起重及冶金電機用刷握與集電環(huán)

譚玉林，崔金德

(1 佳木斯防爆電機研究所，黑龍江佳木斯 154005;2 山東聯(lián)盟化工股份有限公司，山東壽光 262725)

0 引言

刷握與集電環(huán)是起重及冶金用繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機的重要部件。刷握上的刷盒是用于固定電刷的，使其與集電環(huán)保持良好接觸。繞線轉(zhuǎn)子電動機也是交流異步電動機，它與一般鼠籠電機的區(qū)別在于它的轉(zhuǎn)子繞組不是鑄鋁條而是線圈。繞線式電動機用于起動轉(zhuǎn)矩較大的負載(例如空壓機)，起動時在轉(zhuǎn)子回路接入電阻，可以提高轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)，提高起動轉(zhuǎn)矩。改變轉(zhuǎn)子回路的外接電阻還可以實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速。

1 刷握與集電環(huán)的用途

刷握是繞線轉(zhuǎn)子電機用于固定電刷并起導向作用的。其結(jié)構(gòu)的好壞、壓力的均勻度直接影響電動機集電環(huán)發(fā)熱和電動機的性能。集電環(huán)也叫導電環(huán)、滑環(huán)、集流環(huán)、匯流環(huán)等。它可以用在既要求連續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時又需要從固定位置到旋轉(zhuǎn)位置傳輸電源和信號的機電系統(tǒng)中。集電環(huán)能夠提高系統(tǒng)性能，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，避免導線在旋轉(zhuǎn)過程中造成扭傷。

2 刷握與集電環(huán)的結(jié)構(gòu)及特點

目前采用的刷握有兩種結(jié)構(gòu)，YZR系列起重及冶金用繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機及其派生系列產(chǎn)品采用RAA型刷握，也稱人字型刷握;YZR3系列起重及冶金用繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機采用的是DKE型壓指式刷握。RAA型刷握采用恒壓彈簧結(jié)構(gòu)，這種恒壓彈簧施在電刷頂部的壓力會因刷握發(fā)熱及電刷的磨損而發(fā)生變化，彈簧夾在刷盒內(nèi)有時因卡緊使刷塊和彈簧活動不便(見圖1)。

圖1 RAA型刷握結(jié)構(gòu)(卷簧)

DKE型刷握采用壓指式拉簧結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)隨電刷磨損使拉簧長度縮短，壓指受力點前移。合理地選擇壓指軸心受力點及壓指端部距離，可保持電刷上的壓力不變或變化很小，與國外1LT8、1LT9系列電動機采用的刷握結(jié)構(gòu)相同(見圖2)。

圖2 DKE型刷握結(jié)構(gòu)(拉簧)

集電環(huán)一般由導電環(huán)、墊塊、接線片和壓塑料熱壓成一個整體(成型的壓塑料一般稱套筒)，見圖3。

圖3 套筒式集電環(huán)結(jié)構(gòu)

3 刷握和電刷的維護保養(yǎng)

刷握是繞線型電動機的重要部件之一，對電動機的正常運行有很大的關(guān)系，稍不注意就會造成很大損失。因此為確保電機的安全運行，一定要注意電刷與刷握的日常維護和保養(yǎng)，尤其要注意以下幾個方面的問題。

(1)電刷與刷盒內(nèi)壁的間隙要求在0.1～0.3mm之間，既能保證電刷在刷盤內(nèi)上下自由移動，又可以避免電刷與刷盒之間因間隙過大產(chǎn)生擺動。刷盒下邊緣距集電環(huán)的距離應保證在2mm左右，如距離過小，刷盒容易觸傷集電環(huán);距離過大，電刷容易顫動而導致?lián)p壞。

(2)在同一臺電機上，原則上應使用同一型號的電刷。

(3)電刷磨損到一定程度要更換新的電刷。電刷應一次全部更換，如果新舊混用，可能會出現(xiàn)電流分布不均勻的現(xiàn)象。

(4)為了使電刷與集電環(huán)接觸良好，新電刷應進行磨弧。磨弧一般在電動機上進行，在電刷與集電環(huán)之間放置細玻璃砂紙，在正常的彈簧壓力下沿電動機旋轉(zhuǎn)方向研磨電刷，直到電刷與集電環(huán)弧面吻合，然后取下砂紙，用壓縮空氣吹凈粉塵。

(5)施于同一臺電動機上各電刷的單位壓力應盡量均勻，以避免電流分配不均導致個別電刷過熱產(chǎn)生火花，燒蝕集電環(huán)而影響電動機的正常運行。

(6)集電環(huán)外表面出現(xiàn)電蝕不光滑，應重新車削，但切削量不宜于太大，，以保證電刷的壓力。

4 材料選用

刷盒一般采用下列材料制造:硅黃銅、鑄鋁合金以及能滿足使用要求的其他非金屬材料，如4330酚醛玻璃纖維壓塑料等。

集電環(huán)中導電環(huán)的材質(zhì)要求機械強度高，并且是電的良導體，同時還要具有耐腐蝕性，在與電刷滑動接觸時，必須具備耐磨性和穩(wěn)定的滑動接觸特性。常用的材料有鋁黃銅、錫青銅、硅黃銅;經(jīng)過驗證絕緣套筒采用4330酚醛玻璃纖維壓塑料的冷軋或熱軋不銹鋼材料。

目前有些企業(yè)正在研究與石墨電刷相匹配的導電環(huán)材料，并獲得成功。新材料的應用，將極大改善電動機的性能和運行的可靠性。對于運行中電刷局部過熱打火燒蝕集電環(huán)、導致集電環(huán)表面出現(xiàn)麻點的現(xiàn)象得到改善，電動機的使用壽命也將有效延長。

5 結(jié)語

電刷、刷握、集電環(huán)同屬繞線轉(zhuǎn)子電動機上重要部件，三者密切相關(guān)。電刷屬標準件，制造廠可按電機規(guī)格的不同適當選用;刷握和集電環(huán)選用不同的材質(zhì)對三個部件的配合會產(chǎn)生不同的效果，因此制造企業(yè)應對刷握與集電環(huán)的材質(zhì)進行深入研究，以改善電動機的運行性能，減少電機故障的發(fā)生，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

［1]JB/T 2839—2005.電機用刷握及集電環(huán).機械工業(yè)出版社.