一种直流电机径向平面换向器结构的制作方法

1.本发明涉及直流电机技术，尤其涉及一种直流电机径向平面换向器结构技术。


背景技术：

2.直流电机(直流电机既可以当直流电动机用，也可以当直流发电机用，直流电动机、发电机可以互相转换。)通过换向器与电刷的摩擦接触，以实现交流电与直流电的互相转换。直流电动机由于具有良好的启动、制动和调速性能，广泛应用于对启动或调速性能要求较高的场合。
3.现在的直流电机换向器换向工作面都是在电机的轴向曲面上。直流电机的电流换向由于受到电磁、机械、电热、电化学的影响，换向过程中会在电刷与换向片之间产生火花，长时间的使用，换向片磨损、灼蚀出现的沟槽，影响到换向器与电刷工作面的接触，就要对换向器进行修复。通常的修复方法是在车床上对换向片表面进行精车，车出光滑的圆弧面。
4.轴向换向器曲面经过精车削修复后，换向片的外径几何尺寸就变小了，而电刷的工作接触面是固定不变的，致使电刷工作面下跨越的换向片相比修复前增多，使得换向回路内存在的短路电流增大，结果是直流电机负载电流减小，直流电机的电磁功率下降，直流电机的机械特性变软；换向回路内存在的短路电流增大也导致换向器与电刷中间会产生更强烈的火花，并且，强烈的火花会使换向片磨损、灼蚀更快，换向片磨损、灼蚀出了沟槽又要进行车削修复，这样缩短了直流电机的维修周期，产生恶性循环，加速了直流电机的报废，严重影响了直流电机的机械性能、可维修性以及使用寿命。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：直流电机轴向换向工作面换向器可维修性差的问题。现存的直流电机轴向曲面工作面换向器磨损、灼蚀后经过修复，不能还原到电机设计的额定性能，并且是每维修一次，机械特性递减一次，加速了直流电机的报废。
6.本发明发明解决其技术问题所采用的技术方案是：设计出以电机径向平面为换向器工作面的换向器。换向片的截面为扇形。
7.按上述方案，设计电机径向电刷架。
8.按上述方案，根据扇形换向片截面，设计扇形电刷面。设计扇形电刷握。发明原理
9.本发明的原理：理想的直流电机换向模式是，在电机换向过程中任一瞬间，电刷的前边沿(换向片刚进入电刷的一侧)、后边沿(换向片离开电刷的一侧)电流密度相等，即电刷的电流密度是均匀的，因而电刷下没有换向火花发生。现实实际的情况是，电机运行时，3～4个绕组电流通过换向片、电刷同时换向，电刷的前边沿、后边沿电流密度分布并不均匀。换向片进入或离开电刷时，绕组内短路电流并不为零，绕组内的电磁能将以火花形式释放，于是前刷边沿或后刷边沿会产生换向火花；电刷下跨越的换向片越多，电刷的前边沿、后边沿电流密度分布越不均匀，绕组内短路电流就越大，换向火花就越大，电机功率下降越多。
大的换向火花加剧了换向片与电刷的磨损、灼蚀，换向片磨损、灼蚀出的沟槽深了就要通过精车恢复平滑面，电刷磨损到一定程度要更换新的。由于本发明的换向器工作面在直流电机直径方向平面上，电刷下跨越的换向片不会因为维修车削而改变，也就是说电刷工作面下跨越的换向片相对修复前不会增多，因此，在直流电机工作过程中，换向回路内存在的短路电流不会因为维修而增大，直流电机额定的负载电流不会减小，直流电机的电磁功率不会下降，直流电机的机械特性不会变软，能够实现直流电机换向器经过维修后的机械特性不变。同时，换向回路内存在的短路电流不变大，换向器与电刷之间不会产生比修复前强烈的换向火花，小的换向火花不会使换向片磨损、换向片灼蚀、电刷磨损更快。
10.本发明产生的有益效果是：1、直流电机径向平面工作面换向器，提升了直流电机换向器的可维修性，延长了直流电机的维修周期，可以延长直流电机的使用寿命。2、电机径向工作面换向器，换向片与电刷工作面是平面接触，每次更换电刷，不需要对电刷工作面进行研磨，(在直流电机轴向上的换向器，换向片与电刷工作面是弧面接触，而电刷出厂时的工作面是平面的，每次更换电刷，都需要对电刷工作面进行研磨，使之磨出圆弧面，使之与换向片圆弧面相吻合，以保证最良好的接触。)节约了时间，提高了效率，延长了电刷使用寿命。
11.根据上述特征，本发明实现了延长直流电机的维修周期，提高了直流电机的可维修性，延长了直流电机使用寿命。
附图说明
12.下面是本发明的直流电机直径方向上平面工作面换向器结构示意图，附图中：图1直流电机径向平面换向面示意图；图中：1-扇形换向片，2-外绝缘保护套， 3-云母片，4-内衬绝缘保护套。图2直流电机径向平面换向面扇形换向片示意图图3直流电机径向平面换向面电刷图；图中：1-电刷握，2-电刷。
具体实施方式
13.根据本发明的直流电机径向工作面换向器技术方案进行：(1)直流电机径向工作面换向器设计，结合各种规格直流电机的结构尺寸，根据直流电机的额定电流，确定扇形换向片的负载电流，根据换向片的负载电流，确定换向片的截面、绕组与换向片连接片的截面，根据换向片的截面、换向片的个数，列方程解出换向片的内径、内径弧长、外径、外径弧长、厚度等尺寸；根据扇形换向片的外形尺寸，设计换向片外绝缘保护套、内衬绝缘保护套。(2)根据换向器各分部设计的图纸，加工制造换向器各部件；对加工成的换向器部件进行组装；将组装成的换向器安装到电机上；(3)扇形电刷设计，结合各种规格换向片的尺寸，电机的额定负载电流，设计相应规格的扇形电刷的外径、外径弧长、下底、高、厚度等尺寸(4)电刷架设计，结合各种规格电机的右端盖结构尺寸，设计径向电刷架；结合扇形电刷外形尺寸，设计扇形电刷握。
14.应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。


技术特征：
1.一种直流电机径向平面工作面换向器结构，其特征在于，所述换向器的换向工作面在电机径向平面上。2.根据权利要求1所述的一种直流机电径向平面工作面换向器结构，其特征在于，所述换向电刷的工作面截面是扇形的。3.根据权利要求1所述的一种直流电机径向平面工作面换向器结构，其特征在于，所述电刷的刷握是扇形电刷握。4.根据权利要求1所述的一种直流电机径向平面工作面换向器结构，其特征在于，所述对所有直流电机采用径向平面工作面换向结构，都会产生有益的效果。

技术总结
本发明涉及一种直流电机换向器结构。传统直流电机换向器的换向工作面在轴向曲面上，本发明的直流电机换向器的换向工作面在径向平面上。换向器在使用过程中，换向片工作面会磨损、灼蚀出沟槽。本发明的径向平面换向器工作面经过维修车削后，电刷工作面下跨越的换向片相对修复前不会改变，因此电刷的前边沿、后沿边电流密度分布不会因维修而改变，在电机工作过程中换向回路内存在的短路电流不会因为维修而增大，直流电机额定负载电流不会因为维修车削而减小，直流电机的电磁功率不会下降，直流电机的机械特性不会因为维修车削而变软，能够实现直流电机换向器经过维修后的机械特性不变。同时，换向回路内存在的短路电流不会因为维修而变大，换向器与电刷之间不会产生比修复前强烈的换向火花，小的换向火花不会使换向片磨损、换向片灼蚀、电刷磨损更快。本发明发明实现了延长直流电机的维修周期，提高了直流电机的可维修性，延长了直流电机使用寿命。延长了直流电机使用寿命。延长了直流电机使用寿命。


技术研发人员：苑新建
受保护的技术使用者：苑新建
技术研发日：2022.03.01
技术公布日：2022/5/25