CN201238250Y - 电动转辙机用直流串激电动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电动转辙机用直流串激电动机，具有外壳，设置在所述外壳两端部的后盖和前盖，所述外壳内设有转子和定子，所述转子的输出轴上设有换向器，其中，所述定子为四极串激结构，转子绕组为波绕组结构，所述换向器为盘式平面换向器。本实用新型克服了径向换向器因正反转弧面接触不同心造成碳刷磨损大、碳刷灰大的缺点，降低了铁耗和铜耗，提高了电机出力和效率，降低了工作电流约5％。由于线负荷降低和增粗转子导线截面，降低了导线电流密度，使得电机的热负荷降低了约48％，大大降低了电机的温升，从而减少电机绝缘物损坏的可能性。
Description
技术领域
本实用新型是关于一种直流串激电动机，尤其是一种能够提高电动机出力效率、保持电动机绝缘的稳定性、从而提高转辙机的整机工作可靠性的电动转辙机用直流串激电动机。
背景技术
在铁路上，直流串激电动机是电动转辙机的动力源，但由于该电动机的结构缺陷，影响了转辙机的整机工作可靠性。例如广泛应用在铁路电动转辙机上的ZD6型电动转辙机的电动机存在着以下问题：
1、电磁负荷过高，转子绕组导线细，经常发生断线故障；
2、过高的电磁负荷和热负荷，造成电机升温过高破坏绝缘，造成定转子的铜耗和铁耗增大，降低了效率，致使ZD6型电动转辙机部分型号整机工作电流偏高；
3、转子转向器磨下的电刷灰充满整个电机转子和定子线圈表面，致使电机整机绝缘降低。ZD6型电动转辙机电动机存在的问题一直是铁路现场信号维修作业中的大问题，彻底解决这一问题将会大大减少ZD6型电动转辙机的故障率，进而增强铁路运行的可靠性。
另外，中国专利第89203814.4公开的“轴齿轮驱动直流电机”就是一种公知的直流串激电动机，如图1所示，该直流串激电动机的径向换向器、碳刷与转子、定子共同处于一个壳体内，且碳刷与径向换向器之间为圆弧面接触，当径向换向器因正反转弧面接触不同心时，会造成碳刷磨损大，并产生较大的碳刷灰。而由于碳刷、换向器与转子、定子设置在同一壳体内，磨损产生的碳刷灰直接进入到转子和定子之间，对定转子绕组的绝缘产生严重的威害，从而降低电动机的绝缘稳定性。
实用新型内容
本实用新型要解决的目的是提供一种电动转辙机用直流串激电动机，尤其是一种在不改变电动机结构尺寸的情况下，能够提高电动机出力效率、保持电动机绝缘的稳定性、从而提高转辙机的整机工作可靠性的电动转辙机用直流串激电动机。
为此，本实用新型提出的一种电动转辙机用直流串激电动机，具有外壳，设置在所述外壳两端部的后盖和前盖，所述外壳内设有转子和定子，所述转子的输出轴上设有换向器，其中，所述定子为四极串激结构，转子绕组为波绕组结构，所述换向器为盘式平面换向器。
如上所述的电动转辙机用直流串激电动机，其中，所述前盖具有一贯通孔；所述盘式平面换向器的外圆周与所述前盖的贯通孔内圆周相配合，形成间隙密封结构。
如上所述的电动转辙机用直流串激电动机，其中，所述盘式平面换向器的外圆周与前盖的贯通孔内圆周之间的间隙小于0.5毫米。
如上所述的电动转辙机用直流串激电动机，其中，所述前盖的外侧设有一前罩盖合体，所述前罩盖合体与所述前盖能拆卸地连接，且所述前罩盖合体与前盖之间形成一容置空间。
如上所述的电动转辙机用直流串激电动机，其中，所述容置空间内设有一对碳刷，所述碳刷分别设置在一对碳刷架上，并分别顶抵于所述盘式平面换向器的盘面形成平面接触，所述碳刷架与所述前罩盖合体固定连接。
如上所述的电动转辙机用直流串激电动机，其中，所述碳刷架内设有定位弹簧，所述定位弹簧的一端与所述碳刷架相抵接，另一端顶抵于所述碳刷。
如上所述的电动转辙机用直流串激电动机，其中，所述前罩盖合体的周侧设有至少一个通孔。
如上所述的电动转辙机用直流串激电动机，其中，所述通孔设置在靠近所述盘式平面换向器一侧的前罩盖合体的周侧上。
本实用新型提出的电动转辙机用直流串激电动机在不改变公知结构安装尺寸的前提下适当增大定转子的主要尺寸，改变转辙机电机公知的两极串激结构，采用四极串激结构和波绕组，同时保持一对电刷，降低磁负荷约10％，降低线负荷达25％，从而降低了铁耗和铜耗，提高了电机出力和效率，降低了工作电流约5％。
其次，由于线负荷的降低，转子槽的导体数减少，增粗转子导线截面积30％以上，这不仅提高了电机效率而且由于导线机械强度的增大，从而去除了转子断线的根本原因。
另外，由于线负荷降低和增粗转子导线截面，降低了导线电流密度，使得电机的热负荷降低了约48％，大大降低了电机的温升，从而减少电机绝缘物损坏的可能性。
本实用新型由于将公知的圆环式径向换向器改为盘式平面换向器，且换向器盘外圆周与前端盖间采用间隙密封，换向器的换向片与碳刷独处一室，其碳刷灰不会进入定子线圈的一端，从而去除了碳刷灰对定转子绕组绝缘的侵害，以保持电动机绝缘的稳定性。此外，盘式平面换向器的各换向片在同一平面上，电刷与换向片呈平面接触，对碳刷磨损小，碳刷灰因而减少，从而克服了径向换向器因正反转弧面接触不同心造成碳刷磨损大、碳刷灰大的缺点。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，
图1是一种公知的直流串激电动机结构示意图；
图2是本实用新型的电动机转辙机用直流串激电动机结构的局部剖视示意图；
图3是沿图2中A-A线的剖视示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，在本案中图的左方称为左侧，右方称为右侧。
图2为本实用新型的电动机转辙机用直流串激电动机结构的局部剖视示意图；图3为沿图2中A-A线的剖视示意图。如图2、3所示，本实用新型提出的电动转辙机用直流串激电动机，具有外壳2，设置在所述外壳2两端部的后盖1和前盖6，所述外壳2内设有转子5和定子，所述定子由磁极4和定子线圈3构成，所述转子的输出轴10上设有换向器，其中，所述定子为四极串激结构，转子绕组为波绕组；所述换向器为盘式平面换向器7。
所述前盖6的外侧设有一前罩盖合体11，所述前罩盖合体11能拆卸地固定在所述前盖6上，前罩盖合体11与前盖6之间形成一容置空间12。且在所述前盖6上设有一贯通孔，所述盘式平面换向器7的外圆周与所述前盖6的贯通孔内圆周相配合，形成间隙密封结构，从而使所述外壳2和由前盖6、前罩盖合体11构成的容置空间12之间形成两个独立的容置室。
一对碳刷8分别设置在一对碳刷架9上，并分别顶抵于所述盘式平面换向器7的盘面形成平面接触，所述碳刷架9与所述前罩盖合体11固定连接，由此通过所述盘式平面换向器7外圆周与前盖6的贯通孔内圆周的间隙密封配合，使盘式平面换向器7的工作面、碳刷8、碳刷架9设置在独立的容置空间12内，而转子5、定子34设置在由外壳2构成的另一个个独立的空间内，因此当碳刷8与盘式平面换向器7接触时产生的碳刷灰不会进入定子线圈的一端，从而去除了碳刷灰对定转子绕组绝缘的侵害，能够有效地保持电机绝缘的稳定性。此外由于盘式平面换向器7的各换向片在同一平面上，电刷8与换向片呈平面接触，对碳刷的磨损小，因而减少了碳刷灰，克服了公知的采用径向换向器因正反转弧面接触不同心造成碳刷磨损大、碳刷灰大的缺陷。
此外，在所述碳刷架9内设有定位弹簧13，所述定位弹簧13的一端与所述碳刷架9相抵接，另一端顶抵于所述碳刷8，从而保证碳刷8始终与盘式平面换向器7的表面具有良好的接触。
在所述前罩盖合体11的周侧设有至少一个通孔14，且所述通孔14设置在靠近所述盘式平面换向器7一侧的前罩盖合体11的周侧上。在本实施例中为设置了两个通孔14。借助于该通孔14能够便于作业人员了解碳刷8与盘式平面换向器7的接触情况，以及方便碳刷灰的排出。
另一个可行的实施例是，所述前盖6和前罩盖合体11也可是一体构成，并形成容置空间12。将所述碳刷架9、定位弹簧13、碳刷8先通过前盖6上设置的贯通孔安装在容置空间12内，然后再安装所述盘式平面换向器7，使其的外圆周与所述前盖6的贯通孔内圆周相配合，形成间隙密封结构，从而使所述平面换向器7的左侧和右侧分别形成两个独立的容置室。
作为一个具体实例，本实用新型的电动转辙机用直流串激电动机，是一个四极直流串激电动机，从电磁参数上看，其主要尺寸为：转子5的直径为70毫米，磁极4长76毫米，磁负荷气隙磁通密度为3760高斯。与公知结构相比，本实用新型的电动机降低了铜耗和铁耗，提高了效率。另外，与公知的ZD6电机工作电流≤2安相比，本实用新型的电动机额定工作电流降低了5％，能够达到≤1.9安；本实用新型的电动机转子线径为0.64毫米，截面积为0.321平方毫米，比公知的ZD6电机转子线径0.56毫米截面积0.246平方毫米增大截面积30％。大大增大了导线的机械强度；导线截面积增加，降低了电流密度，使电机的热负荷由公知ZD6电机的426安/厘米.安/毫米2，降为219安/厘米.安/毫米2，降低约48.5％，由此电机温升可以大大降低。
由于，盘式平面换向器7的外圆周(最大直径处)与前盖6的贯通孔内圆周之间形成0.5毫米以下的间隙密封，由此通过盘式平面换向器7与前盖6之间的间隙密封结构，在盘式平面换向器7和前盖6的左、右两侧形成两个封闭空间，即盘式平面换向器7、前盖6与前罩盖合体11之间形成第一封闭空间，外壳2、后盖1与盘式平面换向器7、前盖6之间形成第二封闭空间。所述电刷8与盘式平面换向器7右端平面接触，磨耗很小且碳刷灰极少，有可能越过间隙进入盘式平面换向器7的左端，即进入第二封闭空间的碳刷灰更少。而定子线圈3、磁极4、转子5的绕组设置在所述第二封闭空间内，故定转子绕组接触不到碳刷灰，从而可以杜绝碳刷灰对绕组绝缘的侵害。转子绕组采用波绕组结构，四极电机只用一对电刷，从而减少了电刷的摩擦损耗。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
Claims (8)
1、一种电动转辙机用直流串激电动机，具有外壳，设置在所述外壳两端部的后盖和前盖，所述外壳内设有转子和定子，所述转子的输出轴上设有换向器，其特征在于，所述定子为四极串激结构，转子绕组为波绕组结构，所述换向器为盘式平面换向器。
2、如权利要求1所述的电动转辙机用直流串激电动机，其特征在于，所述前盖具有一贯通孔；所述盘式平面换向器的外圆周与所述前盖的贯通孔内圆周相配合，形成间隙密封结构。
3、如权利要求2所述的电动转辙机用直流串激电动机，其特征在于，所述盘式平面换向器的外圆周与前盖的贯通孔内圆周之间的间隙小于0.5毫米。
4、如权利要求1至3任一项所述的电动转辙机用直流串激电动机，其特征在于，所述前盖的外侧设有一前罩盖合体，所述前罩盖合体与所述前盖能拆卸地连接，且所述前罩盖合体与前盖之间形成一容置空间。
5、如权利要求4所述的电动转辙机用直流串激电动机，其特征在于，所述容置空间内设有一对碳刷，所述碳刷分别设置在一对碳刷架上，并分别顶抵于所述盘式平面换向器的盘面形成平面接触，所述碳刷架与所述前罩盖合体固定连接。
6、如权利要求5所述的电动转辙机用直流串激电动机，其特征在于，所述碳刷架内设有定位弹簧，所述定位弹簧的一端与所述碳刷架相抵接，另一端顶抵于所述碳刷。
7、如权利要求4所述的电动转辙机用直流串激电动机，其特征在于，所述前罩盖合体的周侧设有至少一个通孔。
8、如权利要求7所述的电动转辙机用直流串激电动机，其特征在于，所述通孔设置在靠近所述盘式平面换向器一侧的前罩盖合体的周侧上。
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