一种具有抑制换向火花功能的永磁有刷电机的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，具体地，涉及一种能高效抑制换向火花的永磁有刷电机。

背景技术：

随着工业设备伺服控制要求的快速发展和稀土永磁材料的工艺技术提升，依托稀土永磁材料的永磁直流有刷电机是伺服控制系统中的主要部件，稀土永磁直流有刷电机和直流伺服控制器组成的直流驱动系统的系统综合指标和高伺服性、安全性、可靠性以及制造成本成为了推动其技术发展的动力，直流伺服控制技术已经成熟，在系统中稀土永磁直流有刷电机的可靠运行成为系统稳定关键要素，稀土永磁直流有刷电机性能优劣取决于电机在运行过程中换向火花等级大小，如果稀土永磁直流有刷电机在大负载下运行火花等级小，电机的综合性能就优秀，使用寿命也将得到很大延长。

现有技术采用在大型稀土永磁直流有刷电机换向器表面安装气体释放机构，采用气体释放表面释放出导电性小于空气的气体降低和抑制换向火花，但在中小型稀土永磁直流有刷电机中由于电机尺寸小、结构简单而无法采用，中小的稀土永磁直流有刷电机基本不采用抑制方法抑制换向火花，这样一来导致电动机在系统运行过程中换向火花强烈，降低了电机功能和缩短了电机使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种通用性强的、通过将电机电枢中剩余感生能量消耗的方式来抑制换向火花功能的永磁有刷电机。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种具有抑制换向火花功能的永磁有刷电机，包括永磁体N、永磁体S、换向器和电机机座，换向器包括梯形铜片，所述永磁体N和永磁体S的连接处设有磁能消耗装置，所述磁能消耗装置与电机机座连接，磁能消耗装置用于消耗换向剩磁。

本实用新型主要针对稀土永磁有刷电机，稀土永磁材料的磁能积和矫顽力是第一代、第二代普通磁材几倍，在同一绕组下产生的感应电势和换向电势均大为提高，因此稀土永磁电机在负载较大时换向火花等级高，甚至超过2级,对电机运行不利。

通过在磁极极间设置磁能消耗装置，在电机换向时，可通过磁能消耗装置将电枢中剩余感生能量自动消耗，从而抑制换向火花的产生，提高电机各项性能。

进一步地，所述磁能消耗装置包括磁耗极铁芯和安装磁耗极铁芯的磁体卡座，所述磁耗极铁芯设于磁体卡座底部中心，所述磁耗极铁芯上绕裹磁能线包；所述永磁有刷电机中相隔π/p角度的磁能线包之间串联有功率电阻形成磁能消耗回路，其中p为极对数。

具体地，串联的功率电阻可形成一条消耗回路，达到消耗换向剩磁的目的。

进一步地，为便于磁耗极铁芯的装配，所述磁体卡座的横截面为矩形槽状结构。

更进一步地，为使磁体卡座与磁极之间形成良好的接触固定，所述矩形槽状结构的开口端具有与永磁体N、永磁体S的倒角边缘适配的折弯部。

具体地，所述磁体卡座的折弯部用于固定锁紧永磁体，防止永磁体松动。

进一步地，所述磁耗极铁芯包括中间部和对称设于中间部长度方向两端的台阶部，所述台阶部上表面低于中间部上表面。

具体地，所述磁体卡座与磁耗极铁芯中间部等长且端部对应设置，同时该结构便于安装，所述台阶部台阶面面向磁体卡座底部设置。

所述磁耗极铁芯与永磁体等长，且为感应电枢换向剩余磁势，并将能量通过磁能线包消耗在功率电阻上。

进一步地，所述磁体卡座和磁耗极铁芯在对应位置分别设有螺纹孔用于与电机机座螺栓连接。

进一步地，所述梯形铜片的下底面与两个侧面之间具有倒角结构，所述倒角结构可为圆弧状、椭圆弧状或过渡曲线状，所述倒角结构采用角铣加工而成。

具体地，稀土永磁有刷电机采用的是机械换向，换向器是电机的关键部件，换向器是由较多的铜片和云母、绝缘体通过一定方式组合而成，铜片数量与电枢槽成整数倍，电机由电刷输入电流至换向器导致电枢形成磁场后通过永磁体作用旋转起来，一般换向器进行工作面车圆、云母下刻、抛光，来保证电刷在换向器工作面可靠工作，云母下刻后会形成一个矩形槽口，火花形成是在换向器旋转起来一片换向片离开电刷的瞬间，因存在换向电势和尖端击穿放电形成。

本实用新型在用特制专用铣刀具在进行云母下刻时，在完成云母下刻清除的同时将梯形铜片锐边角铣加工为光滑圆过渡面，将尖端放电因素消除掉，抑制换向火花形成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

磁能消耗装置的设置及其磁能线包相互之间的电阻串联方式，降低（消除）了电枢在稀土磁极换向的换向电势，抑制了换向电势发生能力，降低了较大换向火花导致的电磁干扰，降低了换向火花等级，提高了电机控制的精确性，延长电机的使用寿命，同时提升了电机的过载能力；

梯形铜片锐边角铣加工为光滑圆过渡面的设计可有效辅助降低换向火花等级，减少电机换向器、电刷的维修频率，提高电机换向室内的清洁度，优化电机的综合性能，较大提升稀土永磁有刷电机的使用寿命。

附图说明

图1为实施例所述磁体卡座的主视图；

图2为图1视图的右视图；

图3为实施例所述磁耗极铁芯的主视图；

图4为图3视图的右视图；

图5为实施例所述磁能消耗装置的主视图；

图6为图5视图的右视图；

图7为所述磁能消耗装置与磁极及电机机座之间的局部连接主视剖面示意图；

图8为图7视图的右视剖面示意图；

图9为磁能消耗装置的磁能线包之间电阻串联方式示意图；

图10为所述梯形铜片的倒角结构示意图；

图11为图10中I部分的放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例

如图1～8所示，提供一种具有抑制换向火花功能的永磁有刷电机，包括永磁体N11、永磁体S12、换向器13和电机机座14，换向器包括梯形铜片15，永磁体N11和永磁体S12的连接处设有磁能消耗装置2，磁能消耗装置2与电机机座14连接，磁能消耗装置2用于消耗换向剩磁。

多个永磁体N11和永磁体S12相间环设于电机机座14内壁上。

本实施例主要针对稀土永磁有刷电机，稀土永磁材料的磁能积和矫顽力是第一代、第二代普通磁材几倍，在同一绕组下产生的感应电势和换向电势均大为提高，因此稀土永磁电机在负载较大时换向火花等级高，甚至超过2级,对电机运行不利。

通过在磁极极间设置磁能消耗装置2，在电机换向时，可通过磁能消耗装置2将电枢中剩余感生能量自动消耗，即降低或消除电枢在稀土磁极换向的换向电视，抑制换向电势发生能力，从而抑制换向火花的产生和干扰，提高电机各项性能。

磁能消耗装置2包括磁耗极铁芯21和安装磁耗极铁芯的磁体卡座22，磁耗极铁芯21设于磁体卡座22底部中心，磁耗极铁芯21外表面绕裹磁能线包23；永磁有刷电机中相隔π/p角度的磁能线包之间串联有功率电阻R_X24。

如图9所示，本实施例中设置有4个磁能消耗装置，按顺时针方向分别为2A、2B、2C、2D，其中磁能消耗装置2A和2C的磁能线包之间串联功率电阻R_X形成消耗回路，磁能消耗装置2B和2D的磁能线包之间串联功率电阻R_X形成消耗回路，达到消耗换向剩磁的目的，使直流电机在机械换向时基本消除火花产生的换向电势。

为便于磁耗极铁芯21的装配，磁体卡座22的横截面为矩形槽状结构，矩形槽状结构的开口端具有与永磁体N11、永磁体S12的倒角边缘适配的折弯部221，以便使磁体卡座22与磁极之间形成良好的接触固定。

磁耗极铁芯21包括中间部211和对称设于中间部长度方向两端的台阶部212，台阶部212上表面低于中间部211上表面。

磁体卡座22与中间部211等长且端部对应设置，台阶部212台阶面面向磁体卡座22底部设置。

磁体卡座22和磁耗极铁芯21在对应位置分别设有螺纹孔用于与电机机座螺栓连接，具体地为均匀设置两个螺纹孔，两个螺栓即可对磁能消耗装置进行良好固定。

如图10～11所示，为增强换向火花的抑制效果，梯形铜片15的下底面与两个侧面之间设有倒角结构151，具体地，该倒角结构为圆弧状，倒角结构151采用角铣加工而成，角铣出的倒角结构衔接过渡好、光滑度优。

具体地，稀土永磁有刷电机采用的是机械换向，换向器是电机的关键部件，换向器压装在电枢上，主要为较多的铜片和云母均匀排布后采用绝缘材料压塑而成，铜片数量与电枢槽成整数倍，电机由电刷输入电流至换向器导致电枢形成磁场后通过永磁体作用旋转起来，一般换向器进行工作面车圆、云母下刻、抛光，来保证电刷在换向器工作面可靠工作，云母下刻后会形成一个矩形槽口，火花形成是在换向器旋转起来一片换向片离开电刷的瞬间，因存在换向电势和尖端击穿放电形成。

本实用新型在用特制专用铣刀具在进行云母下刻时，在完成云母下刻清除的同时将梯形铜片锐边角铣加工为光滑圆过渡面，将尖端放电因素消除掉，抑制换向火花形成。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。