專利名稱：轉(zhuǎn)子和脈流牽引電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)技術(shù)，尤其涉及一種轉(zhuǎn)子和脈流牽引電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
牽引電動(dòng)機(jī)是鐵路干線電力機(jī)車、工況電力機(jī)車、電力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車和各種電動(dòng)車輛(如蓄電池車、城市電車或地下鐵道電動(dòng)車輛)上用于提供牽引動(dòng)力的電機(jī)。脈流牽弓I電動(dòng)機(jī)是一種直流牽引電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)的輸入電壓為脈動(dòng)電壓，通過電動(dòng)機(jī)的電流為脈動(dòng)電流。相對于直流牽引電動(dòng)機(jī)，脈流牽引電動(dòng)機(jī)的電流脈動(dòng)系數(shù)ki > 30%，除了具有直流電抗電勢，還具有交流電抗電勢Er 、交流換向電勢砍 和變壓器電勢肚等三個(gè)附加電勢，這些交流電勢的合成電勢ΔΕ =Er + +Et。合成電勢只有得到補(bǔ)償才能保證脈流牽引電動(dòng)機(jī)的換向性能。現(xiàn)有的脈流牽引電動(dòng)機(jī)通常采用補(bǔ)償繞組，使加饋到換向極繞組的電流與電樞電流同相位，以便有效及時(shí)地抵消電樞反應(yīng)，補(bǔ)償交流剩余電勢；此外，還在機(jī)座內(nèi)部裝設(shè)磁橋，采用全疊片機(jī)座，以便進(jìn)一步消除交流分量，保證電動(dòng)機(jī)的換向安全。然而，由于補(bǔ)償繞組的存在，使得現(xiàn)有的脈流牽引電動(dòng)機(jī)的主極、附極在接地時(shí)， 均需一并拆換補(bǔ)償繞組；更換一個(gè)主極繞組，需拆換兩個(gè)補(bǔ)償繞組；更換一個(gè)換向極繞組需換一個(gè)補(bǔ)償繞組。這造成脈流牽引電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行可靠性降低、制造及維修的費(fèi)用較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種轉(zhuǎn)子和脈流牽引電動(dòng)機(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的脈流牽引電動(dòng)機(jī)采用補(bǔ)償繞組造成電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行可靠性降低、制造及維修費(fèi)用高的問題。本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)軸、套筒、后支架、多個(gè)電樞線圈、電樞鐵心、均壓線和換向器，所述電樞鐵心上設(shè)置有多個(gè)凹槽，每個(gè)所述凹槽中包括上下兩層電樞線圈，每層所述電樞線圈中包括多匝電樞元件；每層所述電樞線圈中相鄰兩匝電樞元件的引出線，由同一電樞線圈中另一電樞元件的引出線隔開接入所述換向器。如上所述的轉(zhuǎn)子，每個(gè)所述電樞線圈中包括4匝電樞元件，所述4匝電樞元件在所述電樞線圈中由上至下依次為第一元件、第二元件、第三元件和第四元件，所述第一元件、 第三元件、第二元件和第四元件的引出線依次相鄰接入所述換向器。如上所述的轉(zhuǎn)子，所述電樞鐵心由多個(gè)電樞沖片疊壓而成，每個(gè)所述電樞沖片上設(shè)置有多個(gè)通風(fēng)孔。本發(fā)明提供一種脈流牽引電動(dòng)機(jī)，包括由機(jī)座、主極鐵心、換向極鐵心、主極線圈和換向極線圈構(gòu)成的定子，由轉(zhuǎn)軸、換向器、電樞鐵心和電樞線圈構(gòu)成的轉(zhuǎn)子和電刷機(jī)構(gòu)； 還包括如上所述的轉(zhuǎn)子。如上所述的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，所述機(jī)座為鑄鋼材質(zhì)，所述機(jī)座內(nèi)腔疊放疊片。
如上所述的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，主極等效氣隙為10. 15mm。如上所述的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，所述換向極鐵心采用冷軋硅鋼片疊壓而成。如上所述的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，所述主極線圈為串勵(lì)繞組和他勵(lì)繞組構(gòu)成的混合勵(lì)
磁繞組。本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)子和脈流牽引電動(dòng)機(jī)，通過改變電樞鐵心中的多個(gè)電樞元件接入換向器的出線順序，極大的降低了脈流牽引電動(dòng)機(jī)換向時(shí)的電抗電勢，換向火花小，提高了換向性能。結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，便于制造和維修。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一個(gè)轉(zhuǎn)子實(shí)施例的轉(zhuǎn)子鐵心凹槽中的電樞元件排列示意圖；圖3為圖2所示電樞元件接入換向器的引出線排線示意圖；圖如為本發(fā)明又一個(gè)轉(zhuǎn)子實(shí)施例的一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心凹槽中的電樞元件排列示意圖；圖4b為圖如所示的電樞元件在另一轉(zhuǎn)子鐵心凹槽中的排列示意圖；圖5為圖如和圖4b所示的電樞元件示意圖；圖6為圖4a、圖4b和圖5所示的電樞元件接入換向器的引出線排列示意圖；圖7為本發(fā)明一個(gè)脈流牽引電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明一個(gè)脈流牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)施例的機(jī)座結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明一個(gè)脈流牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)施例的接線盒位置示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖1 圖3，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸1、套筒2、后支架3、多個(gè)電樞線圈4、電樞鐵心5、均壓線6和換向器7 ；其中，電樞鐵心5上設(shè)置有多個(gè)凹槽8，每個(gè)凹槽8中包括上下兩層嵌入多個(gè)電樞線圈4，每層電樞線圈4中包括多匝電樞元件41 ；每層電樞線圈4中相鄰兩匝電樞元件41 的引出線，由同一凹槽8電樞線圈4中另一電樞元件41的引出線隔開接入換向器7。電樞線圈4又稱電樞繞組，一般是把絕緣的銅導(dǎo)線先預(yù)制成型，在電樞鐵心5的凹槽8內(nèi)放好絕緣層后將電樞繞組嵌入其中。電樞線圈4分層嵌入凹槽8中，一個(gè)凹槽8中可能嵌有多個(gè)包括上下兩層的電樞線圈4。一個(gè)電樞線圈4 (中可能有很多匝)又稱為一個(gè)繞組元件，每個(gè)繞組元件的兩個(gè)有效邊(直線邊)放在電樞鐵心5的凹槽8內(nèi)。電樞鐵心5的凹槽8分為上下兩層。每個(gè)繞組元件電樞線圈4的一個(gè)有效邊放在一個(gè)凹槽8的上層，另一個(gè)有效邊放置在對應(yīng)的另一個(gè)凹槽8的下層。同一個(gè)繞組元件電樞線圈4的兩個(gè)有效邊分別放在異性磁極的對應(yīng)位置上。換向器7由多個(gè)換向片裝配而成，換向片之間用云母片絕緣。每個(gè)換向片上都連接著兩個(gè)繞組元件電樞線圈4的引出線(一個(gè)繞組元件電樞線圈4的始端引出線和另一個(gè)繞組元件電樞線圈4的末端引出線)。 通常，每個(gè)電樞鐵心5的凹槽8中的電樞線圈4中嵌入多匝電樞元件41，嵌入的電樞元件41的匝數(shù)隨著電動(dòng)機(jī)類型的不同的不同?，F(xiàn)有技術(shù)中，同一電樞線圈4中的多匝電樞元件41排列順序與這些電樞元件41的引出端接入換向器7的出線順序相同。本發(fā)明實(shí)施例中，每個(gè)凹槽8的電樞線圈4中相鄰兩匝電樞元件41的引出線，由同一電樞線圈4中另一電樞元件41的引出線隔開接入換向器7，圖2中同帶陰影的電樞元件41表示相鄰線圈，圖2中同一電樞線圈4內(nèi)相鄰的電樞元件41在圖3引出線排列中被另一電樞元件41 (白色的電樞元件41)隔開。在直流電動(dòng)機(jī)中，換向器7起到整流和換向作用，換向器7將電刷上的直流電變?yōu)殡姌芯€圈4內(nèi)部的交流電。對于多個(gè)通電的導(dǎo)體， 距離最近的兩個(gè)導(dǎo)體磁通耦合最大，產(chǎn)生的互感最大，因此，接入換向器7的多個(gè)電樞元件 41，相鄰的兩個(gè)電樞元件41產(chǎn)生的互感最大。當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，處于換向位置的電樞元件41被電刷和換向片短路，但由于每個(gè)電樞線圈4中相鄰兩個(gè)電樞元件41的引出線，由同一電樞線圈4中另一電樞元件41的引出線隔開接入換向器7，因此，每兩匝處于換向位置的相鄰接入換向器7的兩個(gè)電樞元件41，通電后在電樞鐵心5的一凹槽8中的電樞線圈4 內(nèi)，被另一電樞元件41隔開，這樣極大地降低了引出端相鄰接入換向器7的兩個(gè)電樞元件 41之間產(chǎn)生的互感，當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于換向的暫態(tài)過程中，減小了換向元件(電樞線圈4)中電樞元件41的合成電感，即減小了換向電抗電勢，減小了換向產(chǎn)生的火花，改善了換向性能。本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)子，通過改變電樞鐵心中的多個(gè)電樞元件接入換向器的出線順序，極大的降低了直流電動(dòng)機(jī)換向時(shí)的電抗電勢，換向火花小，提高了換向性能。以下再以一個(gè)轉(zhuǎn)子的具體實(shí)施例進(jìn)行說明，參見圖如、圖4b、圖5和圖6，對于大多數(shù)的牽引電動(dòng)機(jī)，例如直流牽引電動(dòng)機(jī)或脈流牽引電動(dòng)機(jī)，每個(gè)電樞鐵心5的凹槽包括上下兩層電樞線圈4，每個(gè)電樞線圈4中通常內(nèi)嵌有4匝電樞元件41，4匝電樞元件41在一個(gè)凹槽8的上層由上至下依次為第一元件a、第二元件b、第三元件c和第四元件d，在另一個(gè)凹槽8的下層由上至下依次為第四元件d、第三元件C、第二元件b和第一元件a，位于一個(gè)凹槽8上層的這四匝電樞元件41接入換向器7的順序依次為第一元件a、第三元件C、 第二元件b和第四元件d。引出線相鄰接入換向器7的第一元件a和第三元件c，在同一凹槽8的電樞線圈4中被第二元件b隔開，引出線相鄰接入換向器7的第二元件b和第四元件d，在同一凹槽8的電樞線圈4中被第三元件c隔開。同樣，位于另一個(gè)凹槽8上層的4 匝電樞元件41接入換向器7的順序依次為第四元件d、第二元件b、第三元件c和第一元件a。當(dāng)?shù)谝辉、第三元件C、第二元件b和第四元件d處于換向位置時(shí)，首先處于換向的第一元件a和第三元件c，在電樞鐵心5的同一凹槽8中的電樞線圈4內(nèi)，被第二元件 b隔開。而由于第一元件a和第三元件c電流相鄰最近，相應(yīng)產(chǎn)生的互感電勢最大，而在凹槽8中被第二元件b隔開后，能夠極大的降低相鄰繞組電樞元件的互感，當(dāng)電機(jī)換向暫態(tài)過程中，換向元件的合成電感減小了，也就是減小了電抗電勢，因此，改善了換向性能。同樣， 相鄰接入換向器7的第二元件b和第四元件d，在凹槽8中被第三元件c隔開，因此，降低了第二元件b和第四元件d之間的互感。進(jìn)一步的，轉(zhuǎn)子的電樞鐵心5可采用多個(gè)電樞沖片疊壓而成，多個(gè)電樞沖片拼接在套筒2上。每個(gè)電樞沖片上分兩排開有32個(gè)通風(fēng)孔。電樞線圈4可采用單迭平方式繞組，并用槽楔固定在鐵心槽中，電樞線圈4的引出線與換向器7的換向片可用惰性氣體鎢極保護(hù)焊接(TIG焊接)，電樞線圈4前后端部采用無緯帶綁扎。換向器7可以為燕尾拱形結(jié)構(gòu)，換向器7壓圈粘有聚四氟乙烯的防弧帶。本發(fā)明一個(gè)脈流牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)施例，該脈流牽引電動(dòng)機(jī)包括由機(jī)座、主極鐵心、 換向極鐵心、主極線圈和換向極線圈構(gòu)成的定子，由轉(zhuǎn)軸、換向器、電樞鐵心和電樞線圈構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，以及電刷；其中，電樞鐵心上設(shè)置有多個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽中包括上下兩層電樞線圈，每層電樞線圈中包括多匝電樞元件；每層電樞線圈中相鄰兩匝電樞元件的引出線，由同一電樞線圈中另一電樞元件的引出線隔開接入換向器。本實(shí)施例提供的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，采用前述實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)子，其具體結(jié)構(gòu)參見前述實(shí)施例的描述，不再贅述。本發(fā)明提供的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，通過改變電樞鐵心中的多個(gè)電樞元件接入換向器的出線順序，極大的降低了直流電動(dòng)機(jī)換向時(shí)的電抗電勢，換向火花小，提高了換向性能。 該脈流牽引電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，便于制造和維修。本發(fā)明又一個(gè)脈流牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)施例，參見圖7，該脈流牽引電動(dòng)機(jī)包括主要由機(jī)座la、主極鐵心2a、換向極鐵心3a、主極線圈如和換向極線圈fe構(gòu)成的定子，由轉(zhuǎn)軸6a、 換向器7a、電樞鐵心8a和電樞線圈9a構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，以及電刷機(jī)構(gòu)IOa ；具體的，電機(jī)轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心8a、轉(zhuǎn)軸6a、電樞線圈9a、換向器7a，還包括均壓線Ila和轉(zhuǎn)子支架1 等部件。電樞鐵心8a采用帶通風(fēng)孔的沖片疊壓而成，電樞線圈 9a采用單迭平放式繞組，并用槽楔固定在電樞鐵心8a中，電樞線圈9a的引出線與換向器 7a的換向片用惰性氣體鎢極保護(hù)焊接(TIG焊接)，電樞線圈9a前后端部采用無緯帶綁扎， 換向器7a為燕尾拱型結(jié)構(gòu)，換向器7a壓圈粘有聚四氟乙烯防弧帶。脈流牽引電動(dòng)機(jī)的定子部分包括機(jī)座la、主極鐵心2a、換向極鐵心3a、主極線圈 4a和換向極線圈5a；其中，機(jī)座Ia可以采用半疊片結(jié)構(gòu)，參見圖8，具體為機(jī)座Ia采用鑄鋼1 lb，在鑄鋼lib磁體內(nèi)腔的一側(cè)為壓板12b，內(nèi)腔中疊放疊片13b，這種機(jī)座結(jié)構(gòu)能夠改善交流磁勢的相位角，使換向電勢與補(bǔ)償電勢盡可能同相位，降低了換向剩余電勢，并且降低了成本。主極線圈如為串勵(lì)繞組41a和他勵(lì)繞組4 構(gòu)成的混合勵(lì)磁繞組，進(jìn)行恒功調(diào)節(jié)時(shí)，電壓和電流不需要改變，只需調(diào)節(jié)他勵(lì)勵(lì)磁電流便可實(shí)現(xiàn)脈流牽引電動(dòng)機(jī)的平滑變速。定子沖片采用0. 5冷軋硅鋼片沖制，而后與機(jī)座Ia迭壓為一體，串勵(lì)繞組41a和他勵(lì)繞組4 分為交叉、開口兩種形式均為單層扁繞結(jié)構(gòu)。換向極鐵心3a可采用0.5冷軋硅鋼片迭壓而成，以使交流換向電勢與補(bǔ)償電勢盡可能同相位，避免磁滯的影響。定子裝配后，采用真空壓力浸器漆處理。
由于定子和轉(zhuǎn)子之間存在間隙(稱為氣隙)，以便定子和轉(zhuǎn)子之間能夠進(jìn)行相對機(jī)械運(yùn)動(dòng)。為使換向器7a最大片間電壓不超過限定值，可將主極等效氣隙設(shè)置為10. 15mm。電刷機(jī)構(gòu)IOa包括刷架圈、刷握、刷桿座和電刷。每臺脈流牽引電動(dòng)機(jī)可以有4個(gè)刷握，每個(gè)刷握中有兩塊電刷，為了便于更換電刷，刷架圈可通過機(jī)座上的四個(gè)滾針軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，刷架圈與機(jī)座Ia間采用一定位銷固定。脈流牽引電動(dòng)機(jī)前后各有一端蓋(非傳動(dòng)端端蓋13a和傳動(dòng)端端蓋14a)，端蓋上裝有軸承(非傳動(dòng)端軸承1 和傳動(dòng)端軸承16a)，兩端蓋上均裝有一 MlOXl油杯。轉(zhuǎn)軸6a 側(cè)的上方設(shè)置有一接線盒17a，脈流牽引電動(dòng)機(jī)的引出線通過接線盒17a與機(jī)車主線相連接，參見圖9。本發(fā)明提供的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，通過改變電樞鐵心中的多個(gè)電樞元件接入換向器的出線順序，極大的降低了直流電動(dòng)機(jī)換向時(shí)的電抗電勢，換向火花小，提高了換向性能。 該脈流牽引電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，便于制造和維修。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)軸、套筒、后支架、多個(gè)電樞線圈、電樞鐵心、均壓線和換向器，所述電樞鐵心上設(shè)置有多個(gè)凹槽，每個(gè)所述凹槽中包括上下兩層電樞線圈，每層所述電樞線圈中包括多匝電樞元件；其特征在于，每層所述電樞線圈中相鄰兩匝電樞元件的引出線，由同一電樞線圈中另一電樞元件的引出線隔開接入所述換向器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)所述電樞線圈中包括4匝電樞元件， 所述4匝電樞元件在所述電樞線圈中由上至下依次為第一元件、第二元件、第三元件和第四元件，所述第一元件、第三元件、第二元件和第四元件的引出線依次相鄰接入所述換向
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述電樞鐵心由多個(gè)電樞沖片疊壓而成，每個(gè)所述電樞沖片上設(shè)置有多個(gè)通風(fēng)孔。
4.一種包括權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述轉(zhuǎn)子的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括 由機(jī)座、主極鐵心、換向極鐵心、主極線圈和換向極線圈構(gòu)成的定子，和電刷機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述機(jī)座為鑄鋼材質(zhì)，所述機(jī)座內(nèi)腔疊放疊片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，其特征在于，主極等效氣隙為 10.15mm0
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述換向極鐵心采用冷軋硅鋼片疊壓而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的脈流牽引電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述主極線圈為串勵(lì)繞組和他勵(lì)繞組構(gòu)成的混合勵(lì)磁繞組。
全文摘要
本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)子和脈流牽引電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、套筒、后支架、多個(gè)電樞線圈、電樞鐵心、均壓線和換向器，所述電樞鐵心上設(shè)置有多個(gè)凹槽，每個(gè)所述凹槽中包括上下兩層電樞線圈，每層所述電樞線圈中包括多匝電樞元件；每層所述電樞線圈中相鄰兩匝電樞元件的引出線，由同一電樞線圈中另一電樞元件的引出線隔開接入所述換向器。本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)子和脈流牽引電動(dòng)機(jī)，通過改變電樞鐵心中的多個(gè)電樞元件接入換向器的出線順序，極大的降低了脈流牽引電動(dòng)機(jī)換向時(shí)的電抗電勢，換向火花小，提高了換向性能。結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，便于制造和維修。
文檔編號H02K23/02GK102347654SQ201010240438
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者梁剛, 武志民, 許勇, 魏榮斌 申請人:永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司