第5章 换向器与集电环的制造工艺.ppt

1、第5章换向器与集电环的制造工艺,5.1换向器的结构形式5.2换向器的技术要求5.3拱形换向器的制造工艺5.4塑料换向器的制造工艺5.5紧圈式换向器的制造工艺特点5.6集电环的制造,5.1换向器的结构形式,5.1.1拱形换向器5.1.2塑料换向器5.1.3紧圈式换向器5.1.4分段式换向器,5.1.1拱形换向器,图5-1拱形换向器的结构a)螺母紧固1钢质V形压圈2换向片3V形绝缘环4绝缘套筒5钢质套筒6螺母b)螺钉紧固1压圈2绝缘套筒3换向片4V形绝缘环5钢质套筒6螺栓c)螺杆紧固1垫圈2螺杆3V形绝缘环4换向片5绝缘套筒6升高片7钢质V形压圈8钢质套筒,5.1.2塑料换向器,图5-4塑料换向器

2、结构1换向器2塑料3加强环4钢质套筒,5.1.3紧圈式换向器,图5-5紧圈式换向器结构,5.1.4分段式换向器,当换向器直径较大，长度大于500mm时，为防止换向器工作表面呈腰鼓形变形，而将换向器做成多段式结构；各段换向器(片)之间用连接片4连接，最外面两个钢质V形压圈2仍用一套螺杆8拉紧。双段式换向器结构如图5-6所示。,图5-6双段式换向器结构,5.2换向器的技术要求,1)换向器表面应呈规则的圆柱形，直径、长度应符合规定的尺寸公差，直径325mm以下的小型换向器工作表面径向圆跳动不超过0.010.02mm，大中型换向器工作表面径向圆跳动不超过0.030.05mm，工作表面粗糙度应在Ra0.

3、8m以下，不允许有凸片和凹坑。2)换向器端面和轴线保持垂直，端面圆跳动不超过0.10.5mm。3)整个换向器各刷距下的换向片数要分布均匀，图5-7中，n1=n2=n8，允许差一片云母片或差13 14铜片。4)换向片对轴线应平行。,5.2换向器的技术要求,5)换向器的绝缘性能要可靠，片间绝缘和对地绝缘应能承受规定的耐压试验，在长期运行中绝缘性能应保持稳定良好。6)换向片和升高片及电枢绕组的焊接应牢固可靠，运行中不应发生松动和开焊等缺陷。7)换向器各零件应牢固可靠，在运行中不应有松动、脱落等现象。,图5-7各刷距下换向片的均匀分布,图5-8换向片对轴线偏斜差,5.3拱形换向器的制造工艺,5.3.1

4、换向片制造5.3.2升高片及其固定5.3.3换向器云母板和V形绝缘环的制造5.3.4换向器装配,表5-1换向器片的偏斜公差,5.3拱形换向器的制造工艺,图5-9拱形换向器制造的主要工艺过程,5.3.1换向片制造,换向片在电机运行中与电刷接触而导电，同时它又承受旋转产生的离心力，因此要求换向片的材料应具有良好的导电性、导热性、耐磨性、耐电弧性和具有一定的机械强度。电解纯铜(纯度在99.9以上)能满足上述各项要求，采用的较多。近年来也有的采用银铜、镉铜、铬铜、稀土铜合金等材料。换向片材料主要性能见表5-2。,表5-2换向片材料主要性能,5.3.2升高片及其固定,图5-13升高片结构形式,图5-16

5、升高片和换向片磷铜焊接示意图1熔断器2刀开关3大电流变压器4升高片5炭精夹6换向片7水8水箱,5.3.3换向器云母板和V形绝缘环的制造,1.换向器云母板2.V形绝缘环,图5-16V形绝缘环的坯料,图5-17V形绝缘环的截面图,1.换向器云母板,在换向器中云母板与铜片应组成形状稳定的圆柱体。对于片间绝缘材料的要求是厚度均匀，具有一定的弹性，在高温高压作用下具有较小的收缩率，老化较慢，其耐热等级应与电机的耐热等级相适应。换向器装配时不应有较多的胶粘剂流出和个别云母片滑出的现象。它的硬度应合适，加工时不脆裂，最好与铜具有相近似的磨损率。,表5-4经验附加值K,表5-5坯料上切口数,2.V形绝缘环,1

6、)坯料加工。,图5-18扇形坯料尺寸a)扇形坯料b)V形绝缘环,图5-19V形绝缘环与扇形坯料的关系1V形绝缘环2扇形坯料,图5-20V形绝缘环初步成型模1压铁2玻璃纸3云母板4成型模5带子,2)初步成形。,图5-21V形绝缘环的成型模1模套2上模板3V形绝缘环4下模5圆环6圆锥7凸模8脱模垫圈9脱模压板,3)烘压。,5.3.4换向器装配,换向器装配包括的工序很多，如把换向片和云母片排成圆形、进行片间云母的烘压处理、车V形槽、装V形绝缘环及压圈、进行V形绝缘环的烘压处理以及半精车、动平衡、超速等工序。通常把换向片的装配和烘压称为一次装配(片装)；把车过V形槽的铜片组(总装配以前还夹紧在工具压圈

7、内)与V形绝缘环及压圈装在一起，并进行烘压称为二次装配(器装)。下面分别加以介绍。 1.排圆2.冷热压,1.排圆,首先逐片测量换向片和云母片的厚度，并分类存放。排圆时按一个换向片和一个云母片相加其厚度相等的条件，把云母片和换向片间隔排列。要求片数准确，外圆尺寸应在规定的范围内，换向片与换向器轴线平行，升高片要排列整齐，换向器内圆处及升高片端云母片凸出于换向片的高度应一致。,表5-6耐压试验要求,2.冷热压,图5-23圆锥形压紧圈1锥形环2锥状扇形块,表5-7换向器片烘压规范,式中P油压机作用在工具上的轴向压力，N； s换向片侧面积，m2； p换向片间单位面积所需压力，Pa,拱形换向器取3510

8、6Pa，绑环式换向器取60106Pa； 工具锥度角(一般为45)； 摩擦角(一般取15)； 1.11修正系数。,表5-8换向器直径公差,3.车V形槽,换向片和云母片排圆并经烘压处理以后，拆除夹紧工具之前在车床上车出V形槽。车V形槽加工质量要求如下： 1)两端V形槽应保持同轴，同轴度应不大于0.03mm。,图5-24V形槽检查样板,2)V形槽形状要精确，用图5-24所示的样板检查，30锥面不允许有间隙，3锥面容许有0.050.1 mm间隙。,图5-25V形槽加工的装夹方法1螺杆2锥形环3扇形块4换向片组5夹具体6四爪卡盘,3)V形槽表面粗糙度应达到Ra1.6m。,图5-26片间短路试验电路示意图

9、1熔断器2灯泡3开关4试棒,4)换向片间不允许有短路现象。,4.二次装配,二次装配即换向器总装配(或称为器装)。二次装配的任务是把换向器所有零件组装起来，再进行烘压，使换向器成为坚固稳定的整体。装配时应有清洁的工作环境，防止粉尘和杂物进入换向器内部。拧紧螺钉或螺母时，要对称均匀地进行，以保证换向片端面与压圈端面的平行。,表5-9换向器二次装配烘压规范,5.换向器的回转加热(动压及超速试验),1)工作表面线速度大于13ms的换向器。2)可逆转电动机的换向器。3)双段结构的换向器。4)特殊重要的换向器。,图5-27换向器回转加热设备1温度计2换向器3软木板4直流电动机5保温箱,5.3.5换向器的电

10、气性能试验,1.片间短路试验,片间短路试验在车完 V形槽以后进行，试验电路示意图如图5-26所示。用两支试棒，加220V交流电压于相邻的换向片上逐次试验，用灯泡(或电铃)指示有无短路存在。,2.耐压试验,表5-10换向器对地耐压试验,5.4塑料换向器的制造工艺,5.4.1塑料换向器的用料5.4.2塑料换向器的制造工艺5.4.3塑料换向器的加强环5.4.4塑料换向器的质量检查,5.4.1塑料换向器的用料,1)酚醛树脂玻璃纤维压塑料。2)聚酰亚胺玻璃纤维压塑料。,5.4.2塑料换向器的制造工艺,1)称塑料重量。2)塑料预热。3)压模和换向片组预热。4)装料。5)热压。6)烘焙处理。,图5-30塑料

11、换向器压模1上压板2上模3加料模腔4换向器带压圈5顶板6下模座7下压板8模心9螺栓10定位柱,5.4.3塑料换向器的加强环,1)将绕制用模具放到恒温箱内加热到(1455)，时间不少于1h。2)从恒温箱内取出模具，在模具表面涂上脱模剂浸硅橡胶的甲苯饱和溶液。3)将模具夹在车床或专用机床的主轴上，从模具端头开始绕制，绕到与挡圈外圆平齐为止。,图5-31绕制加强环的模具结构1轴2模心3挡圈4螺母,4)热固化处理。5)从恒温箱中取出加强环和模具，冷却到室温后脱模，加强环即制成。,5.4.4塑料换向器的质量检查,1)外观检查。2)超速试验。3)测绝缘电阻。4)破坏性试验。低温试验，从室温突然冷却到-40

12、，检查塑料换向器的表面有无裂纹；在120130温度下，换向器破坏时的转速应大于2倍额定转速。,5.5紧圈式换向器的制造工艺特点,1.内紧圈式换向器的制造,图5-32内紧圈式换向器结构1换向片2钢紧圈3钢紧圈绝缘层4套筒绝缘5套筒,2.外紧圈式换向器的制造,图5-33两套夹具夹紧换向片1、2锥状扇形块3临时紧圈4锥形环5、7垫圈6换向片组,5.6集电环的制造,5.6.1集电环的分类5.6.2集电环制造的工艺要点,5.6.1集电环的分类,集电环是集电装置中最重要的部分。例如，旋转磁极式同步发电机的转子，集电环中环的数目为两个；异步电动机的绕线转子中，环的数目一般为三个。集电环有各种不同的形式，其主

13、要差别在于它的固定方法；把环和套筒固定在一起的整体称为集电环。集电环的形式有以下几种： 1.整体式塑料集电环2.装配式集电环3.支架装配式集电环4.热套在轴上的集电环,1.整体式塑料集电环,整体式塑料集电环常用酚醛玻璃丝纤维(4330)压塑料连同三个金属环压制成一个整体，如图5-36所示。这种集电环结构简单，制造方便。主要用于一般用途电动机。,图5-36整体式塑料集电环,2.装配式集电环,主要由金属环、衬套(薄钢板弯成的开口套)、衬垫绝缘和套筒组成，如图5-37所示。衬垫绝缘可采用玻璃布板或塑性云母板。衬垫绝缘一般为0.2mm环氧酚醛玻璃布板(3240)加若干层0.05mm厚聚酯薄膜组成(薄膜

14、至少两层，可作为调整厚度用)，其总厚度应比装配压缩后的尺寸增加0.150.20mm，以保证装压后有一定紧度。,图5-37装配式集电环,这种结构形式的集电环广泛用于中型电机。,3.支架装配式集电环,主要由金属环、衬套(薄钢板弯成的开口套)、衬垫绝缘和套筒组成，如图5-37所示。衬垫绝缘可采用玻璃布板或塑性云母板。衬垫绝缘一般为0.2mm环氧酚醛玻璃布板(3240)加若干层0.05mm厚聚酯薄膜组成(薄膜至少两层，可作为调整厚度用)，其总厚度应比装配压缩后的尺寸增加0.150.20mm，以保证装压后有一定紧度。这种结构形式的集电环广泛用于中型电机。,图5-38支架装配式集电环,4.热套在轴上的集电环,这种集电环的金属环直接热套在包有绝缘层的转轴(或套筒)上，以满足高电