直流電機換向極極靴最優(yōu)尺寸的設計方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于直流電機換向極極靴領域，具體是直流電機換向極極靴最優(yōu)尺寸的設 計方法。
【背景技術】
[0002] 直流電機運轉時，電樞繞組中的電勢和電流是交變的，借助于旋轉著的換向器和 靜止的電刷配合工作，才在電刷間獲得直流電壓的電流。當旋轉的電樞繞組元件從一條支 路經過電刷進入另一條支路時，該元件中的電流從某一方向轉變?yōu)榱硪环较?，這種電流方 向的變換就稱為換向。直流電機的換向理論至今還沒有一個公認的可以科學地解釋換向過 程中發(fā)生的各種現(xiàn)象的理論。盡管如此，在工程上我們根據目前的電磁理論和試驗通過合 理地選擇和調正電磁數(shù)據及換向參數(shù)，就能得到一臺具有比較好的換向性能的電機。換向 極極靴的形狀和尺寸是由電機換向要求確定的，其形狀決定了換向極磁場波形，對電機換 向性能影響很大。
[0003] 根據目前的電磁理論，盡管人們在利用換向極來改善電機的換向性能，利用它產 生的換向極磁場在電樞換向繞組中產生的旋轉電勢e w平衡電抗電勢e p也沒有人懷疑換 向極極靴的尺寸和形狀必然會影響ejt ^的平衡效果，可是一直到現(xiàn)在工程上卻沒有準確 計算換向極極靴的形狀和尺寸的公式。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明為了給新設計的電機選擇合理的換向極極靴尺寸，同時了解和掌握換向極 極靴尺寸對換向性能的影響程度，提供了直流電機換向極極靴最優(yōu)尺寸的設計方法。
[0005] 本發(fā)明的技術方案為：直流電機換向極極靴最優(yōu)尺寸的設計方法，包括以下步 驟：
[0006] (1)、選擇一臺新設計的電機進行無火花區(qū)域測試，測試前對影響換向的因素進行 全面檢查，包括測量片間電壓，換向器的凸片、擺度、勾槽、導角，測量換向極、主極、刷距的 間距，檢查電刷中性面，檢查電刷牌號、電刷電壓、電刷研磨程度，檢查確定換補繞組和主極 繞組無短路現(xiàn)象；
[0007] (2)、選擇極靴尺寸為變量進行無火花區(qū)域測試；
[0008] (3)、在測試之前對換向器進行研磨運行，使換向器表面形成一層深褐色薄膜；
[0009] (4)、每一種規(guī)格的換向極極靴的無火花換向區(qū)域都要試驗三次，然后取每點的平 均值作為繪制無火花換向區(qū)域該點的數(shù)值；
[0010] (5)、根據測試得到的數(shù)據，繪制無火花換向區(qū)域，由于極靴尺寸的不同，得到的無 火花換向區(qū)域的寬度和趨向各不相同；
[0011] (6)、多次測試得到了不同的無火花換向區(qū)域，針對一臺電機，根據要求的性能不 同，通過對無火花換向區(qū)域的對比分析，找到一個換向極極靴的最優(yōu)尺寸。
[0012] 進一步地，用沉頭蚰釘把不同規(guī)格的極靴固定在換向極極身上。
[0013] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0014] 1、通過本發(fā)明的試驗方法選擇出合理地極靴和尺寸是可行的。
[0015] 2、為了排除換向器表面情況對換向區(qū)域的影響，我們在試驗之前對換向器進行了 研磨運行。使換向器表面形成一層深褐色薄膜，這一穩(wěn)定的氧化膜的存在將大大減小了由 于換向器表面的物理、電化學狀況的不同給無火花換向區(qū)域造成的誤差。
[0016] 3、通過對無火花換向區(qū)域的對比分析，可知換向極極靴對電機換向性能的影響是 比較大的，它不僅影響換向區(qū)域的寬窄，也影響到換向區(qū)域隨負荷增加時的趨向。對一臺電 機，根據要求的性能不同，可以通過測試找到一個最優(yōu)的換向極極靴尺寸。
【附圖說明】
[0017] 圖1為換向極極靴寬13mm的無火花換向區(qū)域；
[0018] 圖2為換向極極靴寬20mm的無火花換向區(qū)域；
[0019] 圖3為換向極極靴寬25mm的無火花換向區(qū)域。
【具體實施方式】
[0020] 以下通過實施例對本發(fā)明進行具體說明。
[0021] 實施例一：直流電機換向極極靴最優(yōu)尺寸的設計方法，包括以下步驟：
[0022] (1)、選擇一臺新設計的電機進行無火花區(qū)域測試，測試前對影響換向的因素進行 全面檢查，包括測量片間電壓，換向器的凸片、擺度、勾槽、導角，測量換向極、主極、刷距的 間距，檢查電刷中性面，檢查電刷牌號、電刷電壓、電刷研磨程度，檢查確定換補繞組和主極 繞組無短路現(xiàn)象；
[0023] (2)、選擇極靴尺寸為變量進行無火花區(qū)域測試；
[0024] (3)、在測試之前對換向器進行研磨運行，使換向器表面形成一層深褐色薄膜；
[0025] (4)、每一種規(guī)格的換向極極靴的無火花換向區(qū)域都要試驗三次，然后取每點的平 均值作為繪制無火花換向區(qū)域該點的數(shù)值；
[0026] (5)、根據測試得到的數(shù)據，繪制無火花換向區(qū)域，由于極靴尺寸的不同，得到的無 火花換向區(qū)域的寬度和趨向各不相同；
[0027] (6)、多次測試得到了不同的無火花換向區(qū)域，針對一臺電機，根據要求的性能不 同，通過對無火花換向區(qū)域的對比分析，找到一個換向極極靴的最優(yōu)尺寸。
[0028] 實施例二：
[0029] 1、電機的主要規(guī)格：
[0030] 額定容量 PN: 1.5千瓦； 額定電壓 UN: 60伏； 額定電流 m: 25安: 額定轉速 nN： 1500轉/分; 極數(shù) 4個。
[0031] 2、主要尺寸
[0032] 電樞里·徑 Da； 13.5厘米； 電樞鐵心長度 la: 11厘米： 極距 S： 10.6厘米； 主氣隙 S: 0.06厘米； 電樞繞組型式 單波 電樞沖片槽數(shù) Ζ: 24; 換向極極身長 Iw: 10厘米； 換向極極身寬 bMW: 1.3厘米； 換向極極身高 hMW: 4,6厘米： 換向極繞組匝數(shù) MW: 18匝； 換向極氣隙 m' 0.08。
[0033] 3、換向極極靴尺寸
[0034] 換向極極靴長 lwp: 110毫米；
[0035] 換向極極靴寬 bwp : 13毫米；
[0036] 換向極極靴高 hwp : 5毫米。
[0037] 通過實施例一的試驗步驟，得到換向極極靴寬為13_的無火花換向區(qū)域。從圖中 可以看出該無火花換向區(qū)域的中心線向上偏移，無火花換向區(qū)域較窄，適用于電流速度變 化不快的直流電機。
[0038] 實施例三：
[0039] 電機的主要規(guī)格和主要尺寸與實施例二相同，換向極極靴尺寸為：
[0040] 換向極極靴長 lwp: 110毫米；
[0041] 換向極極靴寬 bwp: 20毫米；
[0042] 換向極極靴高 hwp: 5毫米。
[0043] 通過實施例一的試驗步驟，得到換向極極靴寬為20mm的無火花換向區(qū)域。從圖中 可以看出該無火花換向區(qū)域的中心線向上偏移，無火花換向區(qū)域較寬，適用于要求電流變 化率高的直流電機。
[0044] 實施例四：
[0045] 電機的主要規(guī)格和主要尺寸與實施例二相同，換向極極靴尺寸為：
[0046] 換向極極靴長 lwp: 110毫米；
[0047] 換向極極靴寬 bwp : 25毫米；
[0048] 換向極極靴高 hwp: 5毫米。
[0049] 通過實施例一的試驗步驟，得到換向極極靴寬為25_的無火花換向區(qū)域，從圖中 可以看出無火花換向區(qū)域過早封閉，說明電機存在不正常狀態(tài)，該極靴尺寸不可選用。
[0050] 實施例五：
[0051] 從上述實施例可以看出，在電磁、機械工況完全相同的條件下，只是由于極靴尺寸 的不同就得出了三種寬度和趨向各不相同的無火花換向區(qū)域，可知換向極極靴對電機換向 性能的影響是比較大的，它不僅影響換向區(qū)域的寬窄，也影響到換向區(qū)域隨負荷增加時的 趨向。針對一臺電機，根據要求的性能不同，通過測試可以找到一個最優(yōu)的換向極極靴尺 寸。
[0052] 以上對本發(fā)明的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發(fā)明的較佳實施 例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進 等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內。
【主權項】
1. 直流電機換向極極靴最優(yōu)尺寸的設計方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 、選擇一臺新設計的電機進行無火花區(qū)域測試，測試前對影響換向的因素進行全面 檢查，包括測量片間電壓，換向器的凸片、擺度、勾槽、導角，測量換向極、主極、刷距的間距， 檢查電刷中性面，檢查電刷牌號、電刷電壓、電刷研磨程度，檢查確定換補繞組和主極繞組 無短路現(xiàn)象； (2) 、選擇極靴尺寸為變量進行無火花區(qū)域測試； (3) 、在測試之前對換向器進行研磨運行，使換向器表面形成一層深褐色薄膜； (4) 、每一種規(guī)格的換向極極靴的無火花換向區(qū)域都要試驗三次，然后取每點的平均值 作為繪制無火花換向區(qū)域該點的數(shù)值； (5) 、根據測試得到的數(shù)據，繪制無火花換向區(qū)域，由于極靴尺寸的不同，得到的無火花 換向區(qū)域的寬度和趨向各不相同； (6) 、多次測試得到了不同的無火花換向區(qū)域，針對一臺電機，根據要求的性能不同，通 過對無火花換向區(qū)域的對比分析，找到一個換向極極靴的最優(yōu)尺寸。2. 根據權利要求1所述的直流電機換向極極靴最優(yōu)尺寸的設計方法，其特征在于，用 沉頭蚰釘把不同規(guī)格的極靴固定在換向極極身上。
【專利摘要】本發(fā)明為了給新設計的電機選擇合理的換向極極靴尺寸，同時了解和掌握換向極極靴尺寸對換向性能的影響程度，提供了直流電機換向極極靴最優(yōu)尺寸的設計方法。包括如下步驟：(1)、選擇一臺新設計的電機進行無火花區(qū)域測試；(2)、選擇極靴尺寸為變量進行無火花區(qū)域測試；(3)、在測試之前對換向器進行研磨運行；(4)、每一種規(guī)格的換向極極靴的無火花換向區(qū)域都要試驗三次；(5)、根據測試得到的數(shù)據，繪制無火花換向區(qū)域；(6)、多次測試得到了不同的無火花換向區(qū)域，針對一臺電機，根據要求的性能不同，通過對無火花換向區(qū)域的對比分析，找到一個換向極極靴的最優(yōu)尺寸。
【IPC分類】H02K23/00, H02K15/00
【公開號】CN105048725
【申請?zhí)枴緾N201510426770
【發(fā)明人】蘇寶訓
【申請人】天津市天發(fā)重型水電設備制造有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月20日