直流电机换向器的论坛精华

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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
f) 压制前后体积变化小. 制造换向器所用的塑料, 一般有热固性塑料和热塑性塑料两种, 对于使用条件 不 同的各种电机, 选择时还要考虑到使用上的特殊要求, 如耐温性、耐油 性、 防霉性等 等特殊性能. 热固性的塑料, 是由热固性人造树脂加填料混合而成, 常用的填料有粉状和纤 维 状 (木粉、石英粉、云母粉、石棉、玻璃丝和其它纤维), 粉状塑料流动 性 好, 机械 强度较差, 仅用于小型塑料换向器, 纤维状塑料具有较高的机械强度 而流动性较差, 塑料中最常用的苯酚甲醛树脂, 它的特点是具有高度的 抗酸碱 作用, 在热压时, 能很 快的变成不溶化和不溶解的固体. 用热固性的塑料制造 的换向器, 主要用于温度较高 的场合, 最常用的热固性塑料是酚醛 玻璃纤维 压塑料, 这种塑料以玻璃纤维 (紊乱的 或定向的)浸以改性的酚醛树脂 (碳酸 甲醛树脂), 经干燥后而制成的纤维塑料, 它是 目前应用最广的一 种塑料, 它 的特性如下: a) 冲击强度: 纤维质填料 70% 时为最高值, 若再增加填料反而使强度降低. b) 弯曲强度: 纤维质填料为 50-70% 时最大, 再大或再小都降低弯曲强度. c) 压 缩强度: 填料量 40-60% 时压缩强度最大. d) 吸水量: 随填料量增大而稍有增加. e) 电气绝缘性好. 热塑性的塑料, 主要有尼龙、液晶高分子树脂塑料等, 在应用中常加入玻璃丝和 其它纤维来提高其机械性能, 由于是热熔性的, 所以, 这种换向器只可 用于温 度较低 的场合. 液晶高分子树脂塑料, 通常呈半透明的自然色, 它的物理特性 参数如下: a) 热变形温度是 346 ?C 左右. b) 洛氏硬度 R77. c) 弯曲强度 23300 PSI. d) 吸水量 0.1% MAX. e) 电气绝缘性好. 尼龙玻璃纤维压塑料, 以玻璃纤维 (紊乱的或定向的)混以尼龙, 经加热模铸而 成, 它主要用在换向器体的制造, 它的物理特性参数如下: a) 热变形温度是 250?C 左右 b) 熔点 265 ?C . c) 弯曲强度 2700 kgf/cm2 MIN. d) 吸水量 1.7% . e) 电气绝缘性好. 类似的材还有好多种, 这里就不一一赘述了. 三. 换向器的结构: 我公司微型电动机所用的塑料换向器. 它的结构形式大致有两种. 一是整体式 的, 例如 MOULD COMM. 和 FLAT COMM., 它的特点是结构简单、制造效率 高. 一 是 组合型的, 例如 AY COMM. 、 HC COMM. 和 MC COMM.等. 1. 模压成型换向器 (MOULD COMMUTATOR) 这种换向器基本有三种形式: a)利用塑料内孔与转轴配合, 结构简单, 但塑料内孔的尺寸不易把握, 必须 严格的控制压模的尺寸和塑料的收缩率, 才能保证轴孔 的公差, 应该尽量避免 压好 后对塑料进行加工, 因为塑 料的机械加工性能一般均较差.
转贴【微型电动机用换向器】 目录: 1. 换向器的功用及要求: 2. 换向器材料 3. 换向器的结构: 4. 换向器设计的其它考虑因素:
5. 换向器的检验: 6. 换向器的安装及运转要求: 7. 供货商所作换向器质量测试: 一. 换向器的功用及要求: 在具有换向器的微型电动机中, 换向器的作用是: 1. 将转子各线圈抽头至换向器耳仔, 形成一个闭合回路. 2. 与碳刷结合, 形成一个通过滑动摩擦接触面传递电流的动态传导系统. 提供电流给处于某些位置的转子线圈, 使之产生转矩旋转和在转子转动中 使处 于某一位置的线圈中的电流改变方向, 以产生转矩, 使转子持续的运转, 从而 使电动机输出持续的转矩动力. 鉴于以上功用, 我们对换向器有以下几点要求: 1. 能使碳刷在其表面平稳的运行, 在运转中噪声小, 火花在一定的范围 内. 2. 有足够的硬度、刚度. 3. 有一定的耐热能力, 在运行温度下不变形, 不发脆. 4. 能够在旋转中使转子线圈准确换向. 5. 有足够的运行寿命. 二. 换向器材料: 我公司微型电动机所用的换向器大多是塑料换向器, 其制造材料主要是铜, 少 量的银 和锡, 以及塑料. 1. 换向器中的铜料: 为了保证换向器的高质量和足够的强度, 换向器所用的铜料必须有一定的硬度 范 围, 一般取值是 HB80 - HB120, 最好是处在中段 HB95 - HB105, 标准的材 料应该是 电解铜和一定含量的银, 这可以保证换向器哪怕是在极端温度时也有 足够的硬度. 例 如碰焊或者将线圈用锡焊到换向器上时, 所产生的温度超过了 纯铜硬度改变的最低值 时, 换向器的铜片硬度却不受影响, 银可以使铜片在 350 ?C 的温度时, 其硬度仍不 受影响, 经验表 明, 可以使银的含量在 0.03% 和 0.1% 之间. 2. 铜面上的银: 因为银有很好的导电性, 所以我们常在换向器的铜面上镀银或镶银来提高换向 器 的性能, 这种方法可以降低换向器与碳刷接触的火花, 延长换向器的寿 命. 但由于银 的价格昂贵, 镶银铜片的工艺也较复杂, 因此, 这种换向器成本较普 通铜片换向器为 高, 非必要一般不要选用. 3. 换向器耳仔位镀锡: 在碰焊时, 当漆皮线的线径较大时, 采用给换向器耳仔位镀锡的方法来改善漆 皮 线和换向器耳仔的导通情况和耳仔的粘附力. 4. 制造换向器用的塑料: 塑料换向器的质量和压制工艺在很大程度上决定于塑料的特性, 因此, 塑料材 料 的选用在换向器的制造中是很重要的, 选用塑料时, 必须注意以下几点. a) 具有良好的机械性能. b) 具有适当的电气绝缘性能. c) 具有较高的耐热性, 在运行温度下不变形、不发脆. d) 温度膨胀系数与铜相近, 以免在反复冷热变化中造成换向片的松动或变形. e) 具有良好的流动性, 成型良好.
2. 平面形换向器 (FLAT COMMUTATOR) 平面换向器一般的结构如所 示, 它实际上也是一种模压成型 的换向器. 因它 与电刷接触的铜 面是一个环形平面. 因而称为平 面换向器, 这种换向器有 一 种特 别的结构, 就是在铜片之上还有 一层石墨片, 它的作用是减小换 向器与碳刷的磨擦, 延长换向器 的寿命. 3. 直接装配换向器 (ASSEMBLY COMMUTATOR) 这种换向器外形尺寸较小, 一般是将换向器铜片的下部插入 换向器体, 然后用 一个白紧圈将 铜片压贴在换向器体外圆表面上, 由于组件的几何尺寸很 小, 机械 加工的难度较大, 这种换向器的 精度一般较低. 4. 热打接换向器 (HOT STACKING COMMUTATOR) 这种换向器的铜片顶部有一 个勾和根部有两个直凸分别插入 换向器体, 使铜 片紧贴在换向器 的外圆表面上, 再用下部的两个 倒扣将铜片固定住. 须注 意 的是 这种换向器在车削时如果进刀量 过大会产生飞铜片的次品, 因而 在车削时一定要控制进刀量在一定的范围内. 必要时可多几道车床工序, 以 获 得希望的效果. 5. 机械连接换向器 (MECHANICAL CONNECT COMMUTATOR) 这是一种分体式的换向器, 装配完成后有五个组件, 俗称为 “五合一”, 其铜 片的顶部有一个 内陷的环扣, 扣在换向器体的凸 起上, 下部以倒剌扣入 换向 器的 托体, 有连接换向器体和托体的 作用. 铲除漆皮线漆皮后使换向 器的铜片与漆皮线连接导通. 须注意的是这种换向器在车削时如果进刀量过 大 也会产生飞铜片的次品.
1. 换向器的片数=转子槽数×虚槽数 2.换向器的片数还与电机的电压有关 3.换向器片长就要考虑你的电刷的长度了,一般要比电刷大一点。电刷的大小要考虑电 刷的电密了。 4.内孔分为普通材料和加固材料(嵌铜套),一般电动工具用加固材料,只要换向器对地 耐压不击穿就可以了。
应该是一个系统性问题,影响的因素很多:以座椅永磁直流电机为例 1.换向器片数(也即挂钩数)与铁芯槽数相关 2.换向片的宽度(弧长)与电刷宽度相关 3.电刷宽度与电刷的材料特性与工艺特性相关,电刷宽度可以做到 2mm 吗?不可能,因为 易碎 4.换向器的内径与电机轴的直径相关,电机轴可以做到 0.5mm 吗?现在不可能 5.换向器一般过盈压入轴头需要挤压变形量,绝缘材料需要填充厚度 6.堵转电流的极限影响 7.铜排厚度 0.8 , 1.0 , 1.2 , 1.5 8.一般内外径配比(4,10),(5,12),(6,14),(8,16) 以上几点决定换向器外径
b)铜套与塑料压在一起, 轴孔尺寸易达要求, 为了防止塑料与套筒之间发生 移动, 常在套筒外圆表面开 沟或滚花,套筒材料可用铜、钢或铝合金等. 但须注 意 其材料的硬度必须与转子轴 的硬度相匹配, 略低于转子 轴的硬度.
c)在换向器片的 U 形槽中放入加强环. 常用在换向器直径较大, 转速较高 的情况下, 加强环承受较多 的离心力. 环的材料如用钢 , 则必须保证环与换 向器片 之间的绝缘. 采用加强环, 换向器的直径可以作大到 500 mm.
片数是换向需求决定的(火花大的取多片)。 外径是根据片数决定的(bar 不能太小,电刷不能太窄)。 长度是根据装配尺寸和电刷密度决定的(绕线不能太满,空间要充分利用)。
确实是一个需要综合考虑的问题。 换向片数=虚槽数。前提:受最大片间电压限制(防止出现换向器环火),每一槽换向片数与 电枢电压有关。电枢槽数合理选择取决于电枢直径,同时考虑电枢绕组形式:波绕组还是叠 绕组、蛙绕组。 电刷选择要考虑电流密度,刷盖系数,每刷杆电刷数,然后才能确定换向器长度。 换向器直径要小于电枢直径,同时要考虑换向器的圆周速度,换向器的结构决定了其线速度 最多只能达到 55m/s
不论怎样,我觉得过盈量的设计原则是:在满足工艺要求(绕线时不松动)的前 提下,过盈量越小越好。
换向器的基本技术情况简介
换向器与电刷在电机中组成对应的滑动摩擦副,换向器对电机性能的影响主要取 决于在一定条件下(电负荷、接触压力、环境条件等)相对电刷高速滑动时的电 接触行为。换向器在工作时除了传输纵向电流外,还存在着在短路电枢线圈中进 行的电流换向任务。这些电流是在主电流换向时而产生的反向电流和电抗电压, 致使电刷在换向器表面滑动时会引起边部火花及电弧。电刷在换向器表面的滑 动,会在其表面刮出凹痕(一般电刷材料硬度较大),使得换向器材料表面出现烧 焦、变色、雾状残留物,进一步恶化电接触性能。换向器对电机性能的影响,取 决于在一定条件下其与电刷相对高速滑动时实现电路导通的过程。尽管这个过程 的描述比较复杂,且理论研究尚在发展之中,但通过国内外微电机运行状况的对 比分析,可以确定,磨损是导致接触电阻变化的最关键因素。 应用机械式换向器对交直流串励电动机实施换向功能,已有百余年的历史。尽管 90 年代以来无刷电子换向技术有了长足发展和应用,但受技术复杂性和制造成 本的限制,还不能完全取代机械式换向器。随着电机技术的发展,对机械式换向 器的性能也提出了更高要求, 同时也对电机制造商提出了正确使用换向器的思 考。换向器结构按照国内的分类大致可以分为钩型、槽型、平面型、加固型等四 种结构的电机换向器。目前换向器大部分用于汽车、家用电器、 电动工具等行 业。
我建议你先看看,中华人民共和国机械行业标准,JB/T 10107 ‐2006 电动工具换向器,里面 有介绍换向器的尺寸以及其它相关问题。
我们采用的是均布凸台配合,而不是整圆过盈。 过盈量在 10 丝左右。 highpower (2009-6-20 16:57:07)
回复楼上的 其实你这样的想法是有误区的 凸筋的设计基本在成型和包轴上的,用处是压入换向器时磨掉凸筋,磨掉的凸筋 是要求充满轴和换向器之间的空隙的,这个过盈没绝对的,看你轴上的底孔尺寸 和你凸筋量(几根、宽度多少等) 怕了 (2009-6-23 12:52:45) 过盈量大少取决于以下因素: 1、配合方式,是圆柱面对圆柱面,还是直纹对圆柱面?直纹的过盈量要大一些; 2、换向器是否有铜套?换向器的壁厚?有铜套/壁厚大的过盈量可大一些; 3、若是包轴配,包轴材料是什么?强度高,过盈量可小一些;
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