微型电动机用换向器

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:

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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.

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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.

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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.

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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. 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. 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.

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.

四. 换向器设计的其它考虑因素: 1. 换向器的瓣数.

换向器的瓣数是根据额定电压、磁极的对数、以及换向器在不会产生环火和过大 火花的片间平均电压来决定的. 2. 换向器的托位长度.