異形槽楔在直流力矩電機中的應用
米永存，王鳴慶
（西安微電機研究所，西安710077）
摘要：直流力矩電機由于其特殊的結(jié)構(gòu)形式，大多采用銅槽楔兼做電機的換向器，槽楔的結(jié)構(gòu)在一定程度上受電機槽滿率的限制，反過來槽楔的結(jié)構(gòu)又在一定程度上影響電樞的制造質(zhì)量及合格率，因此，槽楔的結(jié)構(gòu)選取對直流電機而言較為重要。文章針對常用槽楔在實際應用的不足，設計并采用了一種異形槽楔，通過實際使用認為在某些情況下采用此結(jié)構(gòu)槽楔可以得到較為滿意的效果。
關鍵詞：異形槽楔；結(jié)構(gòu)；應用
中國分類號：tm381 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848（2010）03-0089-03
o引 言
對于直流力矩電機所在的使用系統(tǒng)來說，一般都希望電機的力能指標越大越好，特別是近年來，隨著系統(tǒng)性能的不斷提升，對直流力矩電機的性能指標提出了更高的要求。為了滿足電機的力能指標，除進用性能優(yōu)良的材料、優(yōu)化設計參數(shù)外，還應在零部件的結(jié)構(gòu)上進行一定的優(yōu)化和適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)選取[1,2]。
換向器是直流電機的重要部件，在很大程度上決定著電機的換向性能、壽命和可靠性。然而由于力矩電機的軸向尺寸比較小，不可能像普通直流電機那樣將換向器作為電機的一個獨立部件來處理。為了節(jié)省并充分利用有限的有效空間，一般都采用鋼材制作的槽楔兼做電機的換向器，即銅槽楔插入電樞沖片槽中，一端與電樞線圈焊接在一起，另一端伸出鐵心端面作為電機換向器的換向片，伸出部分均勻地分布在某一個預定的圓周上，在電樞灌封時通過環(huán)氧灌封料將所有槽楔灌封成一個整體從而形成電機的換向器。
電樞是力矩電機中的最重要的部件，其制造工藝最復雜、涉及的工序最多。若選用的槽楔結(jié)構(gòu)不合理，則會造成整個電樞報廢，導致電機的制造成本增加，制造周期增長，影響電機的交貨周期。
力矩電機槽滿率的高低決定著槽楔的選用結(jié)構(gòu)，槽楔結(jié)構(gòu)又決定著槽楔的制造加工工藝，并在一定程度上影響著電機電樞的制造質(zhì)量和合格率，因此在設計直流力矩電機的槽楔結(jié)構(gòu)時要兼顧電樞槽滿率及制造工藝等多方面因素，選用何種槽楔結(jié)構(gòu)對直流力矩電機而言顯得相當重要[3]；
1 常用槽楔結(jié)構(gòu)形式及特點
目前直流力矩電機中常用的槽楔結(jié)構(gòu)主要有平槽楔和階梯形槽楔兩種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)分別如圖1和圖2所示。
平槽楔的特點是其插入槽中的部分與作為換向器的部位厚度尺寸是一致的，其厚度尺寸為所用銅板的標稱厚度，上下表面不進行加工，僅加工外形，因此其加工制造比較方便、容易，可采用機加工的方式加工外形尺寸，也可以設計沖模，利用模具一次沖制成形。平槽楔主要應用于槽滿率相對較低的電機中。
采用平槽楔的力矩電機，對電樞灌封前的槽楔部位整形要求非常高，在整形時必須將所有槽楔作為換向器的部位整形到預定的圓周上，不允許有任何偏斜、凸起等現(xiàn)象，否則在電樞灌封后會導致?lián)Q向器部位出現(xiàn)無法車起或過薄而翹片缺陷，導致電樞不能使用而報廢。
階梯形槽楔的特點是其插入槽中的部分與作為換向器的部位厚度尺寸不同，插入槽中的部分要較兼做換向器部位的厚度尺寸小。其加工制造同樣可以采用設計沖模沖制或機加工的工藝。若采用沖模進行沖制，則需要設計、制造兩套乃至三套模具，經(jīng)過兩至三次沖制、整形后才能夠成形，沖模也相對比較復雜。對于批量不大，不需要投制模具的電機來說，則采用先銑加工階梯再電加工（線切割）外形或單純采用電加工階梯及外形的工藝手段進行制作。階梯形槽楔主要應用于槽滿率相對較高的力矩電機中。
雖然階梯形槽楔的結(jié)構(gòu)、制造工藝相對復雜，但由于階梯形槽楔很好地解決了換向器部位的厚庋與槽滿率之間的矛盾關系，特別是采用這種槽楔結(jié)構(gòu)的電機在進行電樞灌封前的整形時對槽楔的整形要求不像平槽楔那樣嚴格，可以節(jié)省一定的工時，且由于換向器部位的厚度相對較厚，因此允許槽楔存在輕微的偏斜、凸起等現(xiàn)象，在灌封后的車加工中也很少出現(xiàn)因換向器部位無法車起或過薄而 |
