一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构及焊接方法与流程 专利技术说明

发电;变电;配电装置的制造技术1.本发明涉及直流电机领域，具体是一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构及焊接方法。背景技术：2.电枢是直流电机的重要件，电枢中的换向器是关键件，电枢元件与换向器连接通常采用焊接的方法，焊接的质量好坏直接影响电机的电流、转速、功率等重要技术参数指标，传统的电枢采用锡钎焊技术，换向器带升高片，嵌线时把电枢元件上下层嵌入换向器升高片，然后宰铆固定，最后用大功率电烙铁或浸渍锡钎焊工艺把电枢元件与换向器连接在一起；传统锡钎焊电枢结构如图1所示，而焊接方法的选用又取决于换向器的设计结构，现阶段换向器设计采用升高片，升高片如图2所示，此换向器制造过程中会车掉多余部分，造成铜料的极大浪费；换向器与电枢元件的焊接方法采用锡钎焊，此焊接方法焊缝易出现气孔，塌陷，虚焊，夹渣等焊接缺陷，且纯锡的熔点低(230℃左右)，将造成电机效率不高，过载能力、耐高温能力弱，抗干扰能力差，整台产品合格率低，返修率大等缺点。技术实现要素：3.本发明的目的是提出一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构及焊接方法。4.为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构，包括：电枢铁芯、电枢转轴、两个固定端板、换向器。5.所述电枢铁芯为柱状铁芯，且外侧设有若干第一凹槽。所述第一凹槽用于嵌入电枢元件。6.所述固定端板为环形板，且靠近铁芯一侧的板面上设有若干与电枢铁芯的第一凹槽对应的第二凹槽。7.所述换向器设有若干与固定端板的第二凹槽对应的第三凹槽。8.所述换向器的第三凹槽的底部设有台阶。9.所述换向器的底径大于固定端板的底径。10.所述电枢转轴压入电枢铁芯。所述两个固定端板套在电枢转轴上。所述固定端板的第二凹槽对准电枢铁芯的第一凹槽。所述换向器通过工装压在电枢转轴上，所述换向器的第三凹槽对准固定端板的第二凹槽。11.工作时，电枢元件嵌入电枢铁芯的第一凹槽。所述电枢元件的端头经过扭头后伸入两个固定端板的第二凹槽。所述电枢元件的端头再对准换向器的第三凹槽压装换向器。12.进一步，所述固定端板包括3240环氧玻璃布层压板。13.基于上述一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构的焊接方法，包括以下步骤：14.1)将若干电枢元件两端头去漆后嵌入电枢铁芯，并用扭头夹具将电枢元件两端头扭到相应位置。15.2)将电枢转轴压入电枢铁芯，并装配上相应的零部件。16.3)将一个固定端板套在电枢转轴上，同时所有电枢元件的两个端头伸入固定端板的第二凹槽。17.4)重复步骤3)，完成两个固定端板的安装。18.5)通过工装把换向器压在电枢转轴上，压装时，换向器的第三凹槽对准固定端板的第二凹槽。19.6)将焊片弯折成型后套在电枢元件下层的端头上，且焊片两端与换向器的第三凹槽两端对齐。20.7)用不锈钢抱箍抱住电枢元件，开始焊接。21.进一步，所述焊片包括银焊片。22.进一步，所述不锈钢抱箍包括d260聚酰亚胺薄膜粘胶带。23.进一步，所述焊接采用变频电阻焊机，焊接参数根据换向器槽数、电枢元件的大小确定。24.进一步，所述焊接参数包括焊接电流、焊接时间。25.本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明通过换向器无升高片设计，较原结构可节约大约30％铜材；用银焊片作为焊料，采用电阻钎焊焊接方法，能有效避免焊接时气孔、塌陷、虚焊、夹渣的情况发生，且银焊片的熔点为700℃左右，大大提高了电机的过载、耐高温能力。26.本发明设计的电枢元件固定端板，让上下层电枢元件都固定在固定端板的槽中，保证焊接时上下层电枢元件接触稳定。固定端板的设计有效解决了焊接时由于焊机电极下压挤压电枢元件上层边，导致电枢元件左右移动、打滑，接触不可靠从而产生炸裂现象；同时也解决了在无扭头工装的情况下，可以采用手工方式把电枢元件弯折到位(手工弯折电枢元件时，如果无固定端板槽口固定电枢元件，电枢元件对应换向片的位置就会不固定，造成无法焊接的后果)。27.本发明设计的换向器凹槽，有利于电阻钎焊时银焊片熔化后不能随意流淌，只能堆积在电枢元件与换向器接触处，提高焊接质量，且换向器凹槽底部设计的台阶,让电枢元件只能与槽口底部接触,减少后续加工。附图说明28.图1为传统锡钎焊电枢结构示意图；29.图2为有升高片换向器示意图，图2a为有升高片换向器侧视图，图2b为有升高片换向器正视图；30.图3为本发明电枢结构示意图；31.图4为无升高片换向器示意图，图4a为无升高片换向器侧视图，图4b为无升高片换向器正视图；32.图5为固定端板结构示意图；33.图6为电枢元件扭头前的示意图，图6a为电枢元件扭头前的侧视图，图6b为电枢元件扭头前的正视图；34.图7为电枢元件扭头后的示意图，图7a为电枢元件扭头后的侧视图，图7b为电枢元件扭头后的正视图；35.图8为固定端板安装示意图，图8a为固定端板安装的正视图，图8b为固定端板安装的侧视图；36.图9为压装换向器后的示意图，图9a为压装换向器后的正视图，图9b为压装换向器后的侧视图；37.图10为银焊片弯型前后的示意图，图10a为银焊片弯型前的示意图，图10b为银焊片弯型后的示意图；38.图11为套入银焊片及抱箍装夹示意图，图11a为套入银焊片及抱箍装夹的正视图，图11b为套入银焊片及抱箍装夹的侧视图；39.图12为焊接示意图；40.图中，电枢铁芯1、电枢转轴2、固定端板3、换向器4。具体实施方式41.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。42.实施例1：43.参见图3至图12，一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构，包括：电枢铁芯1、电枢转轴2、两个固定端板3、换向器4。44.所述电枢铁芯1为柱状铁芯，且外侧设有若干第一凹槽。所述第一凹槽用于嵌入电枢元件。45.所述固定端板3为环形板，且靠近铁芯一侧的板面上设有若干与电枢铁芯1的第一凹槽对应的第二凹槽。每件的厚度为1mm，让其有足够的柔韧性，便于电枢元件能顺利嵌入其竖叉中，数量采用2件让其有足够的刚性，保证焊接时上下层电枢元件不打滑，其材料选用既有很好绝缘性、又要有较高的耐高温能力。固定端板的槽口比电枢元件的厚度宽0.3mm，便于电枢元件能轻松地插入固定端板的槽中；固定端板的内孔比电枢转轴大φ0.5mm，便于能沿圆周轻微调整，46.所述换向器4设有若干与固定端板3的第二凹槽对应的第三凹槽。换向器设计了2mm(高)×3mm(宽)的槽口,有利于电阻钎焊时银焊片熔化后不能随意流淌，只能堆积在电枢元件与换向器接触处，提高焊接质量。47.所述换向器4的第三凹槽的底部设有台阶。换向器槽口底部设计了1mm高台阶，让电枢元件只能与槽口底部接触，减少后续加工。48.所述换向器4的底径大于固定端板3的底径。此尺寸如果比固定端板3底径小，会抬高电枢元件，电枢元件的下层边就不能与换向器接触，从而导致不能焊接，如底径太大会减弱固定端板强度，竖叉之间的齿容易断裂。49.所述电枢转轴2压入电枢铁芯1。所述两个固定端板3套在电枢转轴2上。所述固定端板3的第二凹槽对准电枢铁芯1的第一凹槽。所述换向器4通过工装压在电枢转轴2上，所述换向器4的第三凹槽对准固定端板3的第二凹槽。50.工作时，电枢元件嵌入电枢铁芯1的第一凹槽。所述电枢元件的端头经过扭头后伸入两个固定端板3的第二凹槽。所述电枢元件的端头再对准换向器4的第三凹槽压装换向器4。51.所述固定端板3包括3240环氧玻璃布层压板。52.基于上述一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构的焊接方法，包括以下步骤：53.1)将若干电枢元件两端头去漆后嵌入电枢铁芯1，并用扭头夹具将电枢元件两端头扭到相应位置。54.2)将电枢转轴2压入电枢铁芯1，并装配上相应的零部件。55.3)将一个固定端板3套在电枢转轴2上，同时所有电枢元件的两个端头伸入固定端板3的第二凹槽。56.4)重复步骤3)，完成两个固定端板3的安装。57.5)通过工装把换向器4压在电枢转轴2上，压装时，换向器4的第三凹槽对准固定端板3的第二凹槽。58.6)将焊片弯折成型后套在电枢元件下层的端头上，且焊片两端与换向器4的第三凹槽两端对齐。把弯折好的焊片套入电枢元件的下层边(图10所示)，套入时焊片不要冒出电枢元件的端头，且焊片两端基本与换向器槽口两端对齐，焊片能紧紧包住电枢元件，对有松动的焊片应用钢丝钳夹紧；59.7)为了保证焊接质量、焊接时上下层元件不打滑，让底层电枢元件充分与换向器槽口底部及电枢元件之间充分接触，用不锈钢抱箍(抱箍用d260聚酰亚胺薄膜粘胶带半叠包一层)抱住电枢元件，开始焊接。60.所述焊片包括银焊片。本结构采用电阻钎焊，焊料为银焊片，焊片的选择要在不加助焊剂的情况下熔化时都要具有良好的流动性，还要具有良好的柔韧性，以便弯折成型时焊片不脆断。本例选用含银25％、0.15(厚)×8(宽)的银焊片，把焊片弯折成型(图9所示)。61.所述不锈钢抱箍包括d260聚酰亚胺薄膜粘胶带。62.所述焊接采用变频电阻焊机，焊接参数根据换向器槽数、电枢元件的大小确定。63.所述焊接参数包括焊接电流、焊接时间。64.实施例2：65.参见图3至图12，一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构，包括：电枢铁芯1、电枢转轴2、两个固定端板3、换向器4。66.所述电枢铁芯1为柱状铁芯，且外侧设有若干第一凹槽。所述第一凹槽用于嵌入电枢元件。67.所述固定端板3为环形板，且靠近铁芯一侧的板面上设有若干与电枢铁芯1的第一凹槽对应的第二凹槽。每件的厚度为1mm，让其有足够的柔韧性，便于电枢元件能顺利嵌入其竖叉中，数量采用2件让其有足够的刚性，保证焊接时上下层电枢元件不打滑，其材料选用既有很好绝缘性、又要有较高的耐高温能力。固定端板的槽口比电枢元件的厚度宽0.3mm，便于电枢元件能轻松地插入固定端板的槽中；固定端板的内孔比电枢转轴大φ0.5mm，便于能沿圆周轻微调整，68.所述换向器4设有若干与固定端板3的第二凹槽对应的第三凹槽。换向器设计了2mm(高)×3mm(宽)的槽口,有利于电阻钎焊时银焊片熔化后不能随意流淌，只能堆积在电枢元件与换向器接触处，提高焊接质量。69.所述换向器4的第三凹槽的底部设有台阶。换向器槽口底部设计了1mm高台阶，让电枢元件只能与槽口底部接触，减少后续加工。70.所述换向器4的底径大于固定端板3的底径。此尺寸如果比固定端板3底径小，会抬高电枢元件，电枢元件的下层边就不能与换向器接触，从而导致不能焊接，如底径太大会减弱固定端板强度，竖叉之间的齿容易断裂。71.所述电枢转轴2压入电枢铁芯1。所述两个固定端板3套在电枢转轴2上。所述固定端板3的第二凹槽对准电枢铁芯1的第一凹槽。所述换向器4通过工装压在电枢转轴2上，所述换向器4的第三凹槽对准固定端板3的第二凹槽。72.工作时，电枢元件嵌入电枢铁芯1的第一凹槽。所述电枢元件的端头经过扭头后伸入两个固定端板3的第二凹槽。所述电枢元件的端头再对准换向器4的第三凹槽压装换向器4。73.实施例3：74.一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构，主要结构见实施例2，其中，所述固定端板3包括3240环氧玻璃布层压板。75.实施例4：76.基于实施例2或3任一项所述的一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构的焊接方法，包括以下步骤：77.1)将若干电枢元件两端头去漆后嵌入电枢铁芯1，并用扭头夹具将电枢元件两端头扭到相应位置。78.2)将电枢转轴2压入电枢铁芯1，并装配上相应的零部件。79.3)将一个固定端板3套在电枢转轴2上，同时所有电枢元件的两个端头伸入固定端板3的第二凹槽。80.4)重复步骤3)，完成两个固定端板3的安装。81.5)通过工装把换向器4压在电枢转轴2上，压装时，换向器4的第三凹槽对准固定端板3的第二凹槽。82.6)将焊片弯折成型后套在电枢元件下层的端头上，且焊片两端与换向器4的第三凹槽两端对齐。把弯折好的焊片套入电枢元件的下层边(图10所示)，套入时焊片不要冒出电枢元件的端头，且焊片两端基本与换向器槽口两端对齐，焊片能紧紧包住电枢元件，对有松动的焊片应用钢丝钳夹紧；83.7)为了保证焊接质量、焊接时上下层元件不打滑，让底层电枢元件充分与换向器槽口底部及电枢元件之间充分接触，用不锈钢抱箍(抱箍用d260聚酰亚胺薄膜粘胶带半叠包一层)抱住电枢元件，开始焊接。84.实施例5：85.基于所述一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构的焊接方法，主要步骤见实施例4，其中，所述焊片包括银焊片。本结构采用电阻钎焊，焊料为银焊片，焊片的选择要在不加助焊剂的情况下熔化时都要具有良好的流动性，还要具有良好的柔韧性，以便弯折成型时焊片不脆断。本例选用含银25％、0.15(厚)×8(宽)的银焊片，把焊片弯折成型(图9所示)。86.实施例6：87.基于所述一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构的焊接方法，主要步骤见实施例4，其中，所述不锈钢抱箍包括d260聚酰亚胺薄膜粘胶带。88.实施例7：89.基于所述一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构的焊接方法，主要步骤见实施例4，其中，所述焊接采用变频电阻焊机，焊接参数根据换向器槽数、电枢元件的大小确定。90.实施例8：91.基于所述一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构的焊接方法，主要步骤见实施例7，其中，所述焊接参数包括焊接电流、焊接时间。92.实施例9：93.参见图3至图12，一种有利于电阻钎焊的无升高片换向器直流电机电枢结构及焊接方法，内容如下：94.本发明更适合于换向器槽数在30槽以上，电枢绕组元件的厚度在2mm以下的直流电机，本实例选用换向器为38槽，电枢绕组元件宽度5.9mm、厚度1.5mm的漆包扁铜线。95.此发明改变了电枢结构，采用电阻钎焊技术，用银焊片作为焊料，把上下层与换向器连接在一起，由于电枢元件太薄(厚度只有1.5mm)，当电阻钎焊焊接时上下层元件容易打滑，造成无法焊接的情况发生，因此本结构设计了电枢元件固定端板，让上下层电枢元件都固定在固定端板的槽中，保证焊接时上下层电枢元件接触稳定。96.本结构的固定端板采用2件，每件的厚度为1mm，让其有足够的柔韧性，便于电枢元件能顺利嵌入其竖叉中，数量采用2件让其有足够的刚性，保证焊接时上下层电枢元件不打滑，其材料选用既有很好绝缘性、又要有较高的耐高温能力，本例采用1mm厚的3240环氧玻璃布层压板。固定端板的槽口比电枢元件的厚度宽0.3mm，便于电枢元件能轻松地插入固定端板的槽中；固定端板的内孔比电枢转轴大φ0.5mm，便于能沿圆周轻微调整，使38个槽口能同时对准电枢元件；固定端板的竖叉底径比换向器竖叉底径小2mm，此尺寸如果比换向器底径大，会抬高电枢元件，电枢元件的下层边就不能与换向器接触，从而导致不能焊接，如底径太小会减弱固定端板强度，竖叉之间的齿容易断裂。换向器设计了2mm(高)×3mm(宽)的槽口,有利于电阻钎焊时银焊片熔化后不能随意流淌,只能堆积在电枢元件与换向器接触处,提高焊接质量；换向器槽口底部设计了1mm高台阶,让电枢元件只能与槽口底部接触,减少后续加工。固定端板结构如图5所示：97.焊接方法：98.1、电枢元件嵌入铁芯：99.首先电枢元件两端头20mm内去漆，然后按照设计技术要求把电枢元件嵌入铁芯，嵌入铁芯后用的扭头夹具把电枢元件扭到相应位置。100.图6、图7为电枢元件扭头前和扭头后对比图：101.2、安装固定端板：102.把电机转轴压入铁芯，装配上相关零部件，然后把固定端板套在轴上，所有的电枢元件要同时伸入固定端板的38个槽中，过程中可以微调固定端板和电枢元件端头的位置，以便能顺利装入，固定端板装好一片后，按相同办法装好第二片。图7为装好固定端板后的电枢：103.3、换向器压装：104.固定端板安装好后，用工装把换向器压在电机转轴上，压装时，换向器的槽口必须对准电枢元件的端头。图8为压装换向器后的示意图：105.4、焊接：106.换向器压装好后，开始焊前准备：a、本结构采用电阻钎焊，焊料为银焊片，焊片的选择要在不加助焊剂的情况下熔化时都要具有良好的流动性，还要具有良好的柔韧性，以便弯折成型时焊片不脆断。本例选用含银25％、0.15(厚)×8(宽)的银焊片，把焊片弯折成型(图9所示)；b、把弯折好的焊片套入电枢元件的下层边(图10所示)，套入时焊片不要冒出电枢元件的端头，且焊片两端基本与换向器槽口两端对齐，焊片能紧紧包住电枢元件，对有松动的焊片应用钢丝钳夹紧；c、为了保证焊接质量、焊接时上下层元件不打滑，让底层电枢元件充分与换向器槽口底部及电枢元件之间充分接触，用不锈钢抱箍(抱箍用d260聚酰亚胺薄膜粘胶带半叠包一层)抱住电枢元件(图11所示)。107.以上步骤准备好后开始焊接，焊接采用变频电阻焊机，根据换向器槽数、电枢元件的大小选择合适的电流、焊接时间等参数。图12为焊接示意图：108.本实施例公开的结构及焊接方法准确可靠，使用配套的夹具结构简单，经济适用。换向器设计节约铜材消耗30％，经过试验验证对比，固定端板的设计有效解决了焊接时由于焊机电极下压挤压电枢元件上层边，导致电枢元件左右移动、打滑，接触不可靠从而产生炸裂现象；同时也解决了在无扭头工装的情况下，可以采用手工方式把电枢元件弯折到位(手工弯折电枢元件时，如果无固定端板槽口固定电枢元件，电枢元件对应换向片的位置就会不固定，造成无法焊接的后果)。









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