第5章 換向器與集電環(huán)的制造工藝.ppt

1、第5章?lián)Q向器與集電環(huán)的制造工藝,5.1換向器的結(jié)構(gòu)形式5.2換向器的技術(shù)要求5.3拱形換向器的制造工藝5.4塑料換向器的制造工藝5.5緊圈式換向器的制造工藝特點5.6集電環(huán)的制造,5.1換向器的結(jié)構(gòu)形式,5.1.1拱形換向器5.1.2塑料換向器5.1.3緊圈式換向器5.1.4分段式換向器,5.1.1拱形換向器,圖5-1拱形換向器的結(jié)構(gòu)a)螺母緊固1鋼質(zhì)V形壓圈2換向片3V形絕緣環(huán)4絕緣套筒5鋼質(zhì)套筒6螺母b)螺釘緊固1壓圈2絕緣套筒3換向片4V形絕緣環(huán)5鋼質(zhì)套筒6螺栓c)螺桿緊固1墊圈2螺桿3V形絕緣環(huán)4換向片5絕緣套筒6升高片7鋼質(zhì)V形壓圈8鋼質(zhì)套筒,5.1.2塑料換向器,圖5-4塑料換向器

2、結(jié)構(gòu)1換向器2塑料3加強環(huán)4鋼質(zhì)套筒,5.1.3緊圈式換向器,圖5-5緊圈式換向器結(jié)構(gòu),5.1.4分段式換向器,當(dāng)換向器直徑較大，長度大于500mm時，為防止換向器工作表面呈腰鼓形變形，而將換向器做成多段式結(jié)構(gòu)；各段換向器(片)之間用連接片4連接，最外面兩個鋼質(zhì)V形壓圈2仍用一套螺桿8拉緊。雙段式換向器結(jié)構(gòu)如圖5-6所示。,圖5-6雙段式換向器結(jié)構(gòu),5.2換向器的技術(shù)要求,1)換向器表面應(yīng)呈規(guī)則的圓柱形，直徑、長度應(yīng)符合規(guī)定的尺寸公差，直徑325mm以下的小型換向器工作表面徑向圓跳動不超過0.010.02mm，大中型換向器工作表面徑向圓跳動不超過0.030.05mm，工作表面粗糙度應(yīng)在Ra0.

3、8m以下，不允許有凸片和凹坑。2)換向器端面和軸線保持垂直，端面圓跳動不超過0.10.5mm。3)整個換向器各刷距下的換向片數(shù)要分布均勻，圖5-7中，n1=n2=n8，允許差一片云母片或差13 14銅片。4)換向片對軸線應(yīng)平行。,5.2換向器的技術(shù)要求,5)換向器的絕緣性能要可靠，片間絕緣和對地絕緣應(yīng)能承受規(guī)定的耐壓試驗，在長期運行中絕緣性能應(yīng)保持穩(wěn)定良好。6)換向片和升高片及電樞繞組的焊接應(yīng)牢固可靠，運行中不應(yīng)發(fā)生松動和開焊等缺陷。7)換向器各零件應(yīng)牢固可靠，在運行中不應(yīng)有松動、脫落等現(xiàn)象。,圖5-7各刷距下?lián)Q向片的均勻分布,圖5-8換向片對軸線偏斜差,5.3拱形換向器的制造工藝,5.3.1

4、換向片制造5.3.2升高片及其固定5.3.3換向器云母板和V形絕緣環(huán)的制造5.3.4換向器裝配,表5-1換向器片的偏斜公差,5.3拱形換向器的制造工藝,圖5-9拱形換向器制造的主要工藝過程,5.3.1換向片制造,換向片在電機運行中與電刷接觸而導(dǎo)電，同時它又承受旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，因此要求換向片的材料應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐磨性、耐電弧性和具有一定的機械強度。電解純銅(純度在99.9以上)能滿足上述各項要求，采用的較多。近年來也有的采用銀銅、鎘銅、鉻銅、稀土銅合金等材料。換向片材料主要性能見表5-2。,表5-2換向片材料主要性能,5.3.2升高片及其固定,圖5-13升高片結(jié)構(gòu)形式,圖5-16

5、升高片和換向片磷銅焊接示意圖1熔斷器2刀開關(guān)3大電流變壓器4升高片5炭精夾6換向片7水8水箱,5.3.3換向器云母板和V形絕緣環(huán)的制造,1.換向器云母板2.V形絕緣環(huán),圖5-16V形絕緣環(huán)的坯料,圖5-17V形絕緣環(huán)的截面圖,1.換向器云母板,在換向器中云母板與銅片應(yīng)組成形狀穩(wěn)定的圓柱體。對于片間絕緣材料的要求是厚度均勻，具有一定的彈性，在高溫高壓作用下具有較小的收縮率，老化較慢，其耐熱等級應(yīng)與電機的耐熱等級相適應(yīng)。換向器裝配時不應(yīng)有較多的膠粘劑流出和個別云母片滑出的現(xiàn)象。它的硬度應(yīng)合適，加工時不脆裂，最好與銅具有相近似的磨損率。,表5-4經(jīng)驗附加值K,表5-5坯料上切口數(shù),2.V形絕緣環(huán),1

6、)坯料加工。,圖5-18扇形坯料尺寸a)扇形坯料b)V形絕緣環(huán),圖5-19V形絕緣環(huán)與扇形坯料的關(guān)系1V形絕緣環(huán)2扇形坯料,圖5-20V形絕緣環(huán)初步成型模1壓鐵2玻璃紙3云母板4成型模5帶子,2)初步成形。,圖5-21V形絕緣環(huán)的成型模1模套2上模板3V形絕緣環(huán)4下模5圓環(huán)6圓錐7凸模8脫模墊圈9脫模壓板,3)烘壓。,5.3.4換向器裝配,換向器裝配包括的工序很多，如把換向片和云母片排成圓形、進行片間云母的烘壓處理、車V形槽、裝V形絕緣環(huán)及壓圈、進行V形絕緣環(huán)的烘壓處理以及半精車、動平衡、超速等工序。通常把換向片的裝配和烘壓稱為一次裝配(片裝)；把車過V形槽的銅片組(總裝配以前還夾緊在工具壓圈

7、內(nèi))與V形絕緣環(huán)及壓圈裝在一起，并進行烘壓稱為二次裝配(器裝)。下面分別加以介紹。 1.排圓2.冷熱壓,1.排圓,首先逐片測量換向片和云母片的厚度，并分類存放。排圓時按一個換向片和一個云母片相加其厚度相等的條件，把云母片和換向片間隔排列。要求片數(shù)準(zhǔn)確，外圓尺寸應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)，換向片與換向器軸線平行，升高片要排列整齊，換向器內(nèi)圓處及升高片端云母片凸出于換向片的高度應(yīng)一致。,表5-6耐壓試驗要求,2.冷熱壓,圖5-23圓錐形壓緊圈1錐形環(huán)2錐狀扇形塊,表5-7換向器片烘壓規(guī)范,式中P油壓機作用在工具上的軸向壓力，N； s換向片側(cè)面積，m2； p換向片間單位面積所需壓力，Pa,拱形換向器取3510

8、6Pa，綁環(huán)式換向器取60106Pa； 工具錐度角(一般為45)； 摩擦角(一般取15)； 1.11修正系數(shù)。,表5-8換向器直徑公差,3.車V形槽,換向片和云母片排圓并經(jīng)烘壓處理以后，拆除夾緊工具之前在車床上車出V形槽。車V形槽加工質(zhì)量要求如下： 1)兩端V形槽應(yīng)保持同軸，同軸度應(yīng)不大于0.03mm。,圖5-24V形槽檢查樣板,2)V形槽形狀要精確，用圖5-24所示的樣板檢查，30錐面不允許有間隙，3錐面容許有0.050.1 mm間隙。,圖5-25V形槽加工的裝夾方法1螺桿2錐形環(huán)3扇形塊4換向片組5夾具體6四爪卡盤,3)V形槽表面粗糙度應(yīng)達到Ra1.6m。,圖5-26片間短路試驗電路示意圖

9、1熔斷器2燈泡3開關(guān)4試棒,4)換向片間不允許有短路現(xiàn)象。,4.二次裝配,二次裝配即換向器總裝配(或稱為器裝)。二次裝配的任務(wù)是把換向器所有零件組裝起來，再進行烘壓，使換向器成為堅固穩(wěn)定的整體。裝配時應(yīng)有清潔的工作環(huán)境，防止粉塵和雜物進入換向器內(nèi)部。擰緊螺釘或螺母時，要對稱均勻地進行，以保證換向片端面與壓圈端面的平行。,表5-9換向器二次裝配烘壓規(guī)范,5.換向器的回轉(zhuǎn)加熱(動壓及超速試驗),1)工作表面線速度大于13ms的換向器。2)可逆轉(zhuǎn)電動機的換向器。3)雙段結(jié)構(gòu)的換向器。4)特殊重要的換向器。,圖5-27換向器回轉(zhuǎn)加熱設(shè)備1溫度計2換向器3軟木板4直流電動機5保溫箱,5.3.5換向器的電

10、氣性能試驗,1.片間短路試驗,片間短路試驗在車完 V形槽以后進行，試驗電路示意圖如圖5-26所示。用兩支試棒，加220V交流電壓于相鄰的換向片上逐次試驗，用燈泡(或電鈴)指示有無短路存在。,2.耐壓試驗,表5-10換向器對地耐壓試驗,5.4塑料換向器的制造工藝,5.4.1塑料換向器的用料5.4.2塑料換向器的制造工藝5.4.3塑料換向器的加強環(huán)5.4.4塑料換向器的質(zhì)量檢查,5.4.1塑料換向器的用料,1)酚醛樹脂玻璃纖維壓塑料。2)聚酰亞胺玻璃纖維壓塑料。,5.4.2塑料換向器的制造工藝,1)稱塑料重量。2)塑料預(yù)熱。3)壓模和換向片組預(yù)熱。4)裝料。5)熱壓。6)烘焙處理。,圖5-30塑料

11、換向器壓模1上壓板2上模3加料模腔4換向器帶壓圈5頂板6下模座7下壓板8模心9螺栓10定位柱,5.4.3塑料換向器的加強環(huán),1)將繞制用模具放到恒溫箱內(nèi)加熱到(1455)，時間不少于1h。2)從恒溫箱內(nèi)取出模具，在模具表面涂上脫模劑浸硅橡膠的甲苯飽和溶液。3)將模具夾在車床或?qū)Ｓ脵C床的主軸上，從模具端頭開始繞制，繞到與擋圈外圓平齊為止。,圖5-31繞制加強環(huán)的模具結(jié)構(gòu)1軸2模心3擋圈4螺母,4)熱固化處理。5)從恒溫箱中取出加強環(huán)和模具，冷卻到室溫后脫模，加強環(huán)即制成。,5.4.4塑料換向器的質(zhì)量檢查,1)外觀檢查。2)超速試驗。3)測絕緣電阻。4)破壞性試驗。低溫試驗，從室溫突然冷卻到-40

12、，檢查塑料換向器的表面有無裂紋；在120130溫度下，換向器破壞時的轉(zhuǎn)速應(yīng)大于2倍額定轉(zhuǎn)速。,5.5緊圈式換向器的制造工藝特點,1.內(nèi)緊圈式換向器的制造,圖5-32內(nèi)緊圈式換向器結(jié)構(gòu)1換向片2鋼緊圈3鋼緊圈絕緣層4套筒絕緣5套筒,2.外緊圈式換向器的制造,圖5-33兩套夾具夾緊換向片1、2錐狀扇形塊3臨時緊圈4錐形環(huán)5、7墊圈6換向片組,5.6集電環(huán)的制造,5.6.1集電環(huán)的分類5.6.2集電環(huán)制造的工藝要點,5.6.1集電環(huán)的分類,集電環(huán)是集電裝置中最重要的部分。例如，旋轉(zhuǎn)磁極式同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子，集電環(huán)中環(huán)的數(shù)目為兩個；異步電動機的繞線轉(zhuǎn)子中，環(huán)的數(shù)目一般為三個。集電環(huán)有各種不同的形式，其主

13、要差別在于它的固定方法；把環(huán)和套筒固定在一起的整體稱為集電環(huán)。集電環(huán)的形式有以下幾種： 1.整體式塑料集電環(huán)2.裝配式集電環(huán)3.支架裝配式集電環(huán)4.熱套在軸上的集電環(huán),1.整體式塑料集電環(huán),整體式塑料集電環(huán)常用酚醛玻璃絲纖維(4330)壓塑料連同三個金屬環(huán)壓制成一個整體，如圖5-36所示。這種集電環(huán)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。主要用于一般用途電動機。,圖5-36整體式塑料集電環(huán),2.裝配式集電環(huán),主要由金屬環(huán)、襯套(薄鋼板彎成的開口套)、襯墊絕緣和套筒組成，如圖5-37所示。襯墊絕緣可采用玻璃布板或塑性云母板。襯墊絕緣一般為0.2mm環(huán)氧酚醛玻璃布板(3240)加若干層0.05mm厚聚酯薄膜組成(薄膜

14、至少兩層，可作為調(diào)整厚度用)，其總厚度應(yīng)比裝配壓縮后的尺寸增加0.150.20mm，以保證裝壓后有一定緊度。,圖5-37裝配式集電環(huán),這種結(jié)構(gòu)形式的集電環(huán)廣泛用于中型電機。,3.支架裝配式集電環(huán),主要由金屬環(huán)、襯套(薄鋼板彎成的開口套)、襯墊絕緣和套筒組成，如圖5-37所示。襯墊絕緣可采用玻璃布板或塑性云母板。襯墊絕緣一般為0.2mm環(huán)氧酚醛玻璃布板(3240)加若干層0.05mm厚聚酯薄膜組成(薄膜至少兩層，可作為調(diào)整厚度用)，其總厚度應(yīng)比裝配壓縮后的尺寸增加0.150.20mm，以保證裝壓后有一定緊度。這種結(jié)構(gòu)形式的集電環(huán)廣泛用于中型電機。,圖5-38支架裝配式集電環(huán),4.熱套在軸上的集電環(huán),這種集電環(huán)的金屬環(huán)直接熱套在包有絕緣層的轉(zhuǎn)軸(或套筒)上，以滿足高電