽8的电枢线圈4中被第二元件b隔开，引出线相邻接入换向器7的第二元件b和第四元件d，在同一凹槽8的电枢线圈4中被第三元件c隔开。同样，位于另一个凹槽8上层的4匝电枢元件41接入换向器7的顺序依次为：第四元件d、第二元件b、第三元件c和第一元件a。

当第一元件a、第三元件c、第二元件b和第四元件d处于换向位置时，首先处于换向的第一元件a和第三元件c，在电枢铁心5的同一凹槽8中的电枢线圈4内，被第二元件b隔开。而由于第一元件a和第三元件c电流相邻最近，相应产生的互感电势最大，而在凹槽8中被第二元件b隔开后，能够极大的降低相邻绕组电枢元件的互感，当电机换向暂态过程中，换向元件的合成电感减小了，也就是减小了电抗电势，因此，改善了换向性能。同样，相邻接入换向器7的第二元件b和第四元件d，在凹槽8中被第三元件c隔开，因此，降低了第二元件b和第四元件d之间的互感。

进一步的，转子的电枢铁心5可采用多个电枢冲片叠压而成，多个电枢冲片拼接在套筒2上。每个电枢冲片上分两排开有32个通风孔。

电枢线圈4可采用单迭平方式绕组，并用槽楔固定在铁心槽中，电枢线圈4的引出线与换向器7的换向片可用惰性气体钨极保护焊接(TIG焊接)，电枢线圈4前后端部采用无纬带绑扎。

换向器7可以为燕尾拱形结构，换向器7压圈粘有聚四氟乙烯的防弧带。

本发明一个脉流牵引电动机实施例，该脉流牵引电动机包括：由机座、主极铁心、换向极铁心、主极线圈和换向极线圈构成的定子，由转轴、换向器、电枢铁心和电枢线圈构成的转子，以及电刷；

其中，电枢铁心上设置有多个凹槽，每个凹槽中包括上下两层电枢线圈，每层电枢线圈中包括多匝电枢元件；每层电枢线圈中相邻两匝电枢元件的引出线，由同一电枢线圈中另一电枢元件的引出线隔开接入换向器。

本实施例提供的脉流牵引电动机，采用前述实施例提供的转子，其具体结构参见前述实施例的描述，不再赘述。

本发明提供的脉流牵引电动机，通过改变电枢铁心中的多个电枢元件接入换向器的出线顺序，极大的降低了直流电动机换向时的电抗电势，换向火花小，提高了换向性能。该脉流牵引电动机结构简单、可靠性高，便于制造和维修。

本发明又一个脉流牵引电动机实施例，参见图7，该脉流牵引电动机包括：主要由机座1a、主极铁心2a、换向极铁心3a、主极线圈4a和换向极线圈5a构成的定子，由转轴6a、换向器7a、电枢铁心8a和电枢线圈9a构成的转子，以及电刷机构10a；

具体的，电机转子部分包括电枢铁心8a、转轴6a、电枢线圈9a、换向器7a，还包括均压线11a和转子支架12a等部件。电枢铁心8a采用带通风孔的冲片叠压而成，电枢线圈9a采用单迭平放式绕组，并用槽楔固定在电枢铁心8a中，电枢线圈9a的引出线与换向器7a的换向片用惰性气体钨极保护焊接(TIG焊接)，电枢线圈9a前后端部采用无纬带绑扎，换向器7a为燕尾拱型结构，换向器7a压圈粘有聚四氟乙烯防弧带。

脉流牵引电动机的定子部分包括机座1a、主极铁心2a、换向极铁心3a、主极线圈4a和换向极线圈5a；

其中，机座1a可以采用半叠片结构，参见图8，具体为：机座1a采用铸钢11b，在铸钢11b磁体内腔的一侧为压板12b，内腔中叠放叠片13b，这种机座结构能够改善交流磁势的相位角，使换向电势与补偿电势尽可能同相位，降低了换向剩余电势，并且降低了成本。

主极线圈4a为串励绕组41a和他励绕组42a构成的混合励磁绕组，进行恒功调节时，电压和电流不需要改变，只需调节他励励磁电流便可实现脉流牵引电动机的平滑变速。

定子冲片采用0.5冷轧硅钢片冲制，而后与机座1a迭压为一体，串励绕组41a和他励绕组42a分为交叉、开口两种形式均为单层扁绕结构。换向极铁心3a可采用0.5冷轧硅钢片迭压而成，以使交流换向电势与补偿电势尽可能同相位，避免磁滞的影响。定子装配后，采用真空压力浸器漆处理。

由于定子和转子之间存在间隙(称为气隙)，以便定子和转子之间能够进行相对机械运动。为使换向器7a最大片间电压不超过限定值，可将主极等效气隙设置为10.15mm。

电刷机构10a包括刷架圈、刷握、刷杆座和电刷。每台脉流牵引电动机可以有4个刷握，每个刷握中有两块电刷，为了便于更换电刷，刷架圈可通过机座上的四个滚针轴承转动，刷架圈与机座1a间采用一定位销固定。

脉流牵引电动机前后各有一端盖(非传动端端盖13a和传动端端盖14a)，端盖上装有轴承(非传动端轴承15a和传动端轴承16a)，两端盖上均装有一M10X1油杯。转轴6a侧的上方设置有一接线盒17a，脉流牵引电动机的引出线通过接线盒17a与机车主线相连接，参见图9。

本发明提供的脉流牵引电动机，通过改变电枢铁心中的多个电枢元件接入换向器的出线顺序，极大的降低了直流电动机换向时的电抗电势，换向火花小，提高了换向性能。该脉流牵引电动机结构简单、可靠性高，便于制造和维修。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种转子，包括：转轴、套筒、后支架、多个电枢线圈、电枢铁心、均压线和换向器，所述电枢铁心上设置有多个凹槽，每个所述凹槽中包括上下两层电枢线圈，每层所述电枢线圈中包括多匝电枢元件；其特征在于，每层所述电枢线圈中相邻两匝电枢元件的引出线，由同一电枢线圈中另一电枢元件的引出线隔开接入所述换向器；其中，每层所述电枢线圈中包括4匝电枢元件，所述4匝电枢元件在所述电枢线圈中由上至下依次为：第一元件、第二元件、第三元件和第四元件，所述第一元件、第三元件、第二元件和第四元件的引出线依次相邻接入所述换向器。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述电枢铁心由多个电枢冲片叠压而成，每个所述电枢冲片上设置有多个通风孔。

3.一种包括权利要求1～2任一项所述转子的脉流牵引电动机，其特征在于，还包括：由机座、主极铁心、换向极铁心、主极线圈和换向极线圈构成的定子，和电刷机构。

4.根据权利要求3所述的脉流牵引电动机，其特征在于，所述机座为铸钢材质，所述机座内腔叠放叠片。

5.根据权利要求3或4所述的脉流牵引电动机，其特征在于，主极等效气隙为10.15mm。

6.根据权利要求5所述的脉流牵引电动机，其特征在于，所述换向极铁心采用冷轧硅钢片叠压而成。

7.根据权利要求6所述的脉流牵引电动机，其特征在于，所述主极线圈为串励绕组和他励绕组构成的混合励磁绕组。

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