屈氏集电器破解绕线机电刷、滑环历史性问题

高压大功率绕线电机电刷滑环问题最佳解决方案

创始人: 屈维谦(中国)

性质: 中国自主知识产权的 电机调速新理论

关键字:绕线机 3年免维护 电刷 滑环 抖动 集电器 调速 工业节能 节能 节电 电机调速 内馈调速 斩波 斩波内馈 斩波控制

绕线型异步机虽然在起动和调速方面具有显著的优点，但是却存在滑环、电刷的致命缺陷，这是自异步机有史以来一直困扰绕线型异步机的老大难问题，如果不能妥善解决，影响的不仅仅是电动机的起动、调速控制，而是电动机根本就不能运行，对生产的危害是可想而知的。绕线型异步机就是由于存在这一致命缺陷，导致应用受到极大的局限，使其优势贬值，在很多应该采用的场合却没有得到应用，使用率远远低于鼠笼型异步机。

屈氏集电器是屈维谦带领其保定北方调速公司发明、研制、生产的专用于解决传统电机的集电装置--滑环、电刷存在维护量大，影响用户生产问题的高科技产品。解决了200年传统绕线电机集电装置致命的缺陷。

一 传统滑环存在的问题

1、传统绕线型异步机的滑环为"机载"滑环,即滑环装置安装在电机转子轴的尾端,滑环实际是单端支撑的悬臂梁结构，故电机在运行过程中，由于离心力和径向不平衡力矩的作用，滑环将不可避免地产生径向抖动,尤其是在启动和调速运行时，现象更为明显。

滑环的抖动振幅、频率很高，电刷的压力弹簧根本无法响应，因此造成电刷和滑环的接触不良，于是造成严重的打火，致使滑环表面烧蚀，电刷也随之损坏。

2、滑环的线速度高造成电刷磨损大，寿命短

"机载"滑环结构的滑环必然要安装在电机转子的轴上，由于转子绕组的电缆要通过轴心引出，因此须要采用大直径、空心型的轴结构，滑环的直径受转子轴的限制必然增大。电刷的磨损和滑环相对运动的线速度密切相关，具有关资料介绍，电刷的寿命和滑环的线速度的平方成反比，故机载滑环的传统结构电刷的寿命较低，标准规定只有3500--4500小时，实际的寿命还远低于标准值。

3、传统机载结构的滑环、电刷结构在散热方面也存在困难，通常，滑环表面的温升多超过80C，加剧了磨损，使滑环电刷可靠性进一步降低。同时，电刷磨损产生很多的碳粉,散落在绝缘的各相滑环之间，极容易产生滑环相间短路和造成接地，滑环系统将彻底损坏。

二、屈氏集电器性能:

屈氏集电器集电器是旨在从根本上克服传统电刷、滑环缺陷的创新技术，也是屈维谦先生继内馈调速之后的又一重大发明。高可靠的内馈调速电动机--屈氏电机，必然是集内馈绕组和屈氏集电器两大特点于一身的新型电动机。

l 屈氏集电器的基本原理

根据附图所示的屈氏集电器，首先，将原来安装在电动机轴上的滑环、电刷装置设计成独立的集电装置，通过电法兰和电缆桥架与电动机实现机械和电气的连接。集电器的滑环采用双轴承支撑，加上电法兰的缓冲作用，滑环的抖动得以彻底避免;同时，由于不再和电动机轴发生直接联系，屈氏集电器的滑环直径很小，大约是传统滑环直径的一半，滑环的线速度降低1/2，相应的电刷磨损明显减小，寿命可以提高3--4倍。

l 性能指标

1、无抖动--从根本上解决了传统滑环抖动而产生打火的问题。

2、低线速、高寿命--滑环的线速度降低一半，电刷的寿命从原来5000小时延长到现在30000小时。是传统集电器电刷6倍。

3、滑环使用寿命平均为10年。使维护量大大减小。3年之内免维护。

4、配有全自动电刷磨损检测装置，

三、正反案例:

l 反面案例

1) 2006年保定北方调速公司为营口滨海热电厂新建的2#、3#热网循环泵上的内馈电机采用了屈氏集电环装置，并于当年10月正式投入运行。

原内馈电机采用的是传统机载集电装置，起动及运行时集电装置的径向抖动较大，运行一个月后便开始出现滑环打火现象，电刷的火花几乎连成了弧光，电刷磨损量极大，运行人员几乎是每两个小时检查一次，维护工作十分繁重。

07年初，由于我厂运行维护人员少，为避免因维护不当滑环烧毁造成更大的经济损失，不得已将两台电机的滑环、电刷拆除，同时将电机转子绕组的引出线直接短接，使该电机由"绕线机"运行变成了"鼠笼机"运行。

问题出现后，配套厂商一直努力协助我公司寻求解决问题的办法。07年8月，我们决定采纳保定北方调速有限公司的建议，对两台电机集电装置进行改造，用"屈氏集电器"代替原电机集电装置。

"屈氏集电器"是由保定北方调速有限公司自行研制生产的，该公司设计人员从滑环打火的机理入手，对集电装置进行了重新设计，将集电装置独立于电动机之外，由原"单端支撑悬臂结构"改为"双端支撑"，集电器与电机间通过联轴器进行连接，其直径不再受电动机主轴尺寸的限制，达到了结构参数最优化运行效果，同时增加电刷数量，降低电刷的电流密度，克服了绕线电动机集电装置的两个不足:一、安装在电动机主轴的非负载端，仅靠电动机的单端轴承支撑成悬臂结构。电动机在启动和运行时的不平衡转矩使集电装置产生径向抖动，轻则导致电刷磨损不均缩短电刷使用寿命;重则造成集电环和电刷间因接触不良打火，烧蚀集电环表面，甚至损坏集电装置;二、集电环外径受电动机主轴直径的限制，尺寸较大，线速度较高，电刷机械磨损严重，寿命降低。

目前，屈氏集电器已在我公司成功运行，实践证明该装置确实是一种低线速、无抖动、不打火、长寿命，维护量少，运行可靠性高的集电装置。自投入运行至今，滑环、电刷无打火现象，电刷的磨损量小，运行人员的维护工作量明显降低，电机运行稳定，解决了困扰我公司的一大难题。

营口滨海热电厂

2008-3-18

针对以上问题保定北方调速公司公司新研制开发生产的连轴式屈氏集电环装置.取代了过去老式的机载滑环,从根本上解决了用户所担心滑环所易出现的上述问题。恒运电厂2*30mw四台湘电制造1600KW内馈电机、北京密云电厂八台内馈电机、大庆二极2000KW内馈电机等项目中，都采用了连轴式屈氏集电环装置。一次性成功的解决了电机投入运行后其电刷磨损极快和滑环打火问题。

屈氏集电器破解绕线机电刷、滑环历史性问题

高压大功率绕线电机电刷滑环问题最佳解决方案

创始人: 屈维谦(中国)

性质: 中国自主知识产权的 电机调速新理论

关键字:绕线机 3年免维护 电刷 滑环 抖动 集电器 调速 工业节能 节能 节电 电机调速 内馈调速 斩波 斩波内馈 斩波控制

屈氏集电器是屈维谦带领其保定北方调速公司发明、研制、生产的专用于解决传统电机的集电装置--滑环、电刷存在维护量大，影响用户生产问题的高科技产品。解决了200年传统绕线电机集电装置致命的缺陷。

一 传统滑环存在的问题

1、传统绕线型异步机的滑环为"机载"滑环,即滑环装置安装在电机转子轴的尾端,滑环实际是单端支撑的悬臂梁结构，故电机在运行过程中，由于离心力和径向不平衡力矩的作用，滑环将不可避免地产生径向抖动,尤其是在启动和调速运行时，现象更为明显。

滑环的抖动振幅、频率很高，电刷的压力弹簧根本无法响应，因此造成电刷和滑环的接触不良，于是造成严重的打火，致使滑环表面烧蚀，电刷也随之损坏。

2、滑环的线速度高造成电刷磨损大，寿命短

"机载"滑环结构的滑环必然要安装在电机转子的轴上，由于转子绕组的电缆要通过轴心引出，因此须要采用大直径、空心型的轴结构，滑环的直径受转子轴的限制必然增大。电刷的磨损和滑环相对运动的线速度密切相关，具有关资料介绍，电刷的寿命和滑环的线速度的平方成反比，故机载滑环的传统结构电刷的寿命较低，标准规定只有3500--4500小时，实际的寿命还远低于标准值。

3、传统机载结构的滑环、电刷结构在散热方面也存在困难，通常，滑环表面的温升多超过80C，加剧了磨损，使滑环电刷可靠性进一步降低。同时，电刷磨损产生很多的碳粉,散落在绝缘的各相滑环之间，极容易产生滑环相间短路和造成接地，滑环系统将彻底损坏。

二、屈氏集电器性能:

屈氏集电器集电器是旨在从根本上克服传统电刷、滑环缺陷的创新技术，也是屈维谦先生继内馈调速之后的又一重大发明。高可靠的内馈调速电动机--屈氏电机，必然是集内馈绕组和屈氏集电器两大特点于一身的新型电动机。

l 屈氏集电器的基本原理

根据附图所示的屈氏集电器，首先，将原来安装在电动机轴上的滑环、电刷装置设计成独立的集电装置，通过电法兰和电缆桥架与电动机实现机械和电气的连接。集电器的滑环采用双轴承支撑，加上电法兰的缓冲作用，滑环的抖动得以彻底避免;同时，由于不再和电动机轴发生直接联系，屈氏集电器的滑环直径很小，大约是传统滑环直径的一半，滑环的线速度降低1/2，相应的电刷磨损明显减小，寿命可以提高3--4倍。

l 性能指标

1、无抖动--从根本上解决了传统滑环抖动而产生打火的问题。

2、低线速、高寿命--滑环的线速度降低一半，电刷的寿命从原来5000小时延长到现在30000小时。是传统集电器电刷6倍。

3、滑环使用寿命平均为10年。使维护量大大减小。3年之内免维护。

4、配有全自动电刷磨损检测装置，

三、正反案例:

l 反面案例

1) 2006年保定北方调速公司为营口滨海热电厂新建的2#、3#热网循环泵上的内馈电机采用了屈氏集电环装置，并于当年10月正式投入运行。

原内馈电机采用的是传统机载集电装置，起动及运行时集电装置的径向抖动较大，运行一个月后便开始出现滑环打火现象，电刷的火花几乎连成了弧光，电刷磨损量极大，运行人员几乎是每两个小时检查一次，维护工作十分繁重。

07年初，由于我厂运行维护人员少，为避免因维护不当滑环烧毁造成更大的经济损失，不得已将两台电机的滑环、电刷拆除，同时将电机转子绕组的引出线直接短接，使该电机由"绕线机"运行变成了"鼠笼机"运行。

问题出现后，配套厂商一直努力协助我公司寻求解决问题的办法。07年8月，我们决定采纳保定北方调速有限公司的建议，对两台电机集电装置进行改造，用"屈氏集电器"代替原电机集电装置。

"目前，屈氏集电器已在我公司成功运行，实践证明该装置确实是一种低线速、无抖动、不打火、长寿命，维护量少，运行可靠性高的集电装置。自投入运行至今，滑环、电刷无打火现象，电刷的磨损量小，运行人员的维护工作量明显降低，电机运行稳定，解决了困扰我公司的一大难题。

营口滨海热电厂

2008-3-18

针对以上问题保定北方调速公司公司新研制开发生产的连轴式屈氏集电环装置.取代了过去老式的机载滑环,从根本上解决了用户所担心滑环所易出现的上述问题。恒运电厂2*30mw四台湘电制造1600KW内馈电机、北京密云电厂八台内馈电机、大庆二极2000KW内馈电机等项目中，都采用了连轴式屈氏集电环装置。一次性成功的解决了电机投入运行后其电刷磨损极快和滑环打火问题这是别的问题!

电刷滑环的导电性对整个部件的性能以及信号的稳定有着非常关键的作用;昨天，我们对水银滑环的优势以及市场前景做了一个详细的阐述，今天，我们对电刷滑环的导电性分析做更详细的分析，水银滑环作为滑环品种的一个高端化代表，那么他的使用寿命是怎样保证的呢?今天，我们主要从水银滑环的使用寿命角度来分析水银滑环与传统滑环相比的优势以及不足。电刷是和运动件作滑动接触而形成电连接的一种导电部件。电刷是用于换向器或者滑环上，作为导入导出电流的滑动接触体。

它的导电，导热以及润滑性能比较好，并具有一定的机械强度与换向性火花的本能。几乎所有的直流电机以及换向式电机都使用电刷，它是电机的重要组成部件。

第一代滑环是碳刷结构，由于碳容易磨损，在使用过程中，旋转摩擦的情况下，容易产生高温，高温则容易导致碳氧化，磨损和氧化2个致命的因素决定了碳刷滑环的使用寿命是最短的，因此，大家可以看到，现在基本上没有人使用碳刷滑环了，除了一个个别的特别古老的设备设备上面。

电刷的选择对电动机换向时抑制火花有重要的作用，应按功率、电压、负载特性及换向器圆周速度等条件选用。一般常用电化石墨电刷，因其电阻系数和接触电压较高，对抑制火花有利。但对于低压电动机而言，过大的接触电压使它在总电压降落中所占比例太大，因此采用金属石墨电刷。

由于碳刷结构的居多弊端，于是研发人员就研发了第二代电刷滑环，这类滑环规避了碳刷结构的许多缺点，比如不易磨损，不宜氧化等。由于现代工艺的进步，电刷滑环的技术也越来越先进，以前仅仅采用铜刷和铜环的接触来进行信号和电流的传递，由于铜比较偏软，旋转速度快的时候或者使用时间长了以后，容易变形，影响接触的紧密性，从而导致传输电流和信号的失真。后面发展出贵金属电刷和铜环来解决这一问题，比如加入微量元素的合金导电材料，稀土，稀有金属等，很好的解决了这一个问题。现在，电刷滑环仍然是低成本滑环的主力军。很多用量大的生产厂家，都在使用高性价比的电刷滑环，尤其是设备单价不高，数量非常庞大的企业，由于成本的原因，电刷滑环仍然是他们的第一选择。

水银滑环最先起源于台湾，利用水银的导电性以及流体特征，研发人员发现水银导电的电阻非常小，而且水银滑环转动的时候阻力很小，使用水银作为传输媒介是一种非常合适的滑环材料。于是，人们就把水银密封起来，利用精湛的工艺技术，将有毒的水银密封在一个圆柱形空间里面，这样很好的规避的水银的毒性，利用了水银的优点。水银滑环唯一的不足就是价格昂贵，由于水银本身就贵，加上密封技术非常高，因此造价和成本也很贵，一般主要用在高端设备和精密仪器上面，用量不会太大。

滑环的发展历史可以看出，产品的技术越来越成熟，技术更新越来越快，产品的有效性以及产品的实用性也越来越强了!电刷滑环的应用范围和前景也非常的大。 http://www.moflon.com.cn/滑环