SKN 4-40-1,HS NO.257130 集電器

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 濟(jì)南友田機(jī)械設(shè)備有限公司，主營各種進(jìn)口工業(yè)機(jī)械設(shè)備及其配件，儀器儀表，實(shí)驗(yàn)室器材，化學(xué)試劑。公司專注于進(jìn)口歐美工業(yè)產(chǎn)品，各種工業(yè)配件，儀器小到工業(yè)用的螺絲，大到幾百公斤重的電機(jī)。公司現(xiàn)在美國，德國，意大利分別設(shè)有辦事處和庫房，采用就近采購原則，節(jié)省了采購成本，從而讓利于客戶，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和貨期。

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集電器從字面上理解，這就是收集器。在電子器件內(nèi)，有時(shí)把用來收集電子的電極，例如受電子束所投射的電極叫做集電器（即集電極）。在發(fā)電機(jī)內(nèi)，則是將用來把電機(jī)內(nèi)所產(chǎn)生的交變電流轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)電流，即變成方向恒定而大小在變化著的電流的裝置叫做集電器。

產(chǎn)品介紹

編輯

集電器是滑線系統(tǒng)中主要的部件之一。

集電器是滑觸線系統(tǒng)中集電側(cè)拾取電能的主要裝置，它通過集電刷與導(dǎo)軌的滑動(dòng)接觸，將電能直接傳導(dǎo)至用電器，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的移動(dòng)供電。集電器由機(jī)械結(jié)構(gòu)的張力裝置和直接與導(dǎo)軌滑動(dòng)接觸的集電刷兩部分組成。

機(jī)械結(jié)構(gòu)的張力裝置決定集電刷與導(dǎo)軌的滑動(dòng)接觸壓力和機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，集電刷則是導(dǎo)軌滑動(dòng)接觸拾取電能的導(dǎo)體，它的性能和導(dǎo)電質(zhì)量以及材料結(jié)構(gòu)成分的優(yōu)劣，將直接影響整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行質(zhì)量。

種類

編輯

集電器的種類很多，測試中常用的有：拉線式、電刷式和感應(yīng)式等。前兩種是接觸式集電器，后一種是非接觸式集電器。

拉線式集電器

拉線式集電器的結(jié)構(gòu)原理如右圖所示。

拉線式集電器

在圓軸1上固定有膠木內(nèi)環(huán)2，在它的槽上鑲有集流環(huán)3，并和貼在軸上的應(yīng)變片相連接；這樣，電信號(hào)由集流環(huán)3、拉線4、絕緣板5、接線柱6，輸?shù)綔y量儀器上。拉線4靠彈簧7張緊，保證與集流環(huán)接觸良好。

這種集電器適用于線速度比較低（≤4米/秒）、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間短的情況。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、工藝要求不高、接觸可靠，但磨損大，壽命低。

電刷式集電器

電刷式集電器可分為徑向刷式和端面刷式兩種。徑向刷式

電刷式集電器

以集流環(huán)的圓周面與電刷接觸，而端面刷式以集流環(huán)的側(cè)面與電刷接觸，其結(jié)構(gòu)原理如右圖所示。集電器的內(nèi)環(huán)1固定在被測的旋轉(zhuǎn)軸上，其上有三個(gè)（適用于半橋測量）或四個(gè)（適用于全橋測量）集流環(huán)3，它們之間以及與內(nèi)環(huán)間互相絕緣，并且和貼在軸上的應(yīng)變片用導(dǎo)線相連接。外殼上固定有互相絕緣的電刷2，用彈簧4將電刷壓在集流環(huán)上，同時(shí)每個(gè)電刷上都有引出線。這樣，回轉(zhuǎn)軸上的電信號(hào)，就通過集流環(huán)與電刷的接觸，傳送到測量儀器上。

徑向刷式集電器的結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但接觸電阻不太穩(wěn)定，所以只適用于轉(zhuǎn)速低和精度要求不太高的情況。端面刷式集電器是靠側(cè)面接觸，接觸電阻比較穩(wěn)定，適用于轉(zhuǎn)速較高和精度要求高的情況。

在設(shè)計(jì)集電器時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①集流環(huán)和電刷的材料要選擇合適，保證接觸電阻小和摩擦系數(shù)小。對于一般的集電器，集流環(huán)可用紫銅制作，電刷用石墨一銅合金制作。對予測量精度高的集電器，集流環(huán)好用純銀或蒙乃爾合金，電刷用石墨一銀合金。

②每個(gè)集流環(huán)上電刷數(shù)目的多少會(huì)影響接觸電阻的大小和穩(wěn)定性，電刷數(shù)目過少工作不可靠，過多會(huì)使集電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般以對稱地配置2～4個(gè)為宜。

③電刷與集流環(huán)之間的接觸壓力也影響接觸電阻的大小和穩(wěn)定性，壓力過小接觸電阻大且不穩(wěn)定，過大會(huì)引起摩損發(fā)熱、降低壽命，一般壓力在60～80

之間為宜。

④在同一集流環(huán)上各電刷的壓緊彈簧，好應(yīng)具有各自不同的固有頻率，以保證在強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)，幾個(gè)電刷不致同時(shí)彈起，能保持良好接觸。

感應(yīng)式集電器

感應(yīng)式集電器又稱回轉(zhuǎn)變壓器式或無觸點(diǎn)式集電器。它的工作原理是利用電磁感應(yīng)將旋轉(zhuǎn)部分的測量電信號(hào)傳到固定部分上去，免去了各種接觸點(diǎn)，所以不存在接觸電阻等問題。

感應(yīng)式集電器

這種集電器的電原理圖和結(jié)構(gòu)如右圖所示。貼在被測軸上的四片應(yīng)變片接成全橋式電路；應(yīng)變儀的供橋電壓

通過輸入變壓器

接到電橋的輸入端A、C上，電橋的輸出信號(hào)

由輸出端B、D通過輸出變壓器

而輸出。變壓器

的次級(jí)繞組

和變壓器

的初級(jí)繞組

，固定在集電器的內(nèi)套筒l上與被測軸一同旋轉(zhuǎn)，變壓器

的初級(jí)繞組

和變壓器

的次級(jí)繞組

，固定在不旋轉(zhuǎn)的外殼體2上，見右圖b。變壓器的線圈繞組放在由工業(yè)純鐵制成的磁路環(huán)5、6、7和8中，線圈由漆包線繞成。

和

間有非磁性材料制成的屏蔽環(huán)3、4，其功用是防止兩變壓器之間互相干擾。套筒1和外殼2亦由非磁性材料制成。 [2] 

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

編輯

集電器是自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器等產(chǎn)品的關(guān)鍵部件之一。按結(jié)構(gòu)分為整體式集電器和裝配式集電器兩類。六十年代以前，由于引出線的耐熱性不夠（塑壓工藝要150～200℃以上）等原因，所以主要采用裝配式集電器。這種結(jié)構(gòu)的集電器由絕緣套筒、絕緣片、以及焊有導(dǎo)電片的銀合金環(huán)等零件組成。各零件單獨(dú)加工和塑壓，然后裝配起來，用縮醛烘干膠液或電木漆粘接而成。絕緣墊片常用夾布膠木板沖制成型，絕緣套筒一般用酚醛壓塑料壓制而成。

近年來，隨著新型絕緣材料的不斷涌現(xiàn)，塑壓新工藝、新技術(shù)的不斷采用，塑壓時(shí)耐高溫的引出線也已經(jīng)解決，如采用聚四氟乙烯絕緣線等。這樣，可直接

20號(hào)機(jī)座旋轉(zhuǎn)變壓器的集電器

用塑料將導(dǎo)電環(huán)和引出線朔壓為一體，成為整體或集電器結(jié)構(gòu)。如右圖所示為20號(hào)機(jī)座旋轉(zhuǎn)變壓器的集電器。

這種結(jié)構(gòu)零件少，一次塑壓成型，生產(chǎn)效率高。裝配式集電器在新產(chǎn)品中已經(jīng)少見。

下面簡要介紹整體式集電器。

對于整體式集電器，開始一段時(shí)間多用熱固性塑料成型結(jié)構(gòu)和塑壓方法，問題是容易產(chǎn)生斷線，相間或?qū)Φ囟搪罚细衤什桓?，生產(chǎn)效率也較低?，F(xiàn)在，多采用熱塑性增強(qiáng)滌綸材料，注射成型工藝方法，應(yīng)用效果良好。

整體式集電器主要技術(shù)要求包括：

（1）有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在塑料體絕緣層較薄的情況下，也能保證在機(jī)械加工和裝配過程中不破裂。

（2）有較高的電氣絕緣性能。能在正常狀態(tài)或濕熱帶條件下，有較高的絕緣電阻。

（3）集電器中的鑲件和引線較多，所以設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)型式和尺寸應(yīng)適合于注射成型工藝，塑壓后，不允許脫焊、斷線。

（4）選用的塑料耐熱性要好，保證在要求的高溫條件下集電器的尺寸穩(wěn)定。

由此可見，集電器是一個(gè)體積小，引線和鑲件（導(dǎo)電環(huán)）較多，電氣性能、機(jī)械性能要求較高的部件。 [3] 

制造工藝

編輯

導(dǎo)電環(huán)

導(dǎo)電環(huán)材料應(yīng)具有：良好的導(dǎo)電性，抗火花燒傷性；良好的抗腐蝕性和抗有機(jī)污染性能；耐磨性和小的摩擦系數(shù)，以減少摩擦力矩，提高壽命；良好的工藝性能。

導(dǎo)電環(huán)常采用銀銅合金（如AgCu10）、銀鎳銅合金（如AgCuNi20-2）等管材，通過車加工得到，也可以用板材沖制而成。有的航空電機(jī)導(dǎo)電環(huán)采用金銀銅合金或金銀合金等。

為了防止塑壓后，因塑料收縮可能引起導(dǎo)電環(huán)和塑料體之間松動(dòng)，導(dǎo)電環(huán)的內(nèi)孔應(yīng)沖制成花鍵型式，起止動(dòng)作用。 ·

在加工好的導(dǎo)電環(huán)上焊接的引出線，常采用性能優(yōu)良的聚四氟乙烯絕緣安裝線，如AF-200，AF-250等。

塑料壓制

（1）材料

集電器所用的塑料若是熱固性的，一般選用酚醛壓塑料。前面已經(jīng)說明，采用熱固性塑料，因壓模所需溫度較高，壓制時(shí)間較長，所以容易產(chǎn)生焊頭脫焊，而且生產(chǎn)效率低。

采用熱塑性塑料，常用增強(qiáng)聚酯，即增強(qiáng)滌綸，也即聚對苯二甲酸丁二醇酯的玻璃纖維增強(qiáng)塑料。它是用來壓制集電器比較理想的一種材料，除尺寸穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜外，還有以下特點(diǎn)：

①耐熱性好，熱變形溫度較高（200℃左右），可以在140℃情況下*使用。

②機(jī)械性能優(yōu)良，彎曲強(qiáng)度達(dá)130—200兆牛/平方米，抗拉彈性模量達(dá)到4000兆牛/平方米，抗沖擊強(qiáng)度大于2.4兆牛厘米/平方米（酚醛壓塑料僅為0.2—1.5），耐蠕變及耐疲勞性能也很強(qiáng)。這樣，即使集電器絕緣層較薄，如0.5毫米左右，也能保持一定的強(qiáng)度，不致在機(jī)械加工和裝配中產(chǎn)生破裂。

③電氣性能良好，而且對溫度和濕度的變化反應(yīng)穩(wěn)定。

④耐溶劑性能較強(qiáng)，能夠耐多數(shù)有機(jī)溶劑，如甲苯、二甲苯、丙酮、香蕉水等。轉(zhuǎn)子浸漆后不會(huì)產(chǎn)生溶脹、變形或開裂現(xiàn)象。

⑤抗吸濕性良好，不吸水。

⑥便于注射成型，效率高，而且同收料可以利用。

（2）塑壓

二級(jí)目錄感應(yīng)式集電器中提到的中的整體式集電器的注射壓

集電器注射壓膜

模如右圖所示。這種壓模適于小型立式注射機(jī)使用。它的中模5可采用整體加工，然后用電火花線切割加工分開，以保證成型心軸4和導(dǎo)電環(huán)定位圓的同軸度。

將塑料在料筒中加熱成粘稠性流體，用一定注射力，使塑料經(jīng)過澆道口進(jìn)入模腔。壓模溫度低于塑料軟化溫度，模具吸收熔化塑料的熱量，使塑料降溫凝固，保持一定時(shí)間后，即可開模取出零件。熱塑性塑料壓制時(shí)間很短，一般只有幾秒鐘，多也不過1—2分鐘。

具體注射規(guī)范包括：塑料加熱溫度、注射壓力、注射時(shí)間、模具溫度等。合理地選擇注射工藝規(guī)范是保證集電器質(zhì)量的關(guān)鍵。

增強(qiáng)滌綸注射成型的一組工藝規(guī)范數(shù)據(jù)如下，供參考。

料溫 250—270℃

噴嘴溫哎 240—260℃

注射壓力 60—80MN/

注射時(shí)間 20—60 s（按集電器大小選定）

模具溫度 50—80℃

熱塑性塑料包括增強(qiáng)滌綸、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚等材料制品。壓制后需進(jìn)行后熱處理，以穩(wěn)定制品的尺寸，清除內(nèi)應(yīng)力。后熱處理所用溫度一般比制件的允許工作溫度高10—20℃，或比塑料的熱變形溫度低10—20℃。時(shí)間應(yīng)根據(jù)材料的種類和制件厚度選定，一般在1一12小時(shí)以內(nèi)。

質(zhì)量檢驗(yàn)

編輯

集電器熱處理以后，經(jīng)過去毛刺，進(jìn)行質(zhì)量檢查，主要項(xiàng)目有：

①外觀檢查；

②導(dǎo)電環(huán)外圓對集電器內(nèi)孔的不同軸度檢查；

③導(dǎo)電環(huán)之間及導(dǎo)電環(huán)與絕緣體之間絕緣電阻測量，引出線焊接質(zhì)量檢查等；