直流電機換向器及制作方法和直流電的制造方法
【專利摘要】一種直流電機換向器，包括換向片、云母片、至少兩個合金環(huán)、軸套，換向片上設(shè)置與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的固定孔，合金環(huán)的表面上設(shè)置有絕緣層，每個合金環(huán)對應(yīng)穿過換向片上的一個固定孔，以使換向片與合金環(huán)相對固定，云母片上設(shè)置有與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的卡槽，云母片設(shè)置在相鄰的兩個換向片之間，且云母片的每個卡槽卡在對應(yīng)的合金環(huán)上。安裝有換向片、云母片的合金環(huán)套設(shè)在軸套的外表面上，且在安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套之間的間隙中填充絕緣樹脂，以將安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套相對固定，軸套的內(nèi)表面上設(shè)置有用于與電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸相對固定的鍵槽。本發(fā)明還提供一種直流電機換向器制作方法和直流電機。
【專利說明】直流電機換向器及制作方法和直流電機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及直流電機【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種直流電機換向器及制作方法和直流 電機。

【背景技術(shù)】
[0002] 換向器是直流電機上為了能夠讓電機持續(xù)轉(zhuǎn)動下去的一個部件。當(dāng)線圈通過電流 后，在磁場的作用下，通過吸引和排斥力轉(zhuǎn)動，當(dāng)它轉(zhuǎn)到和磁鐵平衡時，原來通著電的線圈 對應(yīng)換向器上的觸片就與電刷分離開，而電刷連接到符合產(chǎn)生推動力的那組線圈對應(yīng)的觸 片上，這樣不停的重復(fù)下去，直流電動機就轉(zhuǎn)起來了。
[0003] 現(xiàn)有的直流電機換向器不管是壓塑系列還是拱形系列，每片換向器都是使用鉤掛 的方式固定在圓環(huán)上，這種方法對于低速運行或無瞬時超高速運行的直流電機完全可以滿 足要求。但是，在超出數(shù)倍電機額定轉(zhuǎn)速的情況下，如礦用的電平車直流牽引電機在下坡時 很容易超速，由于直流電機的換向器的機械強度小、耐高速能力差，致使直流電機的換向器 被甩爛，進而導(dǎo)致定子、轉(zhuǎn)子、刷架等部件損壞，嚴重影響煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，有必要提供一種機械強度大、耐高速的直流電機換向器。
[0005] 還有必要提供一種直流電機換向器制作方法。
[0006] 還有必要提供一種采用上述直流電機換向器的直流電機。
[0007] -種直流電機換向器，包括換向片、云母片、至少兩個合金環(huán)、軸套，換向片上設(shè)置 與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的固定孔，合金環(huán)的表面上設(shè)置有絕緣層，每個合金環(huán)對應(yīng)穿過換向 片上的一個固定孔，以使換向片與合金環(huán)相對固定，合金環(huán)之間相互平行且不在同一水平 面內(nèi)，云母片上設(shè)置有與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的卡槽，云母片設(shè)置在相鄰的兩個換向片之間， 且云母片的每個卡槽卡在對應(yīng)的合金環(huán)上。安裝有換向片、云母片的合金環(huán)套設(shè)在軸套的 外表面上，且在安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套之間的間隙中填充絕緣樹脂，以將安 裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套相對固定，軸套的內(nèi)表面上設(shè)置有用于與電機轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)軸相對固定的鍵槽。
[0008] -種直流電機換向器制作方法，包括如下步驟： 對梯形銅排沖斷成型，以獲得換向片，其中，換向片上沖設(shè)有預(yù)定數(shù)目的固定孔； 在合金環(huán)的表面上設(shè)置絕緣層； 在合金環(huán)上開設(shè)卡入口，將換向片從合金環(huán)的卡入口卡入，以使換向片的固定孔與合 金環(huán)的穿入端部相正對，并使合金環(huán)的穿入端部穿過換向片的固定孔后將卡入口焊接，并 在合金環(huán)的卡入口焊接處設(shè)置絕緣層； 在云母片上開設(shè)預(yù)定數(shù)目的卡槽； 將云母片設(shè)置在相鄰的兩個換向片之間，且云母片的每個卡槽卡在對應(yīng)的合金環(huán)上； 將安裝有換向片、云母片的合金環(huán)套置在軸套的外表面上； 在安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套之間的間隙中填充絕緣樹脂，以將安裝有換 向片、云母片的合金環(huán)與軸套相對固定。
[0009] -種直流電機，包括定子、轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括嵌繞有電樞繞組的轉(zhuǎn)子鐵芯、連接所述 電樞繞組的直流電機換向器、貫通所述轉(zhuǎn)子鐵芯和所述換向器的旋轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)子以所述旋 轉(zhuǎn)軸為中心自由旋轉(zhuǎn)地配置在所述定子內(nèi)。直流電機換向器包括換向片、云母片、至少兩 個合金環(huán)、軸套，換向片上設(shè)置與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的固定孔，合金環(huán)的表面上設(shè)置有絕緣 層，每個合金環(huán)對應(yīng)穿過換向片上的一個固定孔，以使換向片與合金環(huán)相對固定，合金環(huán)之 間相互平行且不在同一水平面內(nèi)，云母片上設(shè)置有與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的卡槽，云母片設(shè) 置在相鄰的兩個換向片之間，且云母片的每個卡槽卡在對應(yīng)的合金環(huán)上。安裝有換向片、云 母片的合金環(huán)套設(shè)在軸套的外表面上，且在安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套之間的 間隙中填充絕緣樹脂，以將安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套相對固定，軸套的內(nèi)表面 上設(shè)置有用于與電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸相對固定的鍵槽，軸套套設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸上，通過鋼鍵條將直 流電機換向器與旋轉(zhuǎn)軸相對固定，換向片與電樞繞組焊接。
[0010] 上述直流電機換向器及制作方法和直流電機，換向片上設(shè)置與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng) 的固定孔，每個合金環(huán)對應(yīng)穿過換向片上的一個固定孔，以使換向片與合金環(huán)相對固定，合 金環(huán)之間相互平行且不在同一水平面內(nèi)，云母片上設(shè)置有與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的卡槽，云 母片設(shè)置在相鄰的兩個換向片之間，且云母片的每個卡槽卡在對應(yīng)的合金環(huán)上。由于換向 片環(huán)套在合金環(huán)上，且合金環(huán)套設(shè)在軸套上，如此增大了換向片與合金環(huán)接觸面積，使得換 向片的受力分散，換向片不易變形，以至損壞合金環(huán)上的絕緣層，進而提高了換向器的機械 強度，上述直流電機換向器及制作方法和直流電機比傳統(tǒng)鉤掛方式的抗離心力損壞的能力 大大增強，如額定轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)的鏟車直流牽引電機下坡時的超速常常甩爛換向器，經(jīng)多次 測試發(fā)現(xiàn)原裝結(jié)構(gòu)的換向器3300轉(zhuǎn)/分（2. 2倍額定轉(zhuǎn)速)就出現(xiàn)損壞問題，而本發(fā)明制作 的直流電機換向器轉(zhuǎn)速達到6300轉(zhuǎn)/分時仍未出現(xiàn)損壞問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 附圖1是一較佳實施方式的直流電機換向器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 附圖2是圖1中換向片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 附圖3是圖1中換向片的另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 附圖4是圖1中云母片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 附圖5是具有卡入口的合金環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 附圖6是卡入口焊接后的合金環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖中：直流電機換向器10、換向片11、固定孔110、固定槽111、云母片12、卡槽 120、合金環(huán)13、絕緣層130、卡入口 131、軸套14。

【具體實施方式】
[0018] 如圖1至圖4所示，直流電機換向器10包括換向片11、云母片12、至少兩個合金 環(huán)13、軸套14。
[0019] 換向片11上設(shè)置與合金環(huán)13數(shù)量相對應(yīng)的固定孔110,合金環(huán)13的表面上設(shè)置 有絕緣層130,每個合金環(huán)13對應(yīng)穿過換向片11上的一個固定孔110,以使換向片11與合 金環(huán)13相對固定，合金環(huán)13之間相互平行且不在同一水平面內(nèi)。其中，請同時參看圖5及 圖6,合金環(huán)13上開設(shè)有卡入口 131，換向片11從合金環(huán)13的卡入口 131卡入，以使換向 片11的固定孔110與合金環(huán)13的端部相正對，并使合金環(huán)13的端部穿過換向片11的固 定孔110后將卡入口 131焊接，以使換向片11套在合金環(huán)13上且相對固定；合金環(huán)13的 表面上設(shè)置的絕緣層為絕緣帶。換向片11為"L"形，換向片11采用梯形銅排沖斷成形獲 得，換向片11的橫向部比換向片11的堅向部長，固定孔110開設(shè)在換向片11的橫向部上， 固定孔110的數(shù)量根據(jù)換向器的實際需要來確定，例如固定孔110的數(shù)量可為2至6個；換 向片11的堅向部上設(shè)置有用于與電樞繞組連接的固定槽111，電樞繞組的導(dǎo)線端嵌在固定 槽111中以實現(xiàn)直流電機換向器10與電樞繞組的連接。
[0020] 云母片12上設(shè)置有與合金環(huán)13數(shù)量相對應(yīng)的卡槽120,云母片12設(shè)置在相鄰的 兩個換向片11之間，且云母片12的每個卡槽120卡在對應(yīng)的合金環(huán)13上。
[0021] 安裝有換向片11、云母片12的合金環(huán)13套設(shè)在軸套14的外表面上，且在安裝有 換向片11、云母片12的合金環(huán)13與軸套14之間的間隙中填充絕緣樹脂，以將安裝有換向 片11、云母片12的合金環(huán)13與軸套14相對固定，軸套14的內(nèi)表面上設(shè)置有用于與電機轉(zhuǎn) 子的轉(zhuǎn)軸相對固定的鍵槽。
[0022] 上述直流電機換向器10應(yīng)用在直流電機中，以使直流電機更加可靠的持續(xù)轉(zhuǎn)動。 具體的講：直流電機包括定子、轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括嵌置有電樞繞組的轉(zhuǎn)子鐵芯、連接有所述電 樞繞組的換向器、貫通所述轉(zhuǎn)子鐵芯和所述換向器的旋轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)子以所述旋轉(zhuǎn)軸為中心 自由旋轉(zhuǎn)地配置在所述定子內(nèi)。直流電機換向器10的軸套14套設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸上已將直流電 機換向器10與旋轉(zhuǎn)軸相對固定，換向片11與電樞繞組以焊接方式固定連接。
[0023] 進一步的，本發(fā)明還提供一種直流電機換向器制作方法，該直流電機換向器制作 方法包括如下步驟： 步驟S300,對梯形銅排沖壓成型，以獲得換向片，其中，換向片上沖設(shè)有預(yù)定數(shù)目的固 定孔。在本實施方式中，換向片為"L"形，換向片的橫向部比換向片的堅向部長，固定孔開 設(shè)在換向片的橫向部上，固定孔的數(shù)量根據(jù)換向器的實際需要來確定，例如固定孔的數(shù)量 可為2至6個；換向片的堅向部上設(shè)置有用于與電樞繞組連接的固定槽，電樞繞組的導(dǎo)線端 嵌在此槽中以實現(xiàn)直流電機換向器與電樞繞組的連接。
[0024] 步驟S302,在合金環(huán)的表面上設(shè)置絕緣層。具體為：在合金環(huán)的表面上纏繞絕緣 帶。
[0025] 步驟S303,在合金環(huán)上開設(shè)卡入口，將換向片從合金環(huán)的卡入口卡入，以使換向片 的固定孔與合金環(huán)的穿入端部相正對，并使合金環(huán)的穿入端部穿過換向片的固定孔后將卡 入口焊接，并在合金環(huán)的卡入口焊接處設(shè)置絕緣層。
[0026] 步驟S304,在云母片上開設(shè)預(yù)定數(shù)目的卡槽。
[0027] 步驟S305,將云母片設(shè)置在相鄰的兩個換向片之間，且云母片的每個卡槽卡在對 應(yīng)的合金環(huán)上。
[0028] 步驟S306，將安裝有換向片、云母片的合金環(huán)套設(shè)在軸套的外表面上。
[0029] 步驟S307,在安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套之間的間隙中填充絕緣樹脂， 以將安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套相對固定。
[0030] 上述直流電機換向器及制作方法和直流電機，換向片上設(shè)置與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng) 的固定孔，每個合金環(huán)對應(yīng)穿過換向片上的一個固定孔，以使換向片與合金環(huán)相對固定，合 金環(huán)之間相互平行且不在同一水平面內(nèi)，云母片上設(shè)置有與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的卡槽，云 母片設(shè)置在相鄰的兩個換向片之間，且云母片的每個卡槽卡在對應(yīng)的合金環(huán)上。由于換向 片環(huán)套在合金環(huán)上，如此使得換向片的受力分散，保證換向片不會受到損壞且合金環(huán)有套 設(shè)在軸套上，進而提高了換向器的機械強度，可比傳統(tǒng)的各種鉤掛式結(jié)構(gòu)提高數(shù)倍抗離心 力損壞能力，使得超速易損的問題得以解決。在實際的使用對比過程中：上述直流電機換向 器10,可車削量和磨損量是其他傳統(tǒng)換向器的3倍以上，抗高速損壞能力增強，正常運行壽 命比傳統(tǒng)做法的換向器延長數(shù)倍，例如某種電瓶鏟車直流電機車削兩三次后的進口原裝換 向器超速到2. 2倍額定轉(zhuǎn)速，達到3300轉(zhuǎn)/分，就開始有損壞的跡象：當(dāng)達到3倍的超速時 原裝換向器全部損壞，而在上述直流電機換向器10車削量是上述原裝直流電機換向器車 削量的3倍時，上述直流電機換向器10的轉(zhuǎn)速達到6300轉(zhuǎn)/分仍未發(fā)現(xiàn)損壞，選用20個 嶄新的上述直流電機換向器10在4. 2倍額定轉(zhuǎn)速（6300轉(zhuǎn)/分）實驗條件進行測試，均未 發(fā)生損壞現(xiàn)象，這樣的超速能力完全可以滿足下坡操作容易超速的使用情況，按本方法制 作投入使用的幾臺電機，一年后無一臺發(fā)生甩爛問題。
【權(quán)利要求】
1. 一種直流電機換向器，其特征在于：換向片、云母片、至少兩個合金環(huán)、軸套，換向片 上設(shè)置與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的固定孔，合金環(huán)的表面上設(shè)置有絕緣層，每個合金環(huán)對應(yīng)穿 過換向片上的一個固定孔，以使換向片與合金環(huán)相對固定，合金環(huán)之間相互平行且不在同 一水平面內(nèi)，云母片上設(shè)置有與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的卡槽，云母片設(shè)置在相鄰的兩個換向 片之間，且云母片的每個卡槽卡在對應(yīng)的合金環(huán)上；安裝有換向片、云母片的合金環(huán)套設(shè)在 軸套的外表面上，且在安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套之間的間隙中填充絕緣樹脂， 以將安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套相對固定，軸套的內(nèi)表面上設(shè)置有用于與電機 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸相對固定的鍵槽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機換向器，其特征在于：合金環(huán)上開設(shè)有卡入口，換向 片從合金環(huán)的卡入口卡入，以使換向片的固定孔與合金環(huán)的端部相正對，并使合金環(huán)的端 部穿過換向片的固定孔后將卡入口焊接，以使換向片套在合金環(huán)上且相對固定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機換向器，其特征在于：合金環(huán)的表面上設(shè)置有絕緣 層為絕緣帶。
4. 一種直流電機換向器制作方法，包括如下步驟： 對梯形銅排沖斷成型，以獲得換向片，其中，換向片上沖設(shè)有預(yù)定數(shù)目的固定孔； 在合金環(huán)的表面上設(shè)置絕緣層； 在合金環(huán)上開設(shè)卡入口，將換向片從合金環(huán)的卡入口卡入，以使換向片的固定孔與合 金環(huán)的穿入端部相正對，并使合金環(huán)的穿入端部穿過換向片的固定孔后將卡入口焊接，并 在合金環(huán)的卡入口焊接處設(shè)置絕緣層； 在云母片上開設(shè)預(yù)定數(shù)目的卡槽； 將云母片設(shè)置在相鄰的兩個換向片之間，且云母片的每個卡槽卡在對應(yīng)的合金環(huán)上； 將安裝有換向片、云母片的合金環(huán)套置在軸套的外表面上； 在安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套之間的間隙中填充絕緣樹脂，以將安裝有換 向片、云母片的合金環(huán)與軸套相對固定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流電機換向器制作方法，其特征在于："在合金環(huán)的表面上 設(shè)置絕緣層"的步驟具體為：在合金環(huán)的表面上纏繞絕緣帶。
6. -種直流電機，其特征在于：包括定子、轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括嵌繞有電樞繞組的轉(zhuǎn)子鐵 芯、連接所述電樞繞組的直流電機換向器、貫通所述轉(zhuǎn)子鐵芯和所述換向器的旋轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn) 子以所述旋轉(zhuǎn)軸為中心自由旋轉(zhuǎn)地配置在所述定子內(nèi)；直流電機換向器包括換向片、云母 片、至少兩個合金環(huán)、軸套，換向片上設(shè)置與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的固定孔，合金環(huán)的表面上 設(shè)置有絕緣層，每個合金環(huán)對應(yīng)穿過換向片上的一個固定孔，以使換向片與合金環(huán)相對固 定，合金環(huán)之間相互平行且不在同一水平面內(nèi)，云母片上設(shè)置有與合金環(huán)數(shù)量相對應(yīng)的卡 槽，云母片設(shè)置在相鄰的兩個換向片之間，且云母片的每個卡槽卡在對應(yīng)的合金環(huán)上；安裝 有換向片、云母片的合金環(huán)套設(shè)在軸套的外表面上，且在安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與 軸套之間的間隙中填充絕緣樹脂，以將安裝有換向片、云母片的合金環(huán)與軸套相對固定，軸 套的內(nèi)表面上設(shè)置有用于與電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸相對固定的鍵槽，軸套套設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸上，通過 鋼鍵條將直流電機換向器與旋轉(zhuǎn)軸相對固定，換向片與電樞繞組焊接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流電機，其特征在于：合金環(huán)上開設(shè)有卡入口，換向片從合 金環(huán)的卡入口卡入，以使換向片的固定孔與合金環(huán)的端部相正對，并使合金環(huán)的端部穿過 換向片的固定孔后將卡入口焊接，以使換向片套在合金環(huán)上且相對固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流電機，其特征在于：合金環(huán)的表面上設(shè)置有絕緣層為絕 緣帶。
【文檔編號】H01R39/04GK104158043SQ201410417494
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月23日
【發(fā)明者】范文青, 楊存高 申請人:范文青