直流电动机换向器的结构分类

答：换向器是直流电动机主要部件，其工作状态是否良好对直流电动机的运行起着至关重要的作用。换向器结构形式很多，已得到广泛应用，但都是铜、云母和钢（或塑料）构件组成的复杂弹性体。在运行中不但承受离心力，还受到热应力、惯性力、电刷摩擦力和振动应力的作用，而又要求换向器在各种运行条件下，始终保持一个不变形的光滑圆柱体表面，因此，有较高的技术要求和严格的工艺规程。

换向器结构通常由导电部分，绝缘部分和紧固与支撑部分所组成。按其结构形式通常常见的六种结构形式见表4-12。

表4-12 换向器的结构形式

现将国内外经常采用的换向器结构形式简要介绍如下：

（1）拱形换向器 换向器最常见的结构形式是拱形换向器，拱形换向器结构和受力原理如图4-21所示。

图4-21 拱形换向器结构和受力原理图

a）受力图 b）结构图

图4-21a是拱形换向器的受力图，换向片侧面车有两个V形槽，使换向片下部形成一个鸽尾，V形压圈在换向片鸽尾30°锥面上，施加一个束紧力P_R，使换向片之间留有少量间隙。图4-21b是一个拉紧螺杆式拱型换向器结构，换向片和云母片间隔排列成圆柱体，钢制V形压圈和套筒依靠拉紧螺杆的轴向拉力，把换向片束紧成一个整体，使它们之间有足够的片间压力，在电动机运行的各种工作状态下，换向片承受各种应力作用，不致发生有害变形。螺杆式拱形换向器通常用于直径和长度较大的结构，由于换向器受热膨胀时，螺杆柔度较大，而且螺杆也受热伸长，因此，换向片鸽尾和压圈热应力较小。压圈、套筒与换向片之间是用V形云母环绝缘的。在拱形换向器中，换向片和升高片是导电部分，片间云母和V形环是绝缘部分，压圈、套筒和螺杆是换向器的紧固和支承部分。

（2）捆扎式换向器 它是美国通用电气公司（GENERAL ELECTRIC CO.）经常采用的结构形式。捆扎式换向器是换向片和片间云母用无纬玻璃丝绑扎带捆紧在绝缘的支承套筒上，如图4-22所示。捆扎式换向器具有较好的紧固性，热稳定性和光滑度，有利于保持良好滑动接触和延长电刷寿命。

捆扎式换向器制造工艺过程如下：先将梯形铜排和片间云母排成一个圆环，用扇形瓦块和锥形外环把换向片固紧在一起，并使达到一定片间压力。在换向片外表面上车出矩形绑扎槽。然后加热换向片，并将无纬带在恒定拉力下绕入绑扎槽内，送入烘箱进行固化。待槽内无纬带完全固化后换向片就在强力下形成一个定整的箍。换向片装配内孔需进行精确的机械加工，云母箔熨贴在支承套筒上，

图4-22 捆扎式换向器

1—玻璃丝绑带 2—换向片 3—片间云母 4—云母箔绝缘层 5—套筒 6—升高片(www.xing528.com)

将加工完的换向片圆筒热套在绝缘后的套筒上，就坚固地形成了一个换向器整体。

捆扎式换向器不但零件少，结构简单，而且不易产生变形，热稳定好，表面平滑性也优于拱形换向器。

（3）集锁式换向器 这是英国联合电气工业公司（AEI）经常采用的结构。集锁式换向器固紧方式比较特殊，换向片尾部呈半圆形，支持杆是钢制的，头部也是圆形的，换向片间和换向片与钢杆间垫有玻璃布云母绝缘，换向片全长均被钢杆支承着。钢杆再与换向器套支架的支持环焊牢，形成一个紧固的整体。如图4-23所示。

集锁式换向器工艺上要求较严格，必须使支承钢杆均匀地紧固整个换向器，而不挤坏间隔绝缘。

集锁式换向器的特点是换向片全长被支撑着，受力情况较好。对同一磨损深度来说，换向片厚度较薄，因而节约了用铜，也减少了转动惯量，尤其适用于高速电动机和大型轧钢电动机。

图4-23 集锁式换向器

1—换向片 2—钢支持杆 3—支撑杆 4—升高片 5—均压线 6—支架 7—绝缘法兰

（4）紧圈式换向器 这是德国电机公司（BBC）经常采用的结构。这种换向器是换向片两端车出两个紧圈槽，用两个热套的紧圈将换向器束紧，如图4-24所示。由于紧圈下仅垫有几层薄薄的聚酰亚胺薄膜，而且不含粘结剂，因而换向器变形小，特别是凸片少，因而能使换向器保持良好的滑动接触和换向性能。

图4-24 紧圈式换向器

1—紧圈 2—紧圈绝缘 3—绝缘瓷柱 4—换向片 5—升高片 6—浇灌树脂 7—支承紧固

由于这种换向器没有压圈和固紧螺杆，换向器与轴间有较大的空间，而且内外表面都是冷却面，电动机通风和换向器的冷却效果均较好，而且结构较简单，省铜。

这种换向器的支承刚性较差，致使换向器的径向摆度较大，特别是热态摆度较大，尚需研究和改进。