異形槽楔在直流力矩電機(jī)中的應(yīng)用
米永存，王鳴慶
（西安微電機(jī)研究所，西安710077）
摘要：直流力矩電機(jī)由于其特殊的結(jié)構(gòu)形式，大多采用銅槽楔兼做電機(jī)的換向器，槽楔的結(jié)構(gòu)在一定程度上受電機(jī)槽滿率的限制，反過(guò)來(lái)槽楔的結(jié)構(gòu)又在一定程度上影響電樞的制造質(zhì)量及合格率，因此，槽楔的結(jié)構(gòu)選取對(duì)直流電機(jī)而言較為重要。文章針對(duì)常用槽楔在實(shí)際應(yīng)用的不足，設(shè)計(jì)并采用了一種異形槽楔，通過(guò)實(shí)際使用認(rèn)為在某些情況下采用此結(jié)構(gòu)槽楔可以得到較為滿意的效果。
關(guān)鍵詞：異形槽楔；結(jié)構(gòu)；應(yīng)用
中國(guó)分類號(hào)：tm381 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848（2010）03-0089-03
o引 言
對(duì)于直流力矩電機(jī)所在的使用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般都希望電機(jī)的力能指標(biāo)越大越好，特別是近年來(lái)，隨著系統(tǒng)性能的不斷提升，對(duì)直流力矩電機(jī)的性能指標(biāo)提出了更高的要求。為了滿足電機(jī)的力能指標(biāo)，除進(jìn)用性能優(yōu)良的材料、優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)外，還應(yīng)在零部件的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行一定的優(yōu)化和適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)選取[1,2]。
換向器是直流電機(jī)的重要部件，在很大程度上決定著電機(jī)的換向性能、壽命和可靠性。然而由于力矩電機(jī)的軸向尺寸比較小，不可能像普通直流電機(jī)那樣將換向器作為電機(jī)的一個(gè)獨(dú)立部件來(lái)處理。為了節(jié)省并充分利用有限的有效空間，一般都采用鋼材制作的槽楔兼做電機(jī)的換向器，即銅槽楔插入電樞沖片槽中，一端與電樞線圈焊接在一起，另一端伸出鐵心端面作為電機(jī)換向器的換向片，伸出部分均勻地分布在某一個(gè)預(yù)定的圓周上，在電樞灌封時(shí)通過(guò)環(huán)氧灌封料將所有槽楔灌封成一個(gè)整體從而形成電機(jī)的換向器。
電樞是力矩電機(jī)中的最重要的部件，其制造工藝最復(fù)雜、涉及的工序最多。若選用的槽楔結(jié)構(gòu)不合理，則會(huì)造成整個(gè)電樞報(bào)廢，導(dǎo)致電機(jī)的制造成本增加，制造周期增長(zhǎng)，影響電機(jī)的交貨周期。
力矩電機(jī)槽滿率的高低決定著槽楔的選用結(jié)構(gòu)，槽楔結(jié)構(gòu)又決定著槽楔的制造加工工藝，并在一定程度上影響著電機(jī)電樞的制造質(zhì)量和合格率，因此在設(shè)計(jì)直流力矩電機(jī)的槽楔結(jié)構(gòu)時(shí)要兼顧電樞槽滿率及制造工藝等多方面因素，選用何種槽楔結(jié)構(gòu)對(duì)直流力矩電機(jī)而言顯得相當(dāng)重要[3]；
1 常用槽楔結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)
目前直流力矩電機(jī)中常用的槽楔結(jié)構(gòu)主要有平槽楔和階梯形槽楔兩種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)分別如圖1和圖2所示。
平槽楔的特點(diǎn)是其插入槽中的部分與作為換向器的部位厚度尺寸是一致的，其厚度尺寸為所用銅板的標(biāo)稱厚度，上下表面不進(jìn)行加工，僅加工外形，因此其加工制造比較方便、容易，可采用機(jī)加工的方式加工外形尺寸，也可以設(shè)計(jì)沖模，利用模具一次沖制成形。平槽楔主要應(yīng)用于槽滿率相對(duì)較低的電機(jī)中。
采用平槽楔的力矩電機(jī)，對(duì)電樞灌封前的槽楔部位整形要求非常高，在整形時(shí)必須將所有槽楔作為換向器的部位整形到預(yù)定的圓周上，不允許有任何偏斜、凸起等現(xiàn)象，否則在電樞灌封后會(huì)導(dǎo)致?lián)Q向器部位出現(xiàn)無(wú)法車起或過(guò)薄而翹片缺陷，導(dǎo)致電樞不能使用而報(bào)廢。
階梯形槽楔的特點(diǎn)是其插入槽中的部分與作為換向器的部位厚度尺寸不同，插入槽中的部分要較兼做換向器部位的厚度尺寸小。其加工制造同樣可以采用設(shè)計(jì)沖模沖制或機(jī)加工的工藝。若采用沖模進(jìn)行沖制，則需要設(shè)計(jì)、制造兩套乃至三套模具，經(jīng)過(guò)兩至三次沖制、整形后才能夠成形，沖模也相對(duì)比較復(fù)雜。對(duì)于批量不大，不需要投制模具的電機(jī)來(lái)說(shuō)，則采用先銑加工階梯再電加工（線切割）外形或單純采用電加工階梯及外形的工藝手段進(jìn)行制作。階梯形槽楔主要應(yīng)用于槽滿率相對(duì)較高的力矩電機(jī)中。
雖然階梯形槽楔的結(jié)構(gòu)、制造工藝相對(duì)復(fù)雜，但由于階梯形槽楔很好地解決了換向器部位的厚庋與槽滿率之間的矛盾關(guān)系，特別是采用這種槽楔結(jié)構(gòu)的電機(jī)在進(jìn)行電樞灌封前的整形時(shí)對(duì)槽楔的整形要求不像平槽楔那樣嚴(yán)格，可以節(jié)省一定的工時(shí)，且由于換向器部位的厚度相對(duì)較厚，因此允許槽楔存在輕微的偏斜、凸起等現(xiàn)象，在灌封后的車加工中也很少出現(xiàn)因換向器部位無(wú)法車起或過(guò)薄而 |
