线绕盘式直流电机及其电枢制造.doc

线绕盘式直流电机及其电枢制造线绕盘式一一_.直流电机及其电枢制造杨品黄线绕盘式直流电机是无铁芯电枢电机之一.它最早出现在l971年美国专利,但当时尚无实用阶段的技l术报告.由于新材料的使用和工艺方法的发展,日本在世界上最早使该电机工业化生产获得成功.在我I血于航天工业需要,我所于76年研制成功第一代线绕盘式电机,并由于它的优异特性,收到了极好的实用效果.之后,由于各类家甩电器和工农业用电器的开发和发展,尤其是电力助动自行车的迅速发展,对于线绕盘式电机的需求量猛增,促使其在80年代有很大发展.也由于我国化工材料的发展和电枢加工工艺的改进,近年来,线绕盘式直流电机生产得到迅速发展.一,线绕盘式直流电机特性无铁芯电枢电机,可利用它的快速控制特性,使用在各种工业部门中,其中线绕盘式直流电机的结构和特性,尤能满足在频繁起动,制动以及过载情况下所引起的过于严酷的电气和高l使用条件.线绕盘式电机与其它无铁芯电枢电机相比,有独特之处(表.囊1三种无跌芯电抠电机之比较性船线绕电机印刷电机丰l=形电机良率e2%5O5沮升506075嗓音53dBsOdB6Sd尺寸(dxB)1O05.6l29x695Bx94.7重量70Og900g70Ogt线绕盘式电机不但以其超薄形结梅着称,且兼有无铁芯电枢电机和有铁芯电枢电枢之优良特性,即t1.具有超薄形结拘,尤适用于轴向空闻紧凑的场合使用.2.起动力矩大,机械特性硬,过载能力高.3.控制特性优良.由于铁芯,电枢惯量小,电癌影响小,控制响应好,对于控制厨路设计非有利.4.经得起频繁起动,制动,其炭剧寿命长,可达有铁芯电枢电机的2倍.5.出力大,效率高.导休占空率高,可获得高出力,采用无铁芯永磁鳍梅,电机无铁耗和澈磁损耗,效率大约是有铁芯的1.2倍.6.其它:重量轻,成本低.轻负荷对噪音和振动小,随负载变化所引起的转速变化小.二,电机结构组成线绕盘式电机的主要零部件有t机壳,端扳(粘有磁钢,盘式电枢(含换向器,转轴等),埠j架(含炭尉),轴承等(图l>.气隙中的磁通方向不同与传统永磁电?23机,其与电枢轴同向在电枢单侧或两侧的机壳与端板上粘有磁铡.磁钢一般采用廉价的铁氧体永磁材I,在要求高出功比的施机中,采用稀土磁钢,但价格较高.电枢结构是该类电机的最大特色,也是电机命名的依据所在.芝是由称之为自牯性的漆包线绕制的盘式电枢绕组与换向器,轴套(转轴)以热同性树脂包封形成坚固的一体化盘式电枢.其换向器可以是平面式的,也可以是柱面式的(图2).电枢转轴可以在树脂包封前敖入模具一体形成,也可成形后压入轴套内.(b)台柱面按内器之电褪图2电枢结构1一绕【2一成型树脂l0一挑器i4一轴鸾.三,电辑蔓制造方法电枢结构确定丁其制造方法不同于传统有铁芯电机1.电枢基本制造方法也枢基本构造已示于图2,它是用自粘?24?性漆包线做成单个线圈,把所需线圈沿圆肼按等节距排列成一蹦,然后按要求把线圈端线连接到换向器上,再衬以辅助材料,最后以热固性树脂包封绕组,形成一个复合结构的盘式电枢(或称电枢盘),其流程图如下:单个线圈制造一线圈排列成绕组一焊接换向器压轴套及衬以辅助材料一树脂包封一装配加工.在单个线圈制造过程中,使用自粘性漆包线是考虑到提高工作效率.自粘性漆包线也应具备必要的耐热性以保证电枢的成品牢以及电枢的可靠性一般用通电加热方法,使自粘性漆包线的外法自粘层熔融,导致线圈匝间粘合,形成固定形状的单个线圈.把加工好的电枢绕组,送入预热过的模腔内,然后在加热加压下,把包封树骆注入模腔内,将绕组包封为一体,形成一个坚固的电枢盘.这种电枢,导体的对地绝缘并不依赖于包封树脂的绝缘性能优劣,只取决于换向器塑料对地(轴套或轴)绝缘是否可靠.所以,只要换向器(片)对地绝缘可靠,线绕盘式电枢的绕组对地绝缘必然可靠这与有铁芯直流电枢不同,它的对地绝缘不但依赖于换向器绝缘是否可靠,还有赖于浸溃漆(或包封树脂)及槽衬的绝缘可靠程度.电枢盘成型过程图如下:一目一堡Ij一量两西成型材料1计量(刊热i)目前国内一般采用二种成型树脂:固态成型树脂和液态成型树脂.成型方法可分三种:漉注法,压力凝胶法嚣称PG法)模压法.液卷树脂成型材辩主要用于浇注法和PG珐,固态树脂成型材私宅要用于模压法.怛H前舀内盘式电枢生产上用的,主要是t?G法和模压法(浇注法己很少采用).前者材料已B配套,已普遍用于生产,在盘式电机发展过程中,超过重要作用,但工艺上较繁杂.后者材料配套目前有一定困难,但工艺简便,效率高,适于大批量生产.随着材料配套工作的改善,将成为以后盘式电枢的主要成型方式.2.电枢主要材料这里讲的主要是自粘性漆包线及包封材料.换向器等零部件不在讨论范围之内.C1)自粘性漆包线自粘性潦包线指的是用它绕制的线圈,可以通过烘焙加热或通电加热,使外涂粘结层熔融,相互作用,冷却后线圈匝间自行粘合,硬结成型的一种漆包线.所采用的自粘性漆包线应满足下列条件t1)具有优良的操作性能.2,在电枢加工过程中,有受好粘结力.3)与成形材料有好的相容性.4)具有B级或F级的耐热寿命.国产聚酸为基和聚酸亚胺为基外涂自粘层的自粘性漆包线性(允别简称为QzN和QZYN满足上述要求.(2)包封树脂一般所使用的包封树脂均属于热固性的,很少使用热塑性树脂.PG祛所使用的包封树脂,主要是由环氧树脂,固化剂(多数以酸酐为主),填料及促进剂配制而成,所以是呈液态(粘流态,的成型树脂,利用专用设备,在热和压力的双重作用下,可方便地注入成型模腔,并在加热和压力的继续作用下,与绕组一起形成一坚硬整体.模压法则是使用室温下呈固态的成型树脂,这种树脂在热的作用下,温度升高开始熔融,随即粘度下降,直到粘度变为最小,由于树脂间进行亿学反应,枯度又开始升高,这时随即失去流动性,最后也形成坚硬的整体(图3).模压法使用热压机床,圈3热珂性朔料加热列的粘废变化使树脂在高温下被压入模脾,利用树脂的牯度变化和固化特性,方便地与绕组一起形成盘式电枢.目前,国内主要使用的热固性塑有DAP及环氧塑封料.由于正确地选择电枢材料,辅以合适的加工工艺,使其不但有较高的生产效率,而且电枢成品率可达98以上.四,电枢盘的可靠性1.绕组对地绝缘(常态),应1OOMQ,实测为500MQ.一2.绕组对地应承受500HZ,500V正弦,渡电压1分钟不击穿,实测合格.3.电枢盘置于一40-+3C低温箱内保温3小时,立即取出,电枢应无开裂,实测合格.4.电枢盘置于1302的高温箱中保温3小时,测量绝缘电阻5MQ,取出箱外按复试电压375V进行绝缘介电强度试验,应不击穿,电枢应无开裂.测试结果高温绝缘电阻500MQ,无击穿,无开裂.5.振频lOHZ,4OHZ,双幅1.5ram,150HZ,2.5g共振动3小时,三方向,三频一率时间均分,试验结束后,电枢无开裂,实测合格.6.冲击加速度7g,脉宽l216ms,冲击400010次,三方向次数均分,冲击重复频率8O100次/分,脉冲渡形近似半正弦波,试验绪果电枢应无开裂.实测结果合格.7.温度402C,相对湿度952,96/J.时后在箱内测绝缘电阻1M0,取出?25?箱外按复试电压375V绝缘介电强度试验应不击穿,电枢应无开裂.实测结果:绝缘电阻40500MQ|绝缘介电强度t合格.电枢盘无开裂t合格.以上为以四种配方,采用模压法加工的十二个电枢盘,所作型式试验结果.以PG法加工的电枢盘,也可得到类似的可靠性.五,电机的可靠性以模压法加工之三台电枢,装置三台电机,按地面环境条件I级型斌试验,均获得良好性能.技术要求o155157辐定电瘴,10A8.68,48.6龋兜转速350O?00rpm365436203642输出功率13149.9148.5149.拙率60%727372(上接第34而)普通碳膜电阻,其阻值为1.2kfl,则Rt=RTR=380Q1,2kQ=288.6Q型式试验缮束后检查数据:输出转矩4000t-400g?cm时,试验结果如下表=六,结语线绕盘式直流永磁龟机,是七十年代发展起来的一种微特电机新品种,由于其具有优良的综合技术指标,它既能作驱动电机用,又能在伺服系统中作执行元件用.在工业,农业,计算机外部设备和日用,家用电器方面都有广泛应用领域.所美,日,英,西德,法,加拿大,意大利及荷兰等国都在竞相研制和生产.但在国内至今产品不多,应用不够广泛,仅作为汽车风扇电机,电动自行车电机形成批量生产.因此,提高电机功率,扩大新品种,拓宽应用范围,采用价值工程分析方法改进结构,完善工艺及装备,稳定产品质量使其适于批量高效生产将是今后工作的努力方向.一并联后,Rt电阻仍呈正温度系数变化.经测试,其温度特性和转速随时间变化特性如表2.温度特性转连随时间变化特性电机霸号低温特性高温特性常速高速常速高速常建商建,一o.拈一313-bO.88+4.66一0.194-0.912一D.69一2.444-1.06+4.63一0.13i4-1.口03一0.56一2:814-1.3l+4.31O.13+0:4一o.69一2.81+0.44+4.22一O.13+L口0平均值一o.67一2