专利名称：不锈钢集电环的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机用不锈钢集电环，特别是冶金用及起重用的三相异步电动机，绕线转子三相异步电动机中用的不锈钢集电环。
集电环是电动机不可缺少的部件，其为空心园柱体，它的内壁焊接一导电杆后，压入一绝缘内套，再与电动机转轴联接，外壁与电刷匹配，当电动机运行时，旋转的集电环起导入转子电流的作用。目前冶金用及起动用三相异步电动机，绕线转子三相异步电动机中用的集电环均用铜材制成，电动机标准中也只列出用硅黄铜或锡青铜材质铸造然后经车削加工而成的集电环的标准。配用这两种材质制成的集电环的电动机，运行中集电环与电刷磨损严重，使用寿命短，磨损产生的大量粉末易烧伤集电环与电刷的接触面，故时有引起短路烧坏电动机的事故发生，以致造成设备故障，因此设备的潜在隐患极大，此外，铜材质集电环材质昂贵，制造工艺性差，产品的压溃强度低，在压装和装机过程中，因断裂和铸造缺陷致使报废率高，因此研制生产运行和加工性能好、寿命长、成本低的集电环已成为电机行业亟待解决的课题。
本发明的目的是提供运行和加工性能好，使用寿命长、生产成本低的集电环，特别是冶金用及起重用三相异步电动机，绕线转子三相异步电动机中用的集电环，以改善电动机的运行性能，它是通过改变集电环的材质来实现的。
对电动机集电环的材质，因其属于导电件，电机行业以往多从材质的导电性上来考虑，很少考虑集电环旋转中对滑动接触导电起关键作用的集电环材质表面组织及结构以及运行特性和使用后的社会效益，故通常选用导电性能好的硅黄铜或锡青铜来制造集电环，国家电机标准中就只列出用这两种材质制成的集电环的标准，用这两种材质制造的集电环组装的电动机运行时要产生上面提及的一系列问题。本发明打破常规传统概念，不仅考虑材质的导电性，还从材质的表面组织和结构方面进行考虑，综合权衡其导电性和运行特征，并考虑经济效益和社会效益选用导电性能虽不如铜材质，但其表面组织和结构更有利于其运行特征的不锈钢来制造集电环，由此，不锈钢集电环既能满足导电性的要求，又克服了铜材质集电环所存在的问题，取得积极效果。
本发明所述的电动机用的不锈钢集电环为一空心园柱体，三个一组，对小集电环，其内壁1上焊接导电杆后，嵌入绝缘套内，装配于电动机转子轴上;对大集电环，为焊接方便，在一组集电环的内壁上分别开有一个、二个和三个键捎3，用于分别焊接一根、二根和三根导电杆后，嵌入绝缘套内，装配于电动机转子轴上，其外壁2与电刷匹配，当电动机运行时，旋转的集电环起导入转子电流的作用。园柱体外径可为80-300mm，内径可为60-250mm，高可为12-32mm，其具体尺寸可根据电动机的功率、转轴尺寸而定，则可做成一系列不同尺寸的产品，使其与各种电动机相匹配。
本发明所述的不锈钢集电环选用含铬不锈钢材质如ZG1Cr13，ZG1Cr8Ni9Ti等制造，其中以ZG2Cr13的综合效果为最佳，该不锈钢的主要组份(重量百分数)为碳0.16-0.24，铬12.0-14.0，杂质为锰≤0.6，硅≤0.6，硫≤0.03，磷≤0.04，余量为铁。为改善不锈钢集电环的制造、组装及运行性能应尽量降低含铬不锈钢中硅、硫、磷等杂质的含量，因这些杂质含量高时，制得的集电环的致密性差、易溃裂。
本发明所述的不锈钢集电环可用离心铸造法制造，例如将废钢和铁合金按一定配比加入电炉内加热熔化，调整到上述所需成分后，用离心铸造的方法灌注成毛坯，经热处理后，再车削加工成型而制成。
用含铬13%其他成分如上所述的不锈钢ZG2Cr13制成的不锈钢集电环的技术性能参数如下压溃强度＞1617N/mm2，抗拉强度539-637N/mm2，延伸率≥16%，硬度170-220HB。而且这种不锈钢集电环组织致密，它与常规铜质集电环相比，由于其压溃强度高，抗拉强度好，与各种电刷匹配运行时磨损小，通用性好，使用寿命可延长5-15倍，且还可提高与其匹配的电刷的使用寿命近1倍，同时能显著降低电机的运行故障，此外，制造时可以少量的铬代替大量的铜、锡、铅、锌、银等贵重有色金属，这样既节省了有色金属，又可降低制造成本20-30%，并避免了在制造、压装和装机过程中因断裂和缺陷所造成的报废现象引起的废品率高的问题，总之它具有明显的经济效益和显著的社会效益。
图1为内壁不开键捎的小集电环，图2-图4分别为在内壁上开有一个、二个和三个键捎的一组大集电环。图中1为集电环内壁，2为集电环外壁，3为键捎。
本发明所述的不锈钢集电环可广泛用于组装正、反方向频繁起动的冶金用和起重用的三相异步电动机、绕线转子三相异步电动机如YZR系列电动机，组装本发明所述的不锈钢集电环的电动机在操作条件较为恶劣的铜铁厂和水泥厂试用表明，电动机运行可靠、故障率大大降低，集电环及与其匹配的电刷的使用寿命明显增长，从根本上解决了铜材质集电环在制造、压装、装机和组装于电动机中运行时所存在的问题，取得了预期的目的，获得了明显的经济效益和显著的社会效益。
权利要求
1.一种电动机用集电环、特别是冶金用和起重用三相异步电动机、绕线转子三相异步电动机用的集电环，其特征是它的材质为含铬不锈钢。
2.根据权利要求1所述的集电环，其特征在于含铬不锈钢的主要组成(重量百分数)为碳0.16-0.24，铬12.0-14.0，杂质锰≤0.6，硅≤0.6，硫≤0.03，磷≤0.04，余量为铁。
全文摘要
本发明涉及一种电动机用的不锈钢集电环。它用离心铸造法制造，与常规的铜材质集电环相比具有压溃强度高、抗拉强度大，抗磨损性能好、组织致密，使用寿命长、成本低、成品率高等优点。可用正、反方向频繁起动的冶金用及起重用三相异步电动机和绕线转子三相异步电动机中，降低电动机运行的故障率。
文档编号H02K13/00GK1030673SQ8810625
公开日1989年1月25日 申请日期1988年9月1日 优先权日1988年9月1日
发明者黄前烈, 温业高 申请人:大冶有色金属公司机修厂