[发明专利]直流电机换向极极靴最优尺寸的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于直流电机换向极极靴领域，具体是直流电机换向极极靴最优尺寸的设计方法。

背景技术

直流电机运转时，电枢绕组中的电势和电流是交变的，借助于旋转着的换向器和静止的电刷配合工作，才在电刷间获得直流电压的电流。当旋转的电枢绕组元件从一条支路经过电刷进入另一条支路时，该元件中的电流从某一方向转变为另一方向，这种电流方向的变换就称为换向。直流电机的换向理论至今还没有一个公认的可以科学地解释换向过程中发生的各种现象的理论。尽管如此，在工程上我们根据目前的电磁理论和试验通过合理地选择和调正电磁数据及换向参数，就能得到一台具有比较好的换向性能的电机。换向极极靴的形状和尺寸是由电机换向要求确定的，其形状决定了换向极磁场波形，对电机换向性能影响很大。

根据目前的电磁理论，尽管人们在利用换向极来改善电机的换向性能，利用它产生的换向极磁场在电枢换向绕组中产生的旋转电势e_w平衡电抗电势e_r。也没有人怀疑换向极极靴的尺寸和形状必然会影响e_w对e_r的平衡效果，可是一直到现在工程上却没有准确计算换向极极靴的形状和尺寸的公式。

发明内容

本发明为了给新设计的电机选择合理的换向极极靴尺寸，同时了解和掌握换向极极靴尺寸对换向性能的影响程度，提供了直流电机换向极极靴最优尺寸的设计方法。

本发明的技术方案为：直流电机换向极极靴最优尺寸的设计方法，包括以下步骤：

(1)、选择一台新设计的电机进行无火花区域测试，测试前对影响换向的因素进行全面检查，包括测量片间电压，换向器的凸片、摆度、勾槽、导角，测量换向极、主极、刷距的间距，检查电刷中性面，检查电刷牌号、电刷电压、电刷研磨程度，检查确定换补绕组和主极绕组无短路现象；

(2)、选择极靴尺寸为变量进行无火花区域测试；

(3)、在测试之前对换向器进行研磨运行，使换向器表面形成一层深褐色薄膜；

(4)、每一种规格的换向极极靴的无火花换向区域都要试验三次，然后取每点的平均值作为绘制无火花换向区域该点的数值；

(5)、根据测试得到的数据，绘制无火花换向区域，由于极靴尺寸的不同，得到的无火花换向区域的宽度和趋向各不相同；

(6)、多次测试得到了不同的无火花换向区域，针对一台电机，根据要求的性能不同，通过对无火花换向区域的对比分析，找到一个换向极极靴的最优尺寸。

进一步地，用沉头蚰钉把不同规格的极靴固定在换向极极身上。

本发明的有益效果在于：

1、通过本发明的试验方法选择出合理地极靴和尺寸是可行的。

2、为了排除换向器表面情况对换向区域的影响，我们在试验之前对换向器进行了研磨运行。使换向器表面形成一层深褐色薄膜，这一稳定的氧化膜的存在将大大减小了由于换向器表面的物理、电化学状况的不同给无火花换向区域造成的误差。

3、通过对无火花换向区域的对比分析，可知换向极极靴对电机换向性能的影响是比较大的，它不仅影响换向区域的宽窄，也影响到换向区域随负荷增加时的趋向。对一台电机，根据要求的性能不同，可以通过测试找到一个最优的换向极极靴尺寸。

附图说明

图1为换向极极靴宽13mm的无火花换向区域；

图2为换向极极靴宽20mm的无火花换向区域；

图3为换向极极靴宽25mm的无火花换向区域。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行具体说明。

实施例一：直流电机换向极极靴最优尺寸的设计方法，包括以下步骤：

(1)、选择一台新设计的电机进行无火花区域测试，测试前对影响换向的因素进行全面检查，包括测量片间电压，换向器的凸片、摆度、勾槽、导角，测量换向极、主极、刷距的间距，检查电刷中性面，检查电刷牌号、电刷电压、电刷研磨程度，检查确定换补绕组和主极绕组无短路现象；

(2)、选择极靴尺寸为变量进行无火花区域测试；

(3)、在测试之前对换向器进行研磨运行，使换向器表面形成一层深褐色薄膜；

(4)、每一种规格的换向极极靴的无火花换向区域都要试验三次，然后取每点的平均值作为绘制无火花换向区域该点的数值；

(5)、根据测试得到的数据，绘制无火花换向区域，由于极靴尺寸的不同，得到的无火花换向区域的宽度和趋向各不相同；