热系数、耐髙温,在有水蒸气的情况下,石墨自润滑性好,化学稳定性好,只与 很强的氧化剂作用等优点。 电碳制品由碳质材料。碳一石墨材料、天然石墨材料、电化石墨质材料和金 属一石墨质材料等5类基本材料组成 脉流牵引电动机运行状况是否良好,除取决于其设计和结构是否合理外,还 与正确选用电刷的材料及结构有着密切的关系。因此,脉流牵引电动机广泛采用 电化石墨电刷。 二、导磁材料 用来制造牵引电动机铁心的材料主要是电工钢片。电磁性能好的电工钢片在 定的频率和磁感应强度下具有低的损耗,在一定的磁场强度下具有高的磁感应 强度。此外,加工性能、尺寸公差和表面质量等也是衡量电工钢片质量的指标 普通电工钢片是由硅钢锭轧制而成,含硅量一般在0.8%4.8%之间,电工钢 片按轧制方法分为热轧和冷轧电工钢片两种,按含硅量多少可分为低硅。中硅和 高硅电工钢片。常用厚度有035mm和0.5mm两种。牵引电动机的电枢铁心采 用冷轧电工钢片,其厚度为0.5mm 三、绝缘材料 牵引电动机中使用有多种绝缘材料。由同一种或几种绝缘材料通过一定的工 艺而组合在一起所形成的结构称为绝缘结构。牵引电动机中采用绝缘材料和绝缘 结构,其基本作用就是把具有不同电位的各带电部件之间以及带电部件与机座、 铁心等不带电的部件隔开,以确保电流能按规定的路径流通。若电机中带电部件 与机座、铁心等不带电的部件之间的绝缘被破坏,叫做电机“接地”。若电机中 电位不同的带电部件之间的绝缘被破坏,叫做“短路”。接地和短路都是电机的 故障状态,严重的绝缘损坏将导致整个电机烧损。 1.绝缘材料的基本要求 为保证电机可靠运行,避免发生接地和短路故障,对电机绝缘材料和绝缘结 构的基本要求是 (1)应有良好的介电性能,即具有较高的绝缘电阻和耐压强度(绝缘的耐 压强度是指lmm厚的绝缘材料在电压作用下不被击穿所能承受的电压值); (2)应有良好的耐热性能,即不因长时间受热作用而失去它的介电性能和
热系数、耐高温，在有水蒸气的情况下，石墨自润滑性好，化学稳定性好，只与 很强的氧化剂作用等优点。 电碳制品由碳质材料。碳一石墨材料、天然石墨材料、电化石墨质材料和金 属一石墨质材料等 5 类基本材料组成。 脉流牵引电动机运行状况是否良好，除取决于其设计和结构是否合理外，还 与正确选用电刷的材料及结构有着密切的关系。因此，脉流牵引电动机广泛采用 电化石墨电刷。 二、导磁材料 用来制造牵引电动机铁心的材料主要是电工钢片。电磁性能好的电工钢片在 一定的频率和磁感应强度下具有低的损耗，在一定的磁场强度下具有高的磁感应 强度。此外，加工性能、尺寸公差和表面质量等也是衡量电工钢片质量的指标。 普通电工钢片是由硅钢锭轧制而成，含硅量一般在 0.8%-4.8%之间，电工钢 片按轧制方法分为热轧和冷轧电工钢片两种，按含硅量多少可分为低硅。中硅和 高硅电工钢片。常用厚度有 0.35 mm 和 0.5 mm 两种。牵引电动机的电枢铁心采 用冷轧电工钢片，其厚度为 0.5 mm。 三、绝缘材料 牵引电动机中使用有多种绝缘材料。由同一种或几种绝缘材料通过一定的工 艺而组合在一起所形成的结构称为绝缘结构。牵引电动机中采用绝缘材料和绝缘 结构，其基本作用就是把具有不同电位的各带电部件之间以及带电部件与机座、 铁心等不带电的部件隔开，以确保电流能按规定的路径流通。若电机中带电部件 与机座、铁心等不带电的部件之间的绝缘被破坏，叫做电机“接地”。若电机中 电位不同的带电部件之间的绝缘被破坏，叫做“短路”。接地和短路都是电机的 故障状态，严重的绝缘损坏将导致整个电机烧损。 1．绝缘材料的基本要求 为保证电机可靠运行，避免发生接地和短路故障，对电机绝缘材料和绝缘结 构的基本要求是： （1）应有良好的介电性能，即具有较高的绝缘电阻和耐压强度（绝缘的耐 压强度是指 1mm 厚的绝缘材料在电压作用下不被击穿所能承受的电压值）； （2）应有良好的耐热性能，即不因长时间受热作用而失去它的介电性能和
机械强度 (3)应有良好的机械强度和耐磨性能(机械强度是指绝缘材料每εm面积 所能承受的拉力kg); (4)应有良好的导热性、防潮性等 2.绝缘材料的分类 绝缘材料的种类很多,可分为天然绝缘材料和人工绝缘材料,有机绝缘材料 和无机绝缘材料,或者用不同的绝缘材料组合而成的复合绝缘材料。 绝缘材料也可根据产品形态分为以下六类: 漆、树脂和胶类:包括浸渍漆、覆盖漆和环氧树脂等。 浸渍纤维制品类:包括漆布、漆管和绑扎带等 层压制品类:包括层压板、层压管和层压棒等; 塑料类:包括粉末塑料和玻璃纤维塑料等; 云母制品类:包括云母带、云母板和云母箔等; 薄膜、粘带和复合制品类:包括薄膜、粘带和各种复合制品等。 上述绝缘材料的性能和作用是不同的,但都是电机绝缘结构中常用的材料。 牵引电机运行时,其绝缘结构经常受温度、湿度、大气中的氧气。电场及机 械振动的作用,特别是温度的剧烈变化和在长时间的热作用下,会使绝缘材料的 性能逐渐变坏,最终完全失去绝缘性能(这种现象称为绝缘材料老化)。因此 为了在同一工作温度下,合理地选用绝缘材料,使牵引电机在足够长的时间内可 靠地运行,通常将各种绝缘材料按其耐热性能来进行分级,也就是每一级的绝缘 材料都规定了它的极限容许温度。如果电机各部分的温度不超过所选用绝缘材料 的极限容许温度,则该电机能在足够长的年限内可靠运行。 绝缘材料的耐热分级见表5一1,表中绝缘“级别”的符号是由国际电工协 会规定的;“极限容许温度”是指电机绝缘结构中最热点的容许温度。表5-1 中只列举了一些电机中常用的绝缘材料,各种绝缘材料的名称。型号、规格、耐 热等级、性能指标和主要用途可在电工手册或产品目录中查到。 四、牵引电机的绝缘结构 牵引电机的绝缘结构主要有以下几类 1.匝间绝缘
机械强度； （3）应有良好的机械强度和耐磨性能（机械强度是指绝缘材料每 c ㎡面积 所能承受的拉力 kg）； （4）应有良好的导热性、防潮性等。 2．绝缘材料的分类 绝缘材料的种类很多，可分为天然绝缘材料和人工绝缘材料，有机绝缘材料 和无机绝缘材料，或者用不同的绝缘材料组合而成的复合绝缘材料。 绝缘材料也可根据产品形态分为以下六类： 漆、树脂和胶类：包括浸渍漆、覆盖漆和环氧树脂等。 浸渍纤维制品类：包括漆布、漆管和绑扎带等； 层压制品类：包括层压板、层压管和层压棒等； 塑料类：包括粉末塑料和玻璃纤维塑料等； 云母制品类：包括云母带、云母板和云母箔等； 薄膜、粘带和复合制品类：包括薄膜、粘带和各种复合制品等。 上述绝缘材料的性能和作用是不同的，但都是电机绝缘结构中常用的材料。 牵引电机运行时，其绝缘结构经常受温度、湿度、大气中的氧气。电场及机 械振动的作用，特别是温度的剧烈变化和在长时间的热作用下，会使绝缘材料的 性能逐渐变坏，最终完全失去绝缘性能（这种现象称为绝缘材料老化）。因此， 为了在同一工作温度下，合理地选用绝缘材料，使牵引电机在足够长的时间内可 靠地运行，通常将各种绝缘材料按其耐热性能来进行分级，也就是每一级的绝缘 材料都规定了它的极限容许温度。如果电机各部分的温度不超过所选用绝缘材料 的极限容许温度，则该电机能在足够长的年限内可靠运行。 绝缘材料的耐热分级见表 5 一 1，表中绝缘“级别”的符号是由国际电工协 会规定的；“极限容许温度”是指电机绝缘结构中最热点的容许温度。表 5—l 中只列举了一些电机中常用的绝缘材料，各种绝缘材料的名称。型号、规格、耐 热等级、性能指标和主要用途可在电工手册或产品目录中查到。 四、牵引电机的绝缘结构 牵引电机的绝缘结构主要有以下几类： 1．匝间绝缘
表5-1绝缘材料耐热等级表 级别极限容 绝缘材料类别和名 用于电机中绝缘材料的名称 1以云母片和粉云母纸1醇酸玻璃云母带 为基础的材料 2环氧玻璃粉云母带 2聚脂薄膜和纤维 3玻璃柔软云母板 3.玻璃纤维 4醇酸玻璃柔软云母板 4以矿物作填料的热硬5环氧换向器粉云母板 性合成胶(环氧、聚脂等)6聚脂漆包线漆 7.酚醛玻璃布板 8三聚氰胺醇酸漆 9环氧聚脂酚醛层压玻璃布板 10环氧聚酯酚醛无溶剂漆 11.聚酯薄膜聚酯纤维纸复合箔(简称DMD) 12醇酸玻璃漆布 13聚酯薄膜玻璃漆布复合箔 14.聚酯薄膜环氧玻璃坯布 1以环氧为基础的玻璃1硅有机环氧玻璃布板 云母制品 2.聚酯薄膜耐高温合成纤维纸复合箔(简称 2芳香聚酥胺纤维纸的NMN) 复合材料 3环氧酚醛上胶玻璃漆布 4耐高温合成纤维纸 5环氧酚醛层压玻璃布板 6不饱和聚酯无溶剂漆 7聚酯浸渍漆 8硅有机塑形云母板 1硅有机漆和硅有机云1.硅有机玻璃云母带 母制品 2硅有机玻璃粉云母带 2硅有机橡胶制品 3.硅有机柔软云母板 3聚酚亚胺薄膜的复合4硅有机玻璃粘带 硅有机玻璃布带 4硅有机玻璃制品 6硅有机浸渍漆 7硅有机石棉塑料 8聚田工胺薄膜 9聚酸亚胺漆包线 10聚配亚胺薄膜耐高温合成纤维纸复合箔(简 称NHN) 1L耐高温合成纤维纸 12聚二苯醚层压玻璃布板 13.聚酷亚胺层压玻璃布板 1.聚二苯醚制品 1.二苯醚云母板 2聚四氟乙烯 2聚酚亚胺浸渍漆 3聚酚亚胺薄膜或耐高3聚酚亚胺薄膜 温的硅人机漆包线
表 5-1 绝缘材料耐热等级表 级别 极限容 许温度 绝缘材料类 别和名 称 用于电机中绝缘材料的名称 B 130 1.以云母 片和粉 云母纸 为基础的材料 2.聚脂薄膜和纤维 3.玻璃纤维 4.以矿物 作填料 的热硬 性合成胶（环氧、聚脂等） 1.醇酸玻璃云母带 2.环氧玻璃粉云母带 3.玻璃柔软云母板 4.醇酸玻璃柔软云母板 5.环氧换向器粉云母板 6.聚脂漆包线漆 7.酚醛玻璃布板 8.三聚氰胺醇酸漆 9.环氧聚脂酚醛层压玻璃布板 10.环氧聚酯酚醛无溶剂漆 11.聚酯薄膜聚酯纤维纸复合箔（简称 DMD） 12.醇酸玻璃漆布 13.聚酯薄膜玻璃漆布复合箔 14.聚酯薄膜环氧玻璃坯布 F 155 1.以环氧 为基础 的玻璃 云母制品 2.芳香聚 酥胺纤 维纸的 复合材料 1.硅有机环氧玻璃布板 2.聚酯薄膜耐高温合成纤维纸复合箔（简称 NMN） 3.环氧酚醛上胶玻璃漆布 4.耐高温合成纤维纸 5.环氧酚醛层压玻璃布板 6.不饱和聚酯无溶剂漆 7.聚酯浸渍漆 8.硅有机塑形云母板 H 180 1.硅有机 漆和硅 有机云 母制品 2.硅有机橡胶制品 3.聚酚亚 胺薄膜 的复合 制品 4.硅有机玻璃制品 1.硅有机玻璃云母带 2.硅有机玻璃粉云母带 3.硅有机柔软云母板 4.硅有机玻璃粘带 5.硅有机玻璃布带 6.硅有机浸渍漆 7.硅有机石棉塑料 8.聚田工胺薄膜 9.聚酸亚胺漆包线 10.聚配亚胺薄膜耐高温合成纤维纸复合箔（简 称 NHN） 11.耐高温合成纤维纸 12.聚二苯醚层压玻璃布板 13.聚酷亚胺层压玻璃布板 C >180 1.聚二苯醚制品 2.聚四氟乙烯 3.聚酚亚 胺薄膜 或耐高 温的硅人机漆包线 1.二苯醚云母板 2.聚酚亚胺浸渍漆 3.聚酚亚胺薄膜
匝间绝缘是指同一线圈的各个线匝之间的绝缘。其作用是将电机各绕组中电 位不同的导体互相隔开,以免发生匝间短路。属于这一类的绝缘有主极线圈和换 向极线圈的匝间绝缘,电枢线圈的匝间绝缘以及换向片片间绝缘等。因为匝间的 电位差不大,因此匝间绝缘所包扎的层数不多,厚度较薄。一般情况下,匝间绝 缘只需包扎一层或仅靠导线本身所带绝缘(如漆包线,单丝或双丝高强度漆包线 及薄膜导线等)即可。对于扁铜线绕制的线圈,也只垫2~3层漆布或复合绝缘 但匝间绝缘是电机绝缘结构中比较薄弱的环节,因此在线圈包扎成型或嵌线装配 时,必须保证不能损伤匝间绝缘 2.层间绝缘 层间绝缘是指线圈上、下层之间的绝缘。其作用是防止线圈上、下层之间由 于绝缘层损坏而引起层间短路。属于这一类的绝缘有分层平绕的主极线圈各层间 的绝缘、电枢绕组前后端节部分及槽内部分上、下层之间的绝缘等 3.对地绝缘 对地绝缘是指电机各绕组对机座和其他不带电部件之间的绝缘。其作用是把 电机中带电部件和机座、铁心等不带电部件隔离,以免发生对地击穿。属于这 类的绝缘有主极线圈和换向极线圈的对地绝缘,电枢绕组的对地绝缘以及换向器 的对地绝缘等。电枢绕组在嵌线前预先放人槽内的槽衬绝缘和槽底垫条,称为槽 绝缘,在绕组端部的为端部绝缘,在绕组端部与电枢前压圈之间的绝缘一般称为 支架绝缘,这些都是对地绝缘。对地绝缘是电机的主绝缘,它的工作电压较髙, 所以它的电性能和热性能必须满足电机运行的要求。对地绝缘的层数和厚度,取 决于绝缘材料本身的电气性能和电机的额定工作电压。在绝缘材料具有一定的电 气强度条件下,电机的额定工作电压越高,对地绝缘包扎的层数(或绝缘厚度) 也要求越多。 4.外包绝缘 外包绝缘是指包在对地绝缘外面的绝缘。其作用主要是保护对地绝缘免受机 械损伤并使整个线圈结实平整。当然,外包绝缘也起到了对地绝缘的补强作用 5.填充及衬垫绝缘 填充绝缘主要用于填充线圈的空隙,使整个线圈牢固地形成一个整体,减少 振动,也使线圈成型规矩、平整,以利于包扎对地绝缘,也有利于散热
匝间绝缘是指同一线圈的各个线匝之间的绝缘。其作用是将电机各绕组中电 位不同的导体互相隔开，以免发生匝间短路。属于这一类的绝缘有主极线圈和换 向极线圈的匝间绝缘，电枢线圈的匝间绝缘以及换向片片间绝缘等。因为匝间的 电位差不大，因此匝间绝缘所包扎的层数不多，厚度较薄。一般情况下，匝间绝 缘只需包扎一层或仅靠导线本身所带绝缘（如漆包线，单丝或双丝高强度漆包线 及薄膜导线等）即可。对于扁铜线绕制的线圈，也只垫 2～3 层漆布或复合绝缘。 但匝间绝缘是电机绝缘结构中比较薄弱的环节，因此在线圈包扎成型或嵌线装配 时，必须保证不能损伤匝间绝缘。 2．层间绝缘 层间绝缘是指线圈上、下层之间的绝缘。其作用是防止线圈上、下层之间由 于绝缘层损坏而引起层间短路。属于这一类的绝缘有分层平绕的主极线圈各层间 的绝缘、电枢绕组前后端节部分及槽内部分上、下层之间的绝缘等。 3．对地绝缘 对地绝缘是指电机各绕组对机座和其他不带电部件之间的绝缘。其作用是把 电机中带电部件和机座、铁心等不带电部件隔离，以免发生对地击穿。属于这一 类的绝缘有主极线圈和换向极线圈的对地绝缘，电枢绕组的对地绝缘以及换向器 的对地绝缘等。电枢绕组在嵌线前预先放人槽内的槽衬绝缘和槽底垫条，称为槽 绝缘，在绕组端部的为端部绝缘，在绕组端部与电枢前压圈之间的绝缘一般称为 支架绝缘，这些都是对地绝缘。对地绝缘是电机的主绝缘，它的工作电压较高， 所以它的电性能和热性能必须满足电机运行的要求。对地绝缘的层数和厚度，取 决于绝缘材料本身的电气性能和电机的额定工作电压。在绝缘材料具有一定的电 气强度条件下，电机的额定工作电压越高，对地绝缘包扎的层数（或绝缘厚度） 也要求越多。 4．外包绝缘 外包绝缘是指包在对地绝缘外面的绝缘。其作用主要是保护对地绝缘免受机 械损伤并使整个线圈结实平整。当然，外包绝缘也起到了对地绝缘的补强作用。 5．填充及衬垫绝缘 填充绝缘主要用于填充线圈的空隙，使整个线圈牢固地形成一个整体，减少 振动，也使线圈成型规矩、平整，以利于包扎对地绝缘，也有利于散热
衬垫绝缘的主要作用是保护绝缘结构在工艺操作时免受机械损伤。例如ZDI 05型牵引电动机的电枢绕组,为了避免嵌线和打槽楔时损伤电枢绕组的绝缘, 在槽底和槽楔下各垫一层0.5mm厚的341层压玻璃布板,作为衬垫绝缘 6.换向器绝缘 换向器绝缘包括换向片片间绝缘和换向片组对地绝缘。换向器的主绝缘是换 向片组和压圈间的Ⅴ形云母环及云母套筒。它们通常由多层优质虫胶塑性云母 板经烘压压制而成,其厚度取决于电机的额定工作电压 第三节脉流牵引电动机的基本结构 脉流牵引电动机的结构与普通直流电机基本相同,主要由静止的定子和旋转 的转子两大部分组成。定子的作用是产生磁场、提供磁路和作为牵引电动机的机 械支撑,由机座、主磁极、换向极、端盖和轴承等部件组成;转子的作用是产生 感应电势和电磁转矩,从而实现能量转换,由转轴、电枢铁心、电枢绕组和换向 器等部件组成。转子通过电枢轴承与定于保持相对位置,使两者之间有一个间隙, 称为空气院。此外,脉流牵引电动机还有一套电刷装置,电刷和换向器接触,以 实现电枢电路与外电路的连接 脉流牵引电动机由于发热严重,换向困难,所以它的某些部件具有特殊的结 构型式。图5-1所示为SS4型和SS4改型电力机车采用的ZD105型脉流牵引电 动机的纵、横剖面图 定子 1.机座 脉流牵引电动机的机座既作为安装电动机所有零件的机械外壳,又是联系各 磁极的导磁铁轭。为了使有限的安装空间得到最佳利用,并使机座重量最轻(机 座重量占牵引电动机总重量的(30%~35%),合理地选择机座形状十分重要。 现代牵引电动机采用的整体式机座,通常有方形和圆形两种,如图5-2所示。 对于抱轴式悬挂的4极牵引电动机通常采用方形机座,且主磁极布置大部分采用 水平一垂直布置,如图5一2(a)所示。这种结构可以合理地布置磁极,较好地 利用转向架下部空间,但是机座较重,加工工艺比较复杂。对于6极或极数更多 的牵引电动机大都采用圆形机座,如图5-2(b)、(c)所示,虽然圆形机座 的空间利用率不如方形机座好,但它可以减轻电机重量和简化加工工艺。因此
衬垫绝缘的主要作用是保护绝缘结构在工艺操作时免受机械损伤。例如 ZDI 05 型牵引电动机的电枢绕组，为了避免嵌线和打槽楔时损伤电枢绕组的绝缘， 在槽底和槽楔下各垫一层 0.5 mm 厚的 341 层压玻璃布板，作为衬垫绝缘。 6．换向器绝缘 换向器绝缘包括换向片片间绝缘和换向片组对地绝缘。换向器的主绝缘是换 向片组和压圈间的 V 形云母环及云母套筒。它们通常由多层优质虫胶塑性云母 板经烘压压制而成，其厚度取决于电机的额定工作电压。 第三节 脉流牵引电动机的基本结构 脉流牵引电动机的结构与普通直流电机基本相同，主要由静止的定子和旋转 的转子两大部分组成。定子的作用是产生磁场、提供磁路和作为牵引电动机的机 械支撑，由机座、主磁极、换向极、端盖和轴承等部件组成；转子的作用是产生 感应电势和电磁转矩，从而实现能量转换，由转轴、电枢铁心、电枢绕组和换向 器等部件组成。转子通过电枢轴承与定于保持相对位置，使两者之间有一个间隙， 称为空气院。此外，脉流牵引电动机还有一套电刷装置，电刷和换向器接触，以 实现电枢电路与外电路的连接。 脉流牵引电动机由于发热严重，换向困难，所以它的某些部件具有特殊的结 构型式。图 5－1 所示为 SS4 型和 SS4 改型电力机车采用的 ZD105 型脉流牵引电 动机的纵、横剖面图。 一、定 子 1．机座 脉流牵引电动机的机座既作为安装电动机所有零件的机械外壳，又是联系各 磁极的导磁铁轭。为了使有限的安装空间得到最佳利用，并使机座重量最轻（机 座重量占牵引电动机总重量的（30％～35％），合理地选择机座形状十分重要。 现代牵引电动机采用的整体式机座，通常有方形和圆形两种，如图 5—2 所示。 对于抱轴式悬挂的 4 极牵引电动机通常采用方形机座，且主磁极布置大部分采用 水平一垂直布置，如图 5—2（a）所示。这种结构可以合理地布置磁极，较好地 利用转向架下部空间，但是机座较重，加工工艺比较复杂。对于 6 极或极数更多 的牵引电动机大都采用圆形机座，如图 5—2（b）、（c）所示，虽然圆形机座 的空间利用率不如方形机座好，但它可以减轻电机重量和简化加工工艺。因此