集电环碳粉堆积及污染对绕线型电机损害的工艺改进
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工 业技 术
Ⅵ
Ｉ
集 电环 碳 粉 堆 积 及 污 染 对 绕 线 型 电机 损 害 的 工 艺 改 进
张 滨
甘肃 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ） （ 兰州 电机股份 有 限公司 ［ 摘 要］ 集 电环是 绕线 型异 步 电动机 的 至关重 要 的部件 。 但集 电环 安全 性 能往往 成 为制 约绕 线型 异步 电动 机正 常运 行 的瓶颈 。 现通过 工 艺改进 提 高集 电环 的安 全裕 度 ， 使 其适 应 能力更 强 、 使 用寿 命更 长 ， 从而 最大 限度 满足 客 户需求 。 ［ 关键 词］ 绕 线式 异步 电动 机 ； 集 电环 ， 碳粉； 使用 寿命 中图分类 号 ： Ｆ ４ ０ ７ ． ６ １ 文 献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ ｉ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） １ ２ — ０ ０ ２ ５ — ０ １ １ ） 将集 电环置 于滚 架上 ， 旋转 集 电环 并在无碱 带上 均匀涂 刷环 氧树 脂胶 ， 均 匀 有序 的将无 碱 带绑 扎于滑 环之 间 。 拉 紧力３ ～５ Ｉ （ ｇ ． ｆ 绑扎 ｌ Ｏ Ｎ。 凝胶 期间控 制滚 架转速 在８ ～１ Ｏ 转 ／分 并 自然 固化 。 ２ ） 整体 浸绝缘 漆或Ｖ Ｐ Ｉ 处理 、 烘干 ， 清净导 电 环 外 圆等导 电部位 的余 漆 ， 要 求导 电环侧 面的漆 膜厚 度达到 约 １ ０ ０ ｍ。 导 电环 金属表 面（ 与 电刷接 触面 除外 曾 加 了绝缘 ， 大大提 高了环 间耐 电压 水平 。 改进前 此部位成 为 电刷灰等 导 电性粉 尘附着 点 ， 容易导致 环 间放 电 ， 绝缘加 强后 ， 此类 隐患被 清除 。 ３ ） 耋 苎 浸 处理 提高 了滑环 本身绝 缘水平 ， 也提 高 了滑环抗 污损水 平 ， 增强 了集 电环对 恶劣环 境的 适应能力 。 同时无碱带表 面也 附着一层 漆膜绝 缘性 能提 高 了 ， 表 面更 加 平整光 滑 ， 碳 粉不 易堆 积 ， 清理 非常 容易 。 ２集 电环碳 粉 污染 工艺 改 进措旌 碳粉 污染也 是造成 滑环室 内各 绝缘件 绝缘机 能下降 的主要原 因一。 电刷灰 聚集在环 与刷 间 ， 粘 结于集 电环或 电刷表 面 ， 导 致集 电环 与 电刷运行不 良， 机 械 耗 与电气损 耗 决速上 升 ， 以致 产生火 花 、 电刷 磨损 加快 、 集 电环磨损 加剧 。 绕 线
导 电环
由 ２ 玻 璃 丝 绳 巾 ２ 玻 璃 丝 绳
２ 玻 璃 丝 绳
币 ２ 玻 璃 丝 绳
为车削电刷的圆弧面 （ 工作面 ） 。 提高 电刷表面粗糙度 ， 增加电刷与集电环有效
环 氧 布 板
套筒
图
接触 面积 ， 确保 电刷 圆弧 与集 电环 同心 。 ２ ． １ ． １电刷加 工 工艺 性试 验 从表一 的 工艺参 数 可见 ， 电刷易 加工且 粗糙 度可 达 １ ． ６ ｔ Ａ． ￣ 上。 ２ ． １ ． ２用 电刷 车胎 车 削 电刷弧 面 （ 工作 面 ） 碳刷车 胎 见 图３ 为了使 电刷 与集 电环 的滑配 面充分 接触 ， 制 作了 电刷车胎 ， 依 集 电环 半径 不同， 设 计 了３ ０ ＋放 射１ 型槽， 电刷 安装 以１ 型 槽 定位 ， 并可 沿径 向移动调 整 ， 满
型异 步电机集 电环 电刷研刷 工艺是在 电机 总装时进 行的 。 即集 电环表面和 电刷 间垫 放砂纸经 盘车研 磨而成 ， 这样 势必造 成大量碳 粉滞 留在 集 电环各部件 及 电 机 内部。 虽 然经过 清理但 仍有碳粉 附着 于集 电环 上 ， 其 电刷表 面非常 粗糙 ， 与滑 环接 触面 积达 不 到设计 要求 ， 给 以后运行 埋 下事 故隐患 。 ２ ． １ 电刷 的车 ￣ ｊ ｎ － ｒ 为彻 底杜 绝电机在 装配过程 中碳 粉对 集 电环 污染埋 下质量 隐患。 改进 工艺无 碱带
无 碱带
环氧 布板 套筒 ，
．
＿
图 ２
足 通用性 前提 下并 提高 加工工 效 。 通过 车削 电刷 弧面 ， 可使 电刷 弧面粗糙 度 达 １ ． ６ 以上 ， 使 电刷 与滑 环有 效接 触面积 达 ７ ５ ％以上 。 ２ ． １ ． ３选 择质 量 较好 的摩 根 电刷 。 ２ ． ２ 穿线斜 孔的 封堵 电机 经长 时间运 行后 ， 集 电环产 生的碳 粉会 通过穿 线孔进 入 电机 内部 。 在 线 圈相 间弥 漫造成 飞弧 或短路 ， 使 电机 整 台报废 。 依据 电机 的绝 缘等级 如何 合 理 选择 密封 材 料是 问题 的关 键 ， 对 粘合 剂及 胶 束填加 剂 的要 求 ： １ ） 选用 的 粘 合剂 及胶 束填加 剂 ， 固化后应 处于半 软态 。 ２ ） 粘 接处的应 力应均 匀分布 ， 有 良好 的疲劳 强度 、 抗剥 离 强度 。 ３ ） 粘接 表 面平滑 ， 且应 有 较好密 封性 。 ４ ） 粘合 剂及 胶 束填 加剂 需耐 热１ ０ ０ ＊ Ｃ一 １ ２ ０ ℃ ５ ） 半 固化 时 间应在３ ． ４ 小时 。 我 们经 过近一 年 的 反 复试 验在 １ ０ 多种材 料里 面最 终选定 胶束 添加剂 与硅 橡胶溶 合做 为穿 线斜 孔 的封堵 材料 ， 彻 底 隔断 了碳 粉进 入 电机 内部 的通 道 ， 经过在 产 品上使 用效果 良
引言
绕 线型 异步 电机是通 过集 电环 于转子 回路 串联 电 阻来 减小起 动 电流 ， 提高 起动 转矩 。 缩短 起动 时 间， 进行 有级调速 。 广 泛应用 于如球 磨机 、 熟料 窑 、 鼓风机 等拖 动设 备。 但实 际使用环 境非常复 杂 ： 通风不利 、 粉尘 弥漫 、 湿度 超标 、 海拔 较 高、 保 养不 周 ， 均会 导致 集 电环 频繁 出现 故 障。 如何 提 高集 电环安全 性 能 ， 是一 个 重要 的课 题 。 以下重 点介 绍集 电环碳 粉 堆积及 污 染的 工艺 改进 。 １集电 环碳 粉堆 积 工艺 改进 １ ． １ 改进 前集 电环 的制造 工艺 集 电环装 配 见图 １ 集 电环 由套筒 、 衬 套、 环 氧玻 璃布 板 、 导 电环 等零 件组成 。 通过 工艺装 备装 配 成集 电环 ， 导 电环 与导 电环之 间用 ＠２ １玻璃 丝绳 绑扎 ， 的 这样 由中２ 的玻璃 丝 绳 绑 扎的导 电环 与导 电环之 间的 表面 粗糙 ， 碳粉 很容 易堆积 ， 而且 清理 非常 困 难， 极易 引起 导 电环 与导 电环 之间打 火损 坏集 电环 。 １ ２ 改进 后集 电环 的制造 工艺 集 电环 装配 见 图２ 集 电环压 装 完毕后 用０ ． １ Ｘ ２ ５ 无碱 带取代 ２ 的玻 璃 丝绳 。 工艺 过程 如下 ：
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Ｉ
集 电环 碳 粉 堆 积 及 污 染 对 绕 线 型 电机 损 害 的 工 艺 改 进
张 滨
甘肃 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ） （ 兰州 电机股份 有 限公司 ［ 摘 要］ 集 电环是 绕线 型异 步 电动机 的 至关重 要 的部件 。 但集 电环 安全 性 能往往 成 为制 约绕 线型 异步 电动 机正 常运 行 的瓶颈 。 现通过 工 艺改进 提 高集 电环 的安 全裕 度 ， 使 其适 应 能力更 强 、 使 用寿 命更 长 ， 从而 最大 限度 满足 客 户需求 。 ［ 关键 词］ 绕 线式 异步 电动 机 ； 集 电环 ， 碳粉； 使用 寿命 中图分类 号 ： Ｆ ４ ０ ７ ． ６ １ 文 献标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ ｉ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） １ ２ — ０ ０ ２ ５ — ０ １ １ ） 将集 电环置 于滚 架上 ， 旋转 集 电环 并在无碱 带上 均匀涂 刷环 氧树 脂胶 ， 均 匀 有序 的将无 碱 带绑 扎于滑 环之 间 。 拉 紧力３ ～５ Ｉ （ ｇ ． ｆ 绑扎 ｌ Ｏ Ｎ。 凝胶 期间控 制滚 架转速 在８ ～１ Ｏ 转 ／分 并 自然 固化 。 ２ ） 整体 浸绝缘 漆或Ｖ Ｐ Ｉ 处理 、 烘干 ， 清净导 电 环 外 圆等导 电部位 的余 漆 ， 要 求导 电环侧 面的漆 膜厚 度达到 约 １ ０ ０ ｍ。 导 电环 金属表 面（ 与 电刷接 触面 除外 曾 加 了绝缘 ， 大大提 高了环 间耐 电压 水平 。 改进前 此部位成 为 电刷灰等 导 电性粉 尘附着 点 ， 容易导致 环 间放 电 ， 绝缘加 强后 ， 此类 隐患被 清除 。 ３ ） 耋 苎 浸 处理 提高 了滑环 本身绝 缘水平 ， 也提 高 了滑环抗 污损水 平 ， 增强 了集 电环对 恶劣环 境的 适应能力 。 同时无碱带表 面也 附着一层 漆膜绝 缘性 能提 高 了 ， 表 面更 加 平整光 滑 ， 碳 粉不 易堆 积 ， 清理 非常 容易 。 ２集 电环碳 粉 污染 工艺 改 进措旌 碳粉 污染也 是造成 滑环室 内各 绝缘件 绝缘机 能下降 的主要原 因一。 电刷灰 聚集在环 与刷 间 ， 粘 结于集 电环或 电刷表 面 ， 导 致集 电环 与 电刷运行不 良， 机 械 耗 与电气损 耗 决速上 升 ， 以致 产生火 花 、 电刷 磨损 加快 、 集 电环磨损 加剧 。 绕 线
导 电环
由 ２ 玻 璃 丝 绳 巾 ２ 玻 璃 丝 绳
２ 玻 璃 丝 绳
币 ２ 玻 璃 丝 绳
为车削电刷的圆弧面 （ 工作面 ） 。 提高 电刷表面粗糙度 ， 增加电刷与集电环有效
环 氧 布 板
套筒
图
接触 面积 ， 确保 电刷 圆弧 与集 电环 同心 。 ２ ． １ ． １电刷加 工 工艺 性试 验 从表一 的 工艺参 数 可见 ， 电刷易 加工且 粗糙 度可 达 １ ． ６ ｔ Ａ． ￣ 上。 ２ ． １ ． ２用 电刷 车胎 车 削 电刷弧 面 （ 工作 面 ） 碳刷车 胎 见 图３ 为了使 电刷 与集 电环 的滑配 面充分 接触 ， 制 作了 电刷车胎 ， 依 集 电环 半径 不同， 设 计 了３ ０ ＋放 射１ 型槽， 电刷 安装 以１ 型 槽 定位 ， 并可 沿径 向移动调 整 ， 满
型异 步电机集 电环 电刷研刷 工艺是在 电机 总装时进 行的 。 即集 电环表面和 电刷 间垫 放砂纸经 盘车研 磨而成 ， 这样 势必造 成大量碳 粉滞 留在 集 电环各部件 及 电 机 内部。 虽 然经过 清理但 仍有碳粉 附着 于集 电环 上 ， 其 电刷表 面非常 粗糙 ， 与滑 环接 触面 积达 不 到设计 要求 ， 给 以后运行 埋 下事 故隐患 。 ２ ． １ 电刷 的车 ￣ ｊ ｎ － ｒ 为彻 底杜 绝电机在 装配过程 中碳 粉对 集 电环 污染埋 下质量 隐患。 改进 工艺无 碱带
无 碱带
环氧 布板 套筒 ，
．
＿
图 ２
足 通用性 前提 下并 提高 加工工 效 。 通过 车削 电刷 弧面 ， 可使 电刷 弧面粗糙 度 达 １ ． ６ 以上 ， 使 电刷 与滑 环有 效接 触面积 达 ７ ５ ％以上 。 ２ ． １ ． ３选 择质 量 较好 的摩 根 电刷 。 ２ ． ２ 穿线斜 孔的 封堵 电机 经长 时间运 行后 ， 集 电环产 生的碳 粉会 通过穿 线孔进 入 电机 内部 。 在 线 圈相 间弥 漫造成 飞弧 或短路 ， 使 电机 整 台报废 。 依据 电机 的绝 缘等级 如何 合 理 选择 密封 材 料是 问题 的关 键 ， 对 粘合 剂及 胶 束填加 剂 的要 求 ： １ ） 选用 的 粘 合剂 及胶 束填加 剂 ， 固化后应 处于半 软态 。 ２ ） 粘 接处的应 力应均 匀分布 ， 有 良好 的疲劳 强度 、 抗剥 离 强度 。 ３ ） 粘接 表 面平滑 ， 且应 有 较好密 封性 。 ４ ） 粘合 剂及 胶 束填 加剂 需耐 热１ ０ ０ ＊ Ｃ一 １ ２ ０ ℃ ５ ） 半 固化 时 间应在３ ． ４ 小时 。 我 们经 过近一 年 的 反 复试 验在 １ ０ 多种材 料里 面最 终选定 胶束 添加剂 与硅 橡胶溶 合做 为穿 线斜 孔 的封堵 材料 ， 彻 底 隔断 了碳 粉进 入 电机 内部 的通 道 ， 经过在 产 品上使 用效果 良
引言
绕 线型 异步 电机是通 过集 电环 于转子 回路 串联 电 阻来 减小起 动 电流 ， 提高 起动 转矩 。 缩短 起动 时 间， 进行 有级调速 。 广 泛应用 于如球 磨机 、 熟料 窑 、 鼓风机 等拖 动设 备。 但实 际使用环 境非常复 杂 ： 通风不利 、 粉尘 弥漫 、 湿度 超标 、 海拔 较 高、 保 养不 周 ， 均会 导致 集 电环 频繁 出现 故 障。 如何 提 高集 电环安全 性 能 ， 是一 个 重要 的课 题 。 以下重 点介 绍集 电环碳 粉 堆积及 污 染的 工艺 改进 。 １集电 环碳 粉堆 积 工艺 改进 １ ． １ 改进 前集 电环 的制造 工艺 集 电环装 配 见图 １ 集 电环 由套筒 、 衬 套、 环 氧玻 璃布 板 、 导 电环 等零 件组成 。 通过 工艺装 备装 配 成集 电环 ， 导 电环 与导 电环之 间用 ＠２ １玻璃 丝绳 绑扎 ， 的 这样 由中２ 的玻璃 丝 绳 绑 扎的导 电环 与导 电环之 间的 表面 粗糙 ， 碳粉 很容 易堆积 ， 而且 清理 非常 困 难， 极易 引起 导 电环 与导 电环 之间打 火损 坏集 电环 。 １ ２ 改进 后集 电环 的制造 工艺 集 电环 装配 见 图２ 集 电环压 装 完毕后 用０ ． １ Ｘ ２ ５ 无碱 带取代 ２ 的玻 璃 丝绳 。 工艺 过程 如下 ：