CN104158043A - 直流电机换向器及制作方法和直流电机 - Google Patents
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Abstract
一种直流电机换向器，包括换向片、云母片、至少两个合金环、轴套，换向片上设置与合金环数量相对应的固定孔，合金环的表面上设置有绝缘层，每个合金环对应穿过换向片上的一个固定孔，以使换向片与合金环相对固定，云母片上设置有与合金环数量相对应的卡槽，云母片设置在相邻的两个换向片之间，且云母片的每个卡槽卡在对应的合金环上。安装有换向片、云母片的合金环套设在轴套的外表面上，且在安装有换向片、云母片的合金环与轴套之间的间隙中填充绝缘树脂，以将安装有换向片、云母片的合金环与轴套相对固定，轴套的内表面上设置有用于与电机转子的转轴相对固定的键槽。本发明还提供一种直流电机换向器制作方法和直流电机。
Description
技术领域
本发明涉及直流电机技术领域，特别涉及一种直流电机换向器及制作方法和直流电机。
背景技术
换向器是直流电机上为了能够让电机持续转动下去的一个部件。当线圈通过电流后，在磁场的作用下，通过吸引和排斥力转动，当它转到和磁铁平衡时，原来通着电的线圈对应换向器上的触片就与电刷分离开，而电刷连接到符合产生推动力的那组线圈对应的触片上，这样不停的重复下去，直流电动机就转起来了。
现有的直流电机换向器不管是压塑系列还是拱形系列，每片换向器都是使用钩挂的方式固定在圆环上，这种方法对于低速运行或无瞬时超高速运行的直流电机完全可以满足要求。但是，在超出数倍电机额定转速的情况下，如矿用的电平车直流牵引电机在下坡时很容易超速，由于直流电机的换向器的机械强度小、耐高速能力差，致使直流电机的换向器被甩烂，进而导致定子、转子、刷架等部件损坏，严重影响煤矿企业的生产效率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种机械强度大、耐高速的直流电机换向器。
还有必要提供一种直流电机换向器制作方法。
还有必要提供一种采用上述直流电机换向器的直流电机。
一种直流电机换向器，包括换向片、云母片、至少两个合金环、轴套，换向片上设置与合金环数量相对应的固定孔，合金环的表面上设置有绝缘层，每个合金环对应穿过换向片上的一个固定孔，以使换向片与合金环相对固定，合金环之间相互平行且不在同一水平面内，云母片上设置有与合金环数量相对应的卡槽，云母片设置在相邻的两个换向片之间，且云母片的每个卡槽卡在对应的合金环上。安装有换向片、云母片的合金环套设在轴套的外表面上，且在安装有换向片、云母片的合金环与轴套之间的间隙中填充绝缘树脂，以将安装有换向片、云母片的合金环与轴套相对固定，轴套的内表面上设置有用于与电机转子的转轴相对固定的键槽。
一种直流电机换向器制作方法，包括如下步骤：
对梯形铜排冲断成型，以获得换向片，其中，换向片上冲设有预定数目的固定孔；
在合金环的表面上设置绝缘层；
在合金环上开设卡入口，将换向片从合金环的卡入口卡入，以使换向片的固定孔与合金环的穿入端部相正对，并使合金环的穿入端部穿过换向片的固定孔后将卡入口焊接，并在合金环的卡入口焊接处设置绝缘层；
在云母片上开设预定数目的卡槽；
将云母片设置在相邻的两个换向片之间，且云母片的每个卡槽卡在对应的合金环上；
将安装有换向片、云母片的合金环套置在轴套的外表面上；
在安装有换向片、云母片的合金环与轴套之间的间隙中填充绝缘树脂，以将安装有换向片、云母片的合金环与轴套相对固定。
一种直流电机，包括定子、转子，转子包括嵌绕有电枢绕组的转子铁芯、连接所述电枢绕组的直流电机换向器、贯通所述转子铁芯和所述换向器的旋转轴，该转子以所述旋转轴为中心自由旋转地配置在所述定子内。直流电机换向器包括换向片、云母片、至少两个合金环、轴套，换向片上设置与合金环数量相对应的固定孔，合金环的表面上设置有绝缘层，每个合金环对应穿过换向片上的一个固定孔，以使换向片与合金环相对固定，合金环之间相互平行且不在同一水平面内，云母片上设置有与合金环数量相对应的卡槽，云母片设置在相邻的两个换向片之间，且云母片的每个卡槽卡在对应的合金环上。安装有换向片、云母片的合金环套设在轴套的外表面上，且在安装有换向片、云母片的合金环与轴套之间的间隙中填充绝缘树脂，以将安装有换向片、云母片的合金环与轴套相对固定，轴套的内表面上设置有用于与电机转子的转轴相对固定的键槽，轴套套设在旋转轴上，通过钢键条将直流电机换向器与旋转轴相对固定，换向片与电枢绕组焊接。
上述直流电机换向器及制作方法和直流电机，换向片上设置与合金环数量相对应的固定孔，每个合金环对应穿过换向片上的一个固定孔，以使换向片与合金环相对固定，合金环之间相互平行且不在同一水平面内，云母片上设置有与合金环数量相对应的卡槽，云母片设置在相邻的两个换向片之间，且云母片的每个卡槽卡在对应的合金环上。由于换向片环套在合金环上，且合金环套设在轴套上，如此增大了换向片与合金环接触面积，使得换向片的受力分散，换向片不易变形，以至损坏合金环上的绝缘层，进而提高了换向器的机械强度，上述直流电机换向器及制作方法和直流电机比传统钩挂方式的抗离心力损坏的能力大大增强，如额定转速1500转的铲车直流牵引电机下坡时的超速常常甩烂换向器，经多次测试发现原装结构的换向器3300转/分（2.2倍额定转速）就出现损坏问题，而本发明制作的直流电机换向器转速达到6300转/分时仍未出现损坏问题。
附图说明
附图1是一较佳实施方式的直流电机换向器的结构示意图。
附图2是图1中换向片的结构示意图。
附图3是图1中换向片的另一角度的结构示意图。
附图4是图1中云母片的结构示意图。
附图5是具有卡入口的合金环的结构示意图。
附图6是卡入口焊接后的合金环的结构示意图。
图中：直流电机换向器10、换向片11、固定孔110、固定槽111、云母片12、卡槽120、合金环13、绝缘层130、卡入口131、轴套14。
具体实施方式
如图1至图4所示，直流电机换向器10包括换向片11、云母片12、至少两个合金环13、轴套14。
换向片11上设置与合金环13数量相对应的固定孔110，合金环13的表面上设置有绝缘层130，每个合金环13对应穿过换向片11上的一个固定孔110，以使换向片11与合金环13相对固定，合金环13之间相互平行且不在同一水平面内。其中，请同时参看图5及图6，合金环13上开设有卡入口131，换向片11从合金环13的卡入口131卡入，以使换向片11的固定孔110与合金环13的端部相正对，并使合金环13的端部穿过换向片11的固定孔110后将卡入口131焊接，以使换向片11套在合金环13上且相对固定；合金环13的表面上设置的绝缘层为绝缘带。换向片11为“L”形，换向片11采用梯形铜排冲断成形获得，换向片11的横向部比换向片11的竖向部长，固定孔110开设在换向片11的横向部上，固定孔110的数量根据换向器的实际需要来确定，例如固定孔110的数量可为2至6个；换向片11的竖向部上设置有用于与电枢绕组连接的固定槽111，电枢绕组的导线端嵌在固定槽111中以实现直流电机换向器10与电枢绕组的连接。
云母片12上设置有与合金环13数量相对应的卡槽120，云母片12设置在相邻的两个换向片11之间，且云母片12的每个卡槽120卡在对应的合金环13上。
安装有换向片11、云母片12的合金环13套设在轴套14的外表面上，且在安装有换向片11、云母片12的合金环13与轴套14之间的间隙中填充绝缘树脂，以将安装有换向片11、云母片12的合金环13与轴套14相对固定，轴套14的内表面上设置有用于与电机转子的转轴相对固定的键槽。
上述直流电机换向器10应用在直流电机中，以使直流电机更加可靠的持续转动。具体的讲：直流电机包括定子、转子，转子包括嵌置有电枢绕组的转子铁芯、连接有所述电枢绕组的换向器、贯通所述转子铁芯和所述换向器的旋转轴，该转子以所述旋转轴为中心自由旋转地配置在所述定子内。直流电机换向器10的轴套14套设在旋转轴上已将直流电机换向器10与旋转轴相对固定，换向片11与电枢绕组以焊接方式固定连接。
进一步的，本发明还提供一种直流电机换向器制作方法，该直流电机换向器制作方法包括如下步骤：
步骤S300，对梯形铜排冲压成型，以获得换向片，其中，换向片上冲设有预定数目的固定孔。在本实施方式中，换向片为“L”形，换向片的横向部比换向片的竖向部长，固定孔开设在换向片的横向部上，固定孔的数量根据换向器的实际需要来确定，例如固定孔的数量可为2至6个；换向片的竖向部上设置有用于与电枢绕组连接的固定槽，电枢绕组的导线端嵌在此槽中以实现直流电机换向器与电枢绕组的连接。
步骤S302，在合金环的表面上设置绝缘层。具体为：在合金环的表面上缠绕绝缘带。
步骤S303，在合金环上开设卡入口，将换向片从合金环的卡入口卡入，以使换向片的固定孔与合金环的穿入端部相正对，并使合金环的穿入端部穿过换向片的固定孔后将卡入口焊接，并在合金环的卡入口焊接处设置绝缘层。
步骤S304，在云母片上开设预定数目的卡槽。
步骤S305，将云母片设置在相邻的两个换向片之间，且云母片的每个卡槽卡在对应的合金环上。
步骤S306，将安装有换向片、云母片的合金环套设在轴套的外表面上。
步骤S307，在安装有换向片、云母片的合金环与轴套之间的间隙中填充绝缘树脂，以将安装有换向片、云母片的合金环与轴套相对固定。
上述直流电机换向器及制作方法和直流电机，换向片上设置与合金环数量相对应的固定孔，每个合金环对应穿过换向片上的一个固定孔，以使换向片与合金环相对固定，合金环之间相互平行且不在同一水平面内，云母片上设置有与合金环数量相对应的卡槽，云母片设置在相邻的两个换向片之间，且云母片的每个卡槽卡在对应的合金环上。由于换向片环套在合金环上，如此使得换向片的受力分散，保证换向片不会受到损坏且合金环有套设在轴套上，进而提高了换向器的机械强度，可比传统的各种钩挂式结构提高数倍抗离心力损坏能力，使得超速易损的问题得以解决。在实际的使用对比过程中：上述直流电机换向器10，可车削量和磨损量是其他传统换向器的3倍以上，抗高速损坏能力增强，正常运行寿命比传统做法的换向器延长数倍，例如某种电瓶铲车直流电机车削两三次后的进口原装换向器超速到2.2倍额定转速，达到3300转/分，就开始有损坏的迹象：当达到3倍的超速时原装换向器全部损坏，而在上述直流电机换向器10车削量是上述原装直流电机换向器车削量的3倍时，上述直流电机换向器10的转速达到6300转/分仍未发现损坏，选用20个崭新的上述直流电机换向器10在4.2倍额定转速（6300转/分）实验条件进行测试，均未发生损坏现象，这样的超速能力完全可以满足下坡操作容易超速的使用情况，按本方法制作投入使用的几台电机，一年后无一台发生甩烂问题。
Claims (8)
1.一种直流电机换向器，其特征在于：换向片、云母片、至少两个合金环、轴套，换向片上设置与合金环数量相对应的固定孔，合金环的表面上设置有绝缘层，每个合金环对应穿过换向片上的一个固定孔，以使换向片与合金环相对固定，合金环之间相互平行且不在同一水平面内，云母片上设置有与合金环数量相对应的卡槽，云母片设置在相邻的两个换向片之间，且云母片的每个卡槽卡在对应的合金环上；安装有换向片、云母片的合金环套设在轴套的外表面上，且在安装有换向片、云母片的合金环与轴套之间的间隙中填充绝缘树脂，以将安装有换向片、云母片的合金环与轴套相对固定，轴套的内表面上设置有用于与电机转子的转轴相对固定的键槽。
2.根据权利要求1所述的直流电机换向器，其特征在于：合金环上开设有卡入口，换向片从合金环的卡入口卡入，以使换向片的固定孔与合金环的端部相正对，并使合金环的端部穿过换向片的固定孔后将卡入口焊接，以使换向片套在合金环上且相对固定。
3.根据权利要求1所述的直流电机换向器，其特征在于：合金环的表面上设置有绝缘层为绝缘带。
4.一种直流电机换向器制作方法，包括如下步骤：
对梯形铜排冲断成型，以获得换向片，其中，换向片上冲设有预定数目的固定孔；
在合金环的表面上设置绝缘层；
在合金环上开设卡入口，将换向片从合金环的卡入口卡入，以使换向片的固定孔与合金环的穿入端部相正对，并使合金环的穿入端部穿过换向片的固定孔后将卡入口焊接，并在合金环的卡入口焊接处设置绝缘层；
在云母片上开设预定数目的卡槽；
将云母片设置在相邻的两个换向片之间，且云母片的每个卡槽卡在对应的合金环上；
将安装有换向片、云母片的合金环套置在轴套的外表面上；
在安装有换向片、云母片的合金环与轴套之间的间隙中填充绝缘树脂，以将安装有换向片、云母片的合金环与轴套相对固定。
5.根据权利要求4所述的直流电机换向器制作方法，其特征在于：“在合金环的表面上设置绝缘层”的步骤具体为：在合金环的表面上缠绕绝缘带。
6.一种直流电机，其特征在于：包括定子、转子，转子包括嵌绕有电枢绕组的转子铁芯、连接所述电枢绕组的直流电机换向器、贯通所述转子铁芯和所述换向器的旋转轴，该转子以所述旋转轴为中心自由旋转地配置在所述定子内；直流电机换向器包括换向片、云母片、至少两个合金环、轴套，换向片上设置与合金环数量相对应的固定孔，合金环的表面上设置有绝缘层，每个合金环对应穿过换向片上的一个固定孔，以使换向片与合金环相对固定，合金环之间相互平行且不在同一水平面内，云母片上设置有与合金环数量相对应的卡槽，云母片设置在相邻的两个换向片之间，且云母片的每个卡槽卡在对应的合金环上；安装有换向片、云母片的合金环套设在轴套的外表面上，且在安装有换向片、云母片的合金环与轴套之间的间隙中填充绝缘树脂，以将安装有换向片、云母片的合金环与轴套相对固定，轴套的内表面上设置有用于与电机转子的转轴相对固定的键槽，轴套套设在旋转轴上，通过钢键条将直流电机换向器与旋转轴相对固定，换向片与电枢绕组焊接。
7.根据权利要求6所述的直流电机，其特征在于：合金环上开设有卡入口，换向片从合金环的卡入口卡入，以使换向片的固定孔与合金环的端部相正对，并使合金环的端部穿过换向片的固定孔后将卡入口焊接，以使换向片套在合金环上且相对固定。
8.根据权利要求6所述的直流电机，其特征在于：合金环的表面上设置有绝缘层为绝缘带。
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