CN107623234A - 一种电机换向装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机换向装置及加工方法，特别是一种大型直流电动机换向装置，属于电机装置技术领域；该装置包括通过套筒安装于电机转子上具有升高片的换向片，该换向片两端部装配有压圈机构，换向片与压圈机构之间设置有绝缘机构以实现绝缘效果，换向片上套有与换向片绝缘的金属箍环，利用金属箍环以加强换向片的强度；本发明解决了大型直流电机换向装置中换向片强度不够，不能达标的问题，通过加装金属箍环，并结合过盈配合充分提高换向片装配的紧固性，同时增加换向片鸽尾的强度，以提高换向片的实用性，降低使用工况要求，满足了换向片在所有工况（包括额定、过载运行）时的强度要求。

Description

一种电机换向装置及加工方法

技术领域

本发明涉及一种电机换向装置及方法，特别是一种大型直流电动机换向装置，属于电机装置技术领域。

背景技术

换向器是直流永磁串激电动机上为了能够让电动机持续转动下去原一个部件。结构上，换向器是几个接触片围成圆型，分别连接转子上的每个抽头，外边连接两个电极称为电刷与之接触，同时只接触其中的两个。 原理是，当线圈通过电流后，会在永磁铁的作用下，通过吸引和排斥力转动，当它转到和磁铁平衡时，原来通着电的线较对应换向器上的触片就与电刷分离开，而电刷连接到符合产生推动力的那组线圈对应的触片上，这样不停的重复下去，直流电动机就转起来了。

大型直流电动机，因其平滑的调速性能、优良的过载能力以及适应频繁正反转等特性，广泛应用于冶金矿山、钢厂轧钢等领域。

对于中小型的直流电机，通常换向器也较小，仅通过前后压圈把合即可将换向片固定，并满足运行强度要求，但对于大型直流电动机，尤其是换向器外径超过2米、电枢外径超过3米的电动机，仅靠前后压圈压紧不足以支撑换向片装配的强度要求，主要表现在换向片鸽尾处强度不足。对于此类问题，可在换向器外圈热套金属箍环，以确保运行时换向片鸽尾强度，但金属箍环直接与换向器表面接触，会使换向片间接对地放电。因此金属箍环必须绝缘良好并能方便、精确地安装到换向器表面。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种针对上述存在的问题，提供一种能使换向器既满足强度要求，又简单可靠，并且结构简单，提高换向片对工况的实用性的大型直流电机换向装置和该装置的加工方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种电机换向装置，包括通过套筒安装于电机转子上具有升高片的换向片，该换向片两端部装配有压圈机构，换向片与压圈机构之间设置有绝缘机构以实现绝缘效果，换向片上套有与换向片绝缘的金属箍环，利用金属箍环以加强换向片的强度。

本发明中，利用金属箍环加强大型直流电机换向片鸽尾处的强度，使该换向装置安装于转子后鸽尾的强度以达到要求目标值，同时，在高速选择的过程中换向片结构更加稳定。由于采用的是金属箍环，而在实际应用中，需要避免间接对地放电，该发明利用绝缘材料以实现金属之间形成独立的主体，有效的解决换向装置的强度问题和间接放电的问题。

本发明的一种电机换向装置，所述压圈机构包括前压圈和后压圈，套筒设置于前压圈和后压圈之间且位于换向片内侧，该前压圈、后压圈、换向片和套筒通过多个第一螺栓连接为一体。该方式的设计采用螺杆连接的方式以实现专配关系，同时，该结构简单，便于操作。

进一步的，所述第一螺栓为双头螺栓，其中一端与后压圈通过螺纹直接把合，另一端贯穿前压圈并通过螺帽把合紧固。在大型直流电机中，采用换向装置专配完善后直接再装配在转子上不利于安装以及安装的难度高，装配精度低，该方式能够有效的解决电机装配的问题。

进一步的，该第一螺栓为圆周阵列分布。

本发明的一种电机换向装置，所述金属箍环安装于靠近升高片所在的换向片上，该金属箍环与换向片之间设置有用于绝缘的绝缘内圈，该金属箍环靠近升高片的一侧设置有后绝缘环，该金属箍环远离升高片的一侧设置有前绝缘环。该设计方式能够有效的解决金属箍环与换向片或者升高片之间产生间接放电的问题，在保证了加强换向片鸽尾强度的同时保证换向装置的效果，结合将金属箍环设计在升高片的一侧，从而使电刷与换向片有效接触面增大。

进一步的，所述绝缘内圈采用绝缘材料包覆并加热固化制成，并靠近升高片的端部加工有用于金属箍环限位的第一止口，所述换向片上设置有用于绝缘内圈限位的第二止口。装配过程中，不仅考虑到由底部向上一次装配，同时，利于金属箍环的专配，使金属箍环与升高片保持一定的距离，并且该结构的绝缘内圈强度和绝缘效果好。

进一步的，所述金属箍环与绝缘内圈为过盈配合，并通过第一限位台和金属箍环装配后绝缘环，前绝缘环通过多个第二螺栓装配于金属箍环上。该方式能够进一步紧固换向片的装配，在结构设计上有利于金属箍环以及绝缘环的设计。

进一步的，该第二螺栓为圆周阵列分布。

进一步的，该金属箍环、绝缘内圈、前绝缘环、后绝缘环的装配缝隙以及第二螺栓的外表面涂封涂层以用于密封缝隙和隔离部件与空气。介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好。

进一步的，所述前绝缘环和/或后绝缘环采用玻璃布板、云母板压制或加工成形。

进一步的，所述前绝缘环和/或后绝缘环为一体制成或分瓣结构。

一种直流电动机，包括上述的电机换向装置。

一种电机换向装置的加工方法，包括以下步骤：

a、将换向片、套筒和压圈机构组装成型；

b、在靠近升高片的位置加工换向片，使换向片上形成具有装配限位功能的第二止口；

c、沿着第二止口向远离升高片一端所在的换向片上包覆一定宽度和厚度用于绝缘的绝缘材料，加热绝缘材料，并固化成型，将固化成型的绝缘材料进行再加工，使绝缘材料形成具有用于限位的第一止口的绝缘内圈；

d、装配后绝缘环，将后绝缘环沿换向片远离升高片的端部向升高片进入装配至绝缘内圈的第一止口处，以第一止口作为定位基准；

e、加热金属箍环至一定温度，将金属箍环沿换向片远离升高片的端部向升高片进入并使后端面与后绝缘环贴合，冷却后通过过盈配合使绝缘内圈、后绝缘环和金属箍环装配成型；

f、装配前绝缘环，将前绝缘环沿换向片远离升高片的端部向升高片进入装配至金属箍环前端面并贴合，通过第二螺栓把合紧固。

进一步的，还包括步骤g、将金属箍环、绝缘内圈、前绝缘环和后绝缘环的装配缝隙以及第二螺栓外表面涂封涂层以用于密封缝隙和隔离部件与空气。该设计方式主要是达到密封的效果。

进一步的，所述步骤a中，压圈机构包括前压圈和后压圈，利用双头螺栓将其中一端部与后压圈直接把合，依次装入套筒和前压圈，双头螺栓的另一端贯穿前压圈，利用螺帽把合，将压圈机构、套筒和换向片装配成形，并且采用绝缘机构使压圈机构与换向片绝缘。

进一步的，所述步骤e中，金属箍环加热温度不高于150℃，以保证装配过程中绝缘材料不受高温影响变形。

进一步的，所述步骤e中，金属箍环与内绝缘圈之间过盈配合的紧量为1.5-3mm。

进一步的，所述步骤e和步骤f中，将金属箍环加工呈截面成“T”形，后绝缘环通过第一止口和金属箍环的后端面槽形装配，前绝缘环装配于金属箍环的前端面的槽形内。

进一步的，所述步骤e和步骤f中，金属箍环装配好后裸露的部位涂三防漆以提高金属箍环的实用寿命，避免生锈。

进一步的，所述步骤e和步骤f中，前绝缘环和/或后绝缘环采用一体制成或者分瓣结构。

进一步的，所述步骤e和步骤f中，前绝缘环和/或后绝缘环采用的分瓣结构时，采用胶将分瓣粘接，再进行装配。

本发明的一种换向装置采用的结构在设计上更加巧妙，利用紧量和温度的控制以实现金属箍环稳固装配于换向片上，在设计过程中，金属箍环与升高片之间的距离需要满足爬电距离，而该距离在设计过程中需根据实际需求进行设置。而在本装置中，主要应用于大型直流电机，因此，换向片结构大，通常存在鸽尾结构，从而未对换向片做详细描述，本发明的设计要点着重是解决换向片的强度问题。而在本设计中，一方面是针对换向片强度，另一方面是采用具体的设计结构解决金属箍环和换向装置间接放电的问题，即是解决绝缘的问题。采用过盈配合为了进一步紧固换向片，过盈配合是将金属加热再套装，为了避免绝缘内圈高温变形，出于材料云母带的考虑，需要严格控制温度，而在本设计中，利用低于150℃的设计能够有效避免绝缘内圈变形，随着温度的变化，过盈配合的效果也有所不同，因此设计的紧量也不同。在该温度的设计范围下，利用紧量设计为1.5mm-3.0mm，从而保证整个装置在装配后的实用效果。从现有技术来看，大型直流电机的换向装置在实用性以及换向片的强度属于难题，通过该设计和装配方法，能够有效解决这样的问题，并且通过实验以及试用已得到充分的肯定。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明有效的解决了大型直流电机换向装置中换向片强度不够，不能达标的问题，通过加装金属箍环，并结合过盈配合充分提高换向片装配的紧固性，同时增加换向片鸽尾的强度，以提高换向片的实用性，降低使用工况要求，满足了换向片在所有工况（包括额定、过载运行）时的强度要求，同时该装置的设计更利于换向装置加工装配，由于装配位置和定位结构的设计，有效提升装配效率，促进大型直流电机的组装效率，结构关系清晰明了，操作简单明了，另外，该装置不需要将绝缘材料先包覆在金属箍环外表面参与热套，这样就避免了热套时由于金属与绝缘材料热膨胀系数不同而导致的绝缘损坏。

附图说明

图1是本发明装配后截面结构示意图；

图2是本发明的整体式后绝缘环的结构示意图；

图3是本发明的整体式前绝缘环的结构示意图；

图4是本发明金属箍环的结构示意图；

图5是本发明金属箍环A处的截面示意图；

图6是本发明绝缘内圈加工后的截面示意图；

图7是本发明的分瓣式后绝缘环之一；

图8是本发明的分瓣式前绝缘环之一；

图9是本发明的分瓣式后绝缘环之二；

图10是本发明的分瓣式后绝缘环之二的侧视图；

图11是本发明的分瓣式前绝缘环之二；

图12是本发明的分瓣式前绝缘环之二的侧视图。

图中标记：1-换向片、2-前压圈、3-后压圈、4-绝缘机构、5-套筒、6-第一螺栓、7-螺帽、8-金属箍环、9-升高片、10-绝缘内圈、11-后绝缘环、12-前绝缘环、13-第一止口、14-第二止口、15-第二螺栓、16-第一分瓣结构、17-第二分瓣结构。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

一种电机换向装置，如图1所示，包括通过套筒安装于电机转子上具有升高片的换向片1，该换向片1两端部装配有压圈机构，换向片1与压圈机构之间设置有绝缘机构4以实现绝缘效果，换向片1上套有与换向片绝缘的金属箍环8，利用金属箍环8以加强换向片的强度。

本实施例中，绝缘机构4作为优选的实施方式，采用云母材料制成与压圈机构匹配的环形。该材料的绝缘效果好，有利压圈机构与换向片之间的绝缘效果。

本实施例中，利用金属箍环加强大型直流电机换向片鸽尾处的强度，使该换向装置安装于转子后鸽尾的强度以达到要求目标值，同时，在高速选择的过程中换向片结构更加稳定。由于采用的是金属箍环，而在实际应用中，需要避免间接对地放电，该装置利用绝缘材料以实现金属之间形成独立的主体，有效的解决换向装置的强度问题和间接放电的问题。

具体的，上述具体实施方式中，换向片1具体到大型直流电机中，该换向片需要加装压圈，换向片1的结构具有鸽尾结构，而位于升高片9的一端鸽尾的结构强度不能有效达到目标要求，而采用金属箍环8以加强强度。更加具体的，采用绝缘处理为了避免出现间接放电的问题。在装配的过程中，利用绝缘机构4使压圈机构与换向片绝缘。基于大型直流电机在装配上具有一定的难度，为了优化换向片的强度和降低装配难度，进行以下优化设计。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在大型直流电机的装配过程中，为了保证装配的精度，以及优化操作流程，采用装配结构简单明了，便于操作，定位精准的方式，在其中一具体实施方式中，压圈机构包括前压圈2和后压圈3，套筒5设置于前压圈2和后压圈3之间且位于换向片内侧，该前压圈2、后压圈3、换向片1和套筒5通过多个第一螺栓6连接为一体。落实到具体的设计，在前压圈2、套筒5和后压圈3上对应位置开设用于装配的通孔，将第一螺栓6穿过通孔并装配连接为一体，从而使换向装置成型。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在第一螺栓6与压圈机构和套筒5之间的连接关系，具体到结构的设计上，在另一具体实施方式中，第一螺栓6为双头螺栓，其中一端与后压圈通过螺纹直接把合，另一端贯穿前压圈并通过螺帽7把合紧固。该方式能够优先进行定位，操作更加简洁。具体到第一螺栓6的数量设计，该第一螺栓6的数量为20-50个。更加具体的，该第一螺栓6为圆周阵列分布。同时限定了用于装配的通孔的分布原则。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在增加了换向片的强度的同时，出于对金属箍环与换向片间接放电的考虑，再进行结构优化设计，在其中一具体实施方式中，金属箍环8安装于靠近升高片9所在的换向片上，该金属箍环8与换向片之1间设置有用于绝缘的绝缘内圈10，该金属箍环8靠近升高片的一侧设置有后绝缘环11，该金属箍环8远离升高片的一侧设置有前绝缘环12。利用分体式的结构以实现绝缘的效果，另外，在设计的过程中，金属箍环装配后，金属箍环的后端面与升高片之间需要留足爬电距离。

在安装的过程中，尤其是在形成绝缘内圈的过程中，不仅要考虑到绝缘内圈包覆在换向片上的效果，以及还要考虑到绝缘环以及金属箍环装配时的精度，而在大型的直流电机中，该装配要提高精度所采用较优且简单的方式为利于相互定位关系从而实现精度的保证，因此，在另一具体实施方式中，如图1和图6所示，绝缘内圈10采用绝缘材料包覆并加热固化制成，并靠近升高片的端部加工有用于金属箍环8限位的第一止口13，换向片1上设置有用于绝缘内圈限位的第二止口14。利用第二止口14定位并包覆绝缘材料，将绝缘材料加热固化成形，形成绝缘内圈，再加工使表面光滑，同时，加工出第一止口，通过第一止口作为定位基准，以实现高精度的装配。作为较优的选择，绝缘材料采用云母带。利用云母材料绝缘效果好的性能保证装置的绝缘效果。

结合上述具体实施方式的基础上，要加强换向片的的强度以及利于换向片在高速转动的稳定，在另一具体实施方式中，金属箍环8与绝缘内圈10为过盈配合，并通过第一限位台和金属箍环装配后绝缘环11，前绝缘环12通过多个第二螺栓15装配于金属箍环上。利用过盈配合的方式进行装配，能够有效加强换向片的强度。该方式的设计能够有效避免金属箍环8先包覆绝缘材料，由于膨胀系数的不同容易造成绝缘材料损坏的效果。而在本实施方式中，由于是过盈配合，结合绝缘内圈的材料性质，在加热时，金属箍环的温度不超过150℃以避免损伤绝缘内圈。而在进一步的设计当中，由于不同温度的情况下膨胀的情况不同，而在实际设计当中，过盈配合的紧量在1.5mm-3mm。

具体的，基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，第二螺栓15为圆周阵列分布。在本实施方式中，该第二螺栓15的数量为4-10个。

更加具体的，基于上述具体实施方式的设计原则上，如图4和图5所示，金属箍环8的截面呈“T”形，后绝缘环11的底部通过第一止口13进行限位，后绝缘环11的顶部位于金属箍环8后侧凸台的下方，以使后绝缘环位于金属箍环8后侧凸台下方的凹槽内，前绝缘环12装配于金属箍环8前侧凸台下方的凹槽内，利用第二螺栓进行把合。即：后绝缘环11的内径大于第一止口凹部的外径且小于第一止口凸部的外径，后绝缘环11的外径小于金属箍环8凸部的内径，前绝缘环12的内径大于绝缘内圈的外径，前绝缘环12的外径小于金属箍环8凸部的内径，另外，后绝缘环11和前绝缘环12的厚度分别与对应的金属箍环8凸部的宽度相等。

在一定的基础上，作为密封以及保护，并且使裸露的部位与空气隔绝，因此，在另一具体实施方式中，该金属箍环8、绝缘内圈10、前绝缘环12、后绝缘环11的装配缝隙以及第二螺栓15的外表面涂封涂层以用于密封缝隙和隔离部件与空气。该涂层所采用的材料作为较优的选择，该涂层的材料为环氧树脂。环氧树脂具有较好的附着力，并且密封效果较好，常应用于国防装置中，而该设计出于大型电机结构，由于使用环境和设备过大的问题，为了增加电机的使用寿命，采用了该设计。另外，金属箍环8装配后裸露部位涂封三防漆。

基于上述具体实施方式的设计原则上，对前绝缘环12和后绝缘环11做进一步具体化的设计，在其中一具体实施方式中，前绝缘环12和/或后绝缘环11采用玻璃布板、云母板压制或加工成形。当然，本设计中，绝缘材料不作特别设计要求，绝缘材料不仅局限于此，采用其他绝缘材料制作成本设计中的前绝缘环12和后绝缘环11属于等同技术领域的常规技术替代。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在其中一具体实施方式中，如图3和图4所示，前绝缘环12和/或后绝缘环11为一体制成。该结构装配简单，利用装配定位。

基于上述具体实施方式的设计基础上，在另一具体实施方式中，一种直流电动机，包括以上所述任一具体实施方式的电机换向装置。

实施例2

一种电机换向装置，与实施例1不同的是，后绝缘环11和/或前绝缘环为分瓣式结构。

具体的，本实施方式中，后绝缘环11采用层压玻璃布板加工或云母板压制形成第一分瓣结构16，后绝缘环11采用4片（或者3-8片）第一分瓣结构16，整体结构拼接在一起，涂环氧胶粘接。

更加具体的，前绝缘环12采用层压玻璃布板加工或云母板压制形成第二分瓣结构17，前绝缘环采用4片（或者3-8片）第二分瓣结构17，通过插接方式插接在绝缘内圈上，并涂环氧胶粘接，通过第二螺栓把合装配。另外，用于把合的通孔绕过接缝。

由于前绝缘环和后绝缘环厚度均较薄，直径又很大，做成整体结构成本较高，因此考虑将其制作成分瓣结构。同时，考虑到装配的难度，在分瓣制作成型后采用环氧胶进行粘接。另外，采用该方式的设计装配方式如实施例1原理相似，装配关系简单明了，便于操作。

具体的，基于上述具体实施方式的设计基础上，分瓣结构可采用方式如图7至图12所示：

实施方式之一，如图7和图8所示，分瓣结构采用止口配合的方式进行装配，采用端面接触的匹配方式，并形成正视图接缝呈“Z”形或者其他形状，利用胶粘接；

实施方式之二，如图9至12所示，分瓣结构前后端部分别设置有用于装配上方和下方的止口，并通过该止口与另一分瓣结构进行装配，采用叠压的方式装配，采用胶粘接或者采用连接机构固定为一体。

对比上述的两种实施方式，其实施方式之一需要将接缝制成多边形后者其他圆弧形状，其主要功能用于增大分瓣之间的接触面积，并保证粘接效果。其实施方式之二保证了接触面积，同时由于有重叠部分，也可采用连接机构（例如螺钉）连接形成一体，因此形成的接缝不限形状，出于美观采用“一”字形。作为优选的，上述用于粘接的胶优选环氧胶。

基于上述具体实施方式的设计原则上，后绝缘环或前绝缘环的分瓣结构前后端部分别设置有用于装配上方和下方的止口，并通过该止口与另一分瓣结构进行装配，采用叠压的方式装配，采用环氧胶粘接和/或采用连接机构18固定为一体时，在另一具体实施方式中，后绝缘环的第一分瓣结构装配后在重叠部分上设置有连接机构18。该连接机构18为连接螺钉。在另一具体实施方式中，前绝缘环的第二分瓣结构装配后，与第二螺栓配合的装配孔设置在第二分瓣结构装配后的重叠所在的位置。

基于上述具体实施方式的设计原则上，前绝缘环12和后绝缘环11不限于其中一个或两个采用上述实施方式的其中之一或者两者均采用，例如：前绝缘环采用上述实施方式之一，而后绝缘环采用一体制成、实施方式之一或者实施方式二。

实施例3

基于实施例1和实施例2的设计原则上，提供一种电机换向装置的加工方法，包括以下步骤：

a、将换向片、套筒和压圈机构组装成型；

b、在靠近升高片的位置加工换向片，使换向片上形成具有装配限位功能的第二止口；

c、沿着第二止口向远离升高片一端所在的换向片上包覆一定宽度和厚度用于绝缘的绝缘材料，加热绝缘材料，并固化成型，将固化成型的绝缘材料进行再加工，使绝缘材料形成具有用于限位的第一止口的绝缘内圈；

d、装配后绝缘环，将后绝缘环沿换向片远离升高片的端部向升高片进入装配至绝缘内圈的第一止口处，以第一止口作为定位基准；

e、加热金属箍环至一定温度，将金属箍环沿换向片远离升高片的端部向升高片进入并使后端面与后绝缘环贴合，冷却后通过过盈配合使绝缘内圈、后绝缘环和金属箍环装配成型；

f、装配前绝缘环，将前绝缘环沿换向片远离升高片的端部向升高片进入装配至金属箍环前端面并贴合，通过第二螺栓把合紧固。

具体的，步骤c中，优选云母带作为绝缘材料。

基于上述具体实施方式的设计上，在另一具体实施方式中，还包括步骤g、将金属箍环、绝缘内圈、前绝缘环和后绝缘环的装配缝隙以及第二螺栓外表面涂封涂层以用于密封缝隙和隔离部件与空气。该涂层所采用的材料作为较优的选择，该涂层的材料为环氧树脂。该设计方式主要是达到密封的效果。利用环氧树脂来提升该工艺下制作出的装置的使用寿命。本实施方式中，作为具体的设计，第二螺栓装配后位于金属箍环和/或前绝缘环内部分涂封环氧树脂或者不涂封环氧树脂。保证裸露部分涂封树脂即可。

基于上述描述的装配，在另一具体实施方式中，步骤a中，压圈机构包括前压圈和后压圈，利用双头螺栓将其中一端部与后压圈直接把合，依次装入套筒和前压圈，双头螺栓的另一端贯穿前压圈，利用螺帽把合，将压圈机构、套筒和换向片装配成形，并且采用绝缘机构使压圈机构与换向片绝缘。绝缘机构作为优选的实施方式，采用云母材料制成与压圈机构匹配的环形。该材料的绝缘效果好，有利压圈机构与换向片之间的绝缘效果。

针对金属箍环与绝缘内圈的过盈配合，在另一具体实施方式中，步骤e中，金属箍环加热温度不高于150℃，以保证装配过程中云母带不受高温影响变形。

过盈配合中，由于温度不同，配合效果不同，金属膨胀不同，在其中一具体实施方式中，步骤e中，金属箍环与内绝缘圈之间过盈配合的紧量为1.5-3mm。

在对金属箍环的装配作进一步的优化，从外观以及爬电距离的设计上，在另一具体实施方式中，步骤e和步骤f中，将金属箍环加工呈截面成“T”形，后绝缘环通过第一止口和金属箍环的后端面槽形装配，前绝缘环装配于金属箍环的前端面的槽形内。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，步骤e和步骤f中，金属箍环装配好后裸露的部位涂三防漆以提高金属箍环的实用寿命，避免生锈。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在其中一具体实施方式中，步骤e和步骤f中，前绝缘环和/或后绝缘环采用一体制成或者分瓣结构。

在其中一具体实施方式中，步骤e和步骤f中，前绝缘环和/或后绝缘环采用的分瓣结构时，采用胶将分瓣粘接，再进行装配。优选的，该实施方式中用于粘接的胶优选环氧胶。

本发明设计的结构在设计上更加巧妙，利用紧量和温度的控制以实现金属箍环稳固装配于换向片上，在设计过程中，金属箍环与升高片之间的距离需要满足爬电距离，而该距离在设计过程中需根据实际需求进行设置。而在本装置中，主要应用于大型直流电机，因此，换向片结构大，通常存在鸽尾结构，从而未对换向片做详细描述，本发明的设计要点着重是解决换向片的强度问题。而在本设计中，一方面是针对换向片强度，另一方面是采用具体的设计结构解决金属箍环和换向装置间接放电的问题，即是解决绝缘的问题。采用过盈配合为了进一步紧固换向片，过盈配合是将金属加热再套装，为了避免绝缘内圈高温变形，出于材料云母带的考虑，需要严格控制温度，而在本设计中，利用低于150℃的设计能够有效避免绝缘内圈变形，随着温度的变化，过盈配合的效果也有所不同，因此设计的紧量也不同。在该温度的设计范围下，利用紧量设计为1.5mm-3.0mm，从而保证整个装置在装配后的实用效果。从现有技术来看，大型直流电机的换向装置在实用性以及换向片的强度属于难题，通过该设计和装配方法，能够有效解决这样的问题，并且通过实验以及试用已得到充分的肯定。

综上所述，本发明解决了大型直流电机换向装置中换向片强度不够，不能达标的问题，通过加装金属箍环，并结合过盈配合充分提高换向片装配的紧固性，同时增加换向片鸽尾的强度，以提高换向片的实用性，降低使用工况要求，满足了换向片在所有工况（包括额定、过载运行）时的强度要求，同时该装置的设计更利于换向装置加工装配，由于装配位置和定位结构的设计，有效提升装配效率，解决促进大型直流电机的组装效率，结构关系清晰明了，操作简单明了，另外，该装置不需要将绝缘材料先包覆在金属箍环外表面参与热套，这样就避免了热套时由于金属与绝缘材料热膨胀系数不同而导致的绝缘损坏。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种电机换向装置，其特征在于：包括通过套筒安装于电机转子上具有升高片的换向片（1），该换向片（1）两端部装配有压圈机构，换向片（1）与压圈机构之间设置有绝缘机构（4）以实现绝缘效果，换向片（1）上套有与换向片绝缘的金属箍环（8），利用金属箍环（8）以加强换向片的强度。

2.如权利要求1所述的一种电机换向装置，其特征在于：所述压圈机构包括前压圈（2）和后压圈（3），套筒（5）设置于前压圈（2）和后压圈（3）之间且位于换向片内侧，该前压圈（2）、后压圈（3）、换向片（1）和套筒（5）通过多个第一螺栓（6）连接为一体。

3.如权利要求2所述的一种电机换向装置，其特征在于：所述第一螺栓（6）为双头螺栓，其中一端与后压圈通过螺纹直接把合，另一端贯穿前压圈并通过螺帽（7）把合紧固。

4.如权利要求1所述的一种电机换向装置，其特征在于：所述金属箍环（8）安装于靠近升高片（9）所在的换向片上，该金属箍环（8）与换向片之（1）间设置有用于绝缘的绝缘内圈（10），该金属箍环（8）靠近升高片的一侧设置有后绝缘环（11），该金属箍环（8）远离升高片的一侧设置有前绝缘环（12）。

5.如权利要求4所述的一种电机换向装置，其特征在于：所述绝缘内圈（10）采用绝缘材料包覆并加热固化制成，并靠近升高片的端部加工有用于金属箍环（8）限位的第一止口（13），所述换向片（1）上设置有用于绝缘内圈限位的第二止口（14），所述金属箍环（8）与绝缘内圈（10）为过盈配合，并通过第一限位台和金属箍环装配后绝缘环（11），前绝缘环（12）通过多个第二螺栓（15）装配于金属箍环上。

6.如权利要求5所述的一种电机换向装置，其特征在于：该金属箍环（8）、绝缘内圈（10）、前绝缘环（12）、后绝缘环（11）的装配缝隙以及第二螺栓（15）的外表面涂封涂层以用于密封缝隙和隔离部件与空气。

7.如权利要求4所述的一种电机换向装置，其特征在于：所述前绝缘环（12）和/或后绝缘环（11）采用玻璃布板、云母板压制或加工成形，该前绝缘环（12）和/或后绝缘环（11）为一体制成或分瓣结构。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种电机换向装置的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将换向片、套筒和压圈机构组装成型；

b、在靠近升高片的位置加工换向片，使换向片上形成具有装配限位功能的第二止口；

c、沿着第二止口向远离升高片一端所在的换向片上包覆一定宽度和厚度用于绝缘的绝缘材料，加热绝缘材料，并固化成型，将固化成型的绝缘材料进行再加工，使绝缘材料形成具有用于限位的第一止口的绝缘内圈；

d、装配后绝缘环，将后绝缘环沿换向片远离升高片的端部向升高片进入装配至绝缘内圈的第一止口处，以第一止口作为定位基准；

e、加热金属箍环至一定温度，将金属箍环沿换向片远离升高片的端部向升高片进入并使后端面与后绝缘环贴合，冷却后通过过盈配合使绝缘内圈、后绝缘环和金属箍环装配成型；

f、装配前绝缘环，将前绝缘环沿换向片远离升高片的端部向升高片进入装配至金属箍环前端面并贴合，通过第二螺栓把合紧固。

9.如权利要求8所述的一种电机换向装置的加工方法，其特征在于：所述步骤a中，压圈机构包括前压圈和后压圈，利用双头螺栓将其中一端部与后压圈直接把合，依次装入套筒和前压圈，双头螺栓的另一端贯穿前压圈，利用螺帽把合，将压圈机构、套筒和换向片装配成形，并且采用绝缘机构使压圈机构与换向片绝缘。

10.如权利要求8所述的一种电机换向装置的加工方法，其特征在于：所述步骤e和步骤f中，将金属箍环加工呈截面成“T”形，后绝缘环通过第一止口和金属箍环的后端面槽形装配，前绝缘环装配于金属箍环的前端面的槽形内。