《电机制造工艺学 教学课件 ppt 作者 胡志强 第五章 换向器与集电环的制造工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机制造工艺学 教学课件 ppt 作者 胡志强 第五章 换向器与集电环的制造工艺（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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
2、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
3、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Ra0.8m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
4、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 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、
5、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 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5-16 V形绝缘环的坯料,图5-17 V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
6、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)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5-19 V形绝缘环与扇形坯料的关系 1V形绝缘环 2扇形坯料,图5-20 V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5-21 V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
7、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
8、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35106Pa，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5-24 V形槽检查样板,2)V形槽形
9、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5-25 V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 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
10、。,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
11、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
12、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，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
13、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
14、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
15、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，以满足高电压、大电流和离心力作用下运行可靠的要求。这种集电环主要用于高速大型电机。汽轮发电机中，集电环就直接热套在转子轴上，如图5-39所示。,图5-39 汽轮发电机集电环,5.6.2 集电环制造的工艺要点,在集电环中，金属环、套筒和引出线头是最基本的构件。不同形式的集电环中，这三个基本构件的制造基本上是相同的。 在电机运行中，依靠电刷和金属环的良好接触，而把转子和外电路连接起来。作为导电用的金属环，必须有良好的导电性能，同时必须有良好的耐磨性和硬度。,
