第五章 脉流牵引电动机的结构 脉流牵引电动机的结构与普通直流电机基本相同，但为了适应牵引电动机运行性能、通风冷却方式、传动方式、安装方式及使用环境等条件，脉流牵引电动机某些零部件的结构与普通直流电机有一定差别。 本章在介绍牵引电动机定额的基础上，结合牵引电动机实际结构，介绍牵引电动机制造中常用的电工材料，讨论脉流牵引电动机主要零部件的功用和结构型式，最后扼要说明典型脉流牵引电动机的结构特点。 第一节 牵引电动机的定额和额定数据 电机是实现机、电能量转换的机械，因此要有各种电量和机械量来表征其运行性能，电机的定额就是由电机制造厂按照国家技术标准要求，对电机全部电量和机械量的数值以及运行方式所做的规定，表示了电机的运行特点和工作能力。规定定额的目的是为了能在试验台上验证电机的性能，作为评价电机的依据，对不同电机进行比较；还是应用部门正确使用电机的依据。 一、牵引电动机的定额 机车用直流电机的定额按照铁道部标准“机车用直流电机基本技术条件”（TB1449一2000）规定，分为连续定额、小时定额、断续定额及等效定额4类，全部按定额运行称为“额定运行”。 1．连续定额 连续定额是相应于电机在试验台上，按温升试验所规定的条件连续运行，且温升不超过规定限值时，所能承受负载的定额，见表4—2。 2．小时定额 小时定额是相应于电机在试验台上，按温升试验所规定的条件，从实际冷态开始运行一小时，而温升不超过规定限值时所能承受负载的定额． 3．断续定额 断续定额是相应于一系列完全相同的周期，每一周期包括一个或几个在规定负载值下的工作时间，根据情况，不论是否被一个停止时间所隔开，在长期运行以后，电机的温升不超过规定的限值。 4．等效定额 等效定额是断续定额的替代办法。它具有恒定电压、电流和转速值的连续或短时定额的作用，就温升而言，它与电机在实际使用中承受一系列断续的工作周期是等效的。 根据机车运行特点，牵引电动机负载的性质基本L是连续的和短时重复的。因此，牵引电动机规定了两个定额，即连续定额和小时定额。 二、额定数据 在规定定额下，制造厂对电机的每个电量或机械量所规定的数值，称为电机的额定数据。牵引电动机所规定的两种定额下的额定数据含义如下： 1．额定小时功率PNh 额定小时功率是指牵引电动机在规定的通风条件下，从实际冷态开始运行一小时，各部件温升不超过允许值时，电动机轴上输出的有效机械功率。 2．额定连续功率PN∞ 牵引电动机在连续定额功率下工作，经过较长时间运行以后，电机温升在允许范围内不再增加时，电动机轴上输出的有效机械功率。 小时功率和连续功率在概念上的区别是：电动机从实际冷态开始在小时功率下运行一小时，损耗产生的热量主要被电动机各部件所吸收。因此，小时功率的大小主要取决于电动机热容量的大小；电动机长时间运行后，损耗产生的热量全部由冷却介质散发出去，因此，连续功率取决于电动机的散热能力，通风效果越好，散发的热量就越多，连续功率也越大。 3．额定电压UN 额定电压是指在额定运行时电机的端电压。 由直流接触网直接供电的直流牵引电动机，其额定电压等于接触网的额定电压。对于通过机车上变压器一整流器组及平波电抗器供电的脉流牵引电动机，其额定电压不受接触网电压的限制，可根据机车和牵引电动机在设计和运用方面最经济、最可靠的条件来选择，由用户和制造厂协商决定。 为保证牵引电动机正常可靠运行，铁道部标准TB 1449—2000中规定了电机的最高电压。对于由直流接触网供电的牵引电动机，最高电压规定为额定电压的1.2倍。对于通过机车上变压器一整流器组及平波电抗器供电的脉流牵引电动机，最高电压规定为额定电压的1.16倍。 4．额定电流IN 额定电流是指电机在额定运行时，允许从电源输人的电流。牵引电动机的额定电流与额定小时功率和额定连续功率相对应，有额定小时电流 INh和和额定连续电流 IN∞，它们和功率、电压的关系为：  （5-1）  （5-2） 式中 Vh——小时额定运行时的效率； η∞——连续额定运行时的效率。 电机使用中不允许超过的电流称为最大电流。对于牵引电动机，最大电流规定为额定电流的2倍。 5．额定转速nN 额定转速是指电机在额定运行时的转速。牵引电动机的额定转速是指与机车额定速度相对应的电动机转速（按机车轮箍处于“半磨耗”状态进行换算）。小时定额和连续定额下的额定转速分别为nNh和nN∞ 牵引电动机的最大转速是指与机车正常运行时的最大速度相对应的电动机转速（按机车轮箍处于“半磨耗”状态进行换算）。 6．串励电动机的励磁率 串励电动机的励磁率是指励磁绕组中的安匝数与该励磁绕组在相同电枢电流下所能得到的最大安匝数之比。 串励牵引电动机的励磁条件规定如下： （1）当通过励磁绕组的电流等于电枢电流时，为满磁场； （2）当电动机以使用中允许的最大励磁率运行时，为最大磁场； （3）当电动机以比最大磁场较小的励磁率运行时，为削弱磁场； （4）当电动机以使用中允许的最小励磁率运行时，为最小磁场； （5）当电动机励磁绕组无并联的固定分路时，最大磁场和满磁场相等。 三、牵引电动机的型号 我国牵引电动机的型号在1987年以前是根据电工产品型号编制办法统一编制的，它由汉语拼音大写字母和阿拉伯数字组成。汉语拼音字母表示电动机的类型，如直流（或脉流）牵引电动机用“ZQ”表示；数字表示该电机的近似功率数（单位为kw），SS3B型电力机车采用的脉流牵引电动机型号为 ZQ 800－1，该电机的功率为 800 kw，横线后面的数字表示同功率电机的设计序号。 1987年1月1日开始实施的铁道部标准《机车用电机产品型号编制和申请办法》（TB1705—86），对专为铁路干线机车、动车设计制造的电机型号编制方法作了新的规定。 产品型号由产品代号、用途及设计代号和改型设计代号3部分组成，按下列顺序排列。 产品代号用汉语拼音大写字母表示，由电流制代号和电机种类代号两个小节顺序组成。 具体代号规定为：交流——J；直流（或脉流）——Z；发电机——F；电动机——D；劈相机——P。 用途和设计代号用3位阿拉伯数字组成。左起第一位数字为电机用途代号，具体代号规定为：牵引电动机——1；主发电机——2；辅助电动机——3；辅助发电机——4。第二、三位数字为设计代号，由归口单位按设计顺序给定。如 SS8型电力机车采用的脉流牵引电动机，其型号为 ZD115，设计顺序为15号。 改型设计代号以汉语拼音字母表为序，标明改型的次序。对于第一次设计的产品，不标注改型设计代号。 对于现在生产的产品，可沿用原型号，但改型时必须申请新型号。 四、铭 牌 每台牵引电动机都有一块铭牌，铭牌上标有该电机的型号、主要额定数据及绝缘等级、励磁方式等，铭牌样式如下： 铁道部株洲电力机车工厂脉流牵引电动机 电机型号 ZD105 定额 连续制 小时制 出厂日期 年 月 技术条件 ZD10-000-000-JT 额定功率 800 860KW 重量 3970kg 励磁方式 串励 额定电压 1020 1020V 最大电压 1183V 绝缘等级 H/F 额定电流 840 910A 最大电流 1200A 出厂序号 XXXXX 额定转速 960 940r/min 最大转速 1850 r/min 额定磁场 96% 96% 第二节 牵引电动机常用的电工材料及绝缘结构（*） 牵引电动机运行条件十分苛刻，不仅在体积、重量方面受到限制，而且承受轨道冲击，并在恶劣的环境下使用。因此，电工材料的选用对其运行性能。电气和机械强度有着非常重要的意义。 牵引电动机常用的电工材料有导电材料、导磁材料和绝缘材料。 一、导电材料 用来制造牵引电动机线圈的导线、换向器的梯形铜排、引线电缆和电碳制品等均属导电材料。 1．导线 导线有铜导线和铝导线两种。牵引电动机的线圈一般采用软铜导线，它是由含铜量在99．9％以上的纯铜（或称紫铜）制成的硬铜线，经退火处理而得。它具有导电性能好（仅次于银）、电阻系数小、良好的导热性和耐腐蚀性，在常温下有足够的机械强度、良好的延展性、便于加工等一系列优点。 铜导线按外表面有无绝缘层分为裸铜线和电磁线两类。 （1）裸铜线裸铜线是一种表面没有绝缘层的导线。按其截面形状可分为扁铜线和圆铜线两种，扁铜线又可分为硬扁铜线（TBY）和软扁铜线（TBR）两种。牵引电动机的磁极线圈常采用软扁铜线制成。 （2）电磁线 电磁线是一种外表面带有绝缘层的导线。按耐热等级、绝缘材料类别、用途的不同可分为：普通漆包线、耐高温漆包线、纤维漆包线及特种漆包线等。 牵引电动机电枢线圈常用的电磁线有高强度聚脂漆包线、高强度聚脂亚胺漆包线、高强度聚酷亚胺漆包线、玻璃丝包线、玻璃丝包漆包线、高强度聚酚亚胺薄膜漆包线等。 2．梯形铜排 牵引电动机的换向片采用由电解铜经冷技成型的梯形铜排制成，在牵引电动机中，为了提高换向片的耐磨性、耐弧性和机械性能，梯形铜排中常含有银、锅、铬、铝和稀土等。 3．电碳制品 电碳制品用来制造电机的电刷，主要是由于它具有良好的导电性、极高的导热系数、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 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0.5 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，架承式悬挂和容量较小的牵引电动机通常都采用圆形机座。   图5－1 ZD105型牵引电动机结构图 （a）纵剖面图;（b）横剖面图. 1-电枢；2-油杯；3-刷架圈定位装置；4-油管夹；5-前端盖盖板；6-排油管；7-前端盖；8-轴承；9-前端轴承盖；10-前端外盖；11-封环；12-电枢支架；13-螺栓；14-弹簧垫圈；15-螺栓；16-弹性垫圈；17-螺栓；18-刷架装置；19-螺栓；20-弹簧垫圈；21-定子装配；22-后端盖网孔盖板；23-预成型后支架绝缘；24-后端盖；25-电枢支架；26-后端内轴承盖；27-封环；28-挡板；29-螺栓；30-止动垫圈；31-后端轴承盖；32-上抱轴瓦；33-下抱轴瓦；34-上观察孔盖；35-刷握装置；36-补偿绕组；37-轴；38-开口销；39-主极一体化装配；40-出线盒；41-接线板；42-绝缘板；43-螺栓；44-弹簧垫圈；45-油箱；46-键；47-换向极一体化装配；48-下观察孔盖；49-吊杆座；A-F级填充泥或硅橡胶密封胶。  图5—2 牵引电动机机座形状 （a）方形机座； （b）圆形机座； （c）主极线圈压形后，空间利用较好的圆形机座 牵引电动机的机座一般都采用导磁性能和机械性能良好的铸钢制成，为了保证电机运行性能良好，要求铸钢机座表面光滑，不允许有砂眼、气孔、裂缝及大量渣滓存在。在圆形机座中，有时为加工方便、结构轻盈，也采用钢板焊接的机座。脉流牵引电动机的机座大都采用铸钢结构，为了改善脉动电压供电下的电机换向，在铸钢机座内壁敷设有磁桥，也可采用全叠片无机壳机座，机座由钢板叠片组构成。 抱轴式悬挂牵引电动机的机座一侧有吊杆座49（见图5一1），通过吊杆将牵引电动机悬挂在机车转向架上；另一侧有抱轴承座，以便把牵引电动机抱在机车动轮轴上。在机座上设有换向器检查孔，便于检查换向器和更换电刷，检查孔口平时用弹性活动盖板密封。还开有进风口，用于对牵引电动机的通风冷却。机座两端装有端盖，靠换向器端为前端盖，另一端为后端盖。前、后端盖都装有滚动轴承，牵引电动机的转轴就安装在这两个轴承内。端盖上还设有通风孔，以便使冷却空气吸人或排出。对于独立通风的牵引电动机，一般将前端盖的进风口密封，后端盖的排风口端焊有钢丝网，以防止异物侵人牵引电动机的内部。 2．主磁极 脉流牵引电动机的主磁极（简称主极）是用来产生主磁场的，它由主极铁心和主极线圈两部分组成，如图5一3所示。  图5一3 主极结构 1-主极铁心； 2-铁心端板； 3-主极线圈； 4-铆钉； 5-铁心心柱；6-补偿绕组槽；7-主极线圈接头。 为了降低电枢旋转时电枢铁心的齿和槽相对磁场移动所引起的磁场脉动在主极极靴表面产生的涡流损耗，主极铁心通常采用厚1～1.5 mm的钢板叠成，铁心两端用较厚的端板压紧，并用铆钉铆紧。主极铁心较窄的部分称为极身，以便有足够的空间安装主极线圈，扩大的部分称为极靴，其形状决定了气隙磁密和感应电势在空间的分布波形。为了抵消电枢反应的影响，防止牵引电动机产生环火，有些牵引电动机安装了补偿绕组，这时主极极靴部分带有齿槽结构，补偿绕组嵌放在主极极靴表面的槽内，并用特制的槽楔将其固定，如图5—7所示。 主极线圈的作用是通以直流电流而建立主磁场。在牵引电动机中，主极线圈大都采用扁铜线绕制而成。主极线圈的绕制方法有平绕和扁绕两种，平绕又称为宽边绕法，如图5—4所示，其特点是绕制方法简单，可一次成型，适用于多层、多匝线圈。由于这种结构能分层绕制，有利于线圈在机座内布置，使得空间利用较好，但散热条件差。扁绕又称为窄边绕法，如图5一5所示，其特点是线圈结构紧密，在机械方面比较稳定，而且散热条件好，但其制造工艺比较复杂，需经过几次退火、整形处理。扁绕主要用于牵引电动机的换向极线圈。在功率较大的牵引电动机中，为了改善线圈的散热条件，主极线圈也有采用扁绕结构的。  图5—4 用平绕法绕制的线圈 线圈；2-匝间绝缘；3-对地绝缘；4-外包绝缘；5-填充材料；6-层间绝缘。 主极线圈的绝缘结构如图5—4所示。当为双层线圈时，还应加层间绝缘6。对于圆形机座的主极线圈，为便于布置，都压制成弧形。  图5—5 用平绕法绕制的线圈 图5—6 主极线圈出线头示意图 1-线圈；2-匝间绝缘；3-对地绝缘；4-外包绝缘。 （a）开式口；（b）交叉式。 为便于主极线圈间的连接，主极线圈采用开口式和交叉式两种形式，如图5－6所示。它们在机座上交叉布置，以产生需要的极性。 制成的主极线圈套到主极铁心上，在两者的空隙处，填充聚砚纤维毡，再浇注环氧胶，使主极线圈与主极铁心牢固地粘合在一起，称之为一体化结构。采用一体化结构后，从根本上消除了困线圈和铁心相对活动而产生的绝缘磨损现象，提高了电机运行的可靠性。 3．换向极 脉流牵引电动机的换向极用来产生换向磁场以改善电机换向性能，由换向极铁心和换向极线圈两部分组成，见图5—1。 在脉流牵引电动机中，为了减少换向极磁通的涡流和由此引起的对电机换向的影响，通常采用由电工钢片叠成的换向极铁心。 换向极极靴的形状和尺寸是由电机换向要求确定的，其形状决定了换向极磁场波形，对电机换向性能影响很大。 为了减少换向极的漏磁和降低换向极磁路饱和程度，在换向极铁心和机座之间增加了一个气隙，称为第二气隙。第二气隙由非磁性材料（铜板或层压布板）做的垫片构成，调整垫片片数，即可调节第二气隙的大小，以达到调整电机换向性能的目的。换向极极靴表面与电枢圆周表面的空气隙称为换向极气隙，也称为第一气隙。 换向极线圈一般都采用扁铜线扁绕制成，换向极线圈的匝间、对地和外包绝缘与主极线圈的绝缘结构相同。线圈与铁心间也进行一体化浇注。 4．补偿绕组 为了改善脉流牵引电动机的换向，提高电机运行的可靠性，大容量的脉流牵引电动机设置了补偿绕组。补偿绕组跨嵌在相邻两个主极极靴槽内，其安装情况如图5－7所示。 补偿绕组一般用扁铜线按同心式扁绕或平绕数匝而成。嵌放补偿绕组的主极铁心上的槽形为开口槽，为了不使主极导磁面积过分削弱，使用了磁性槽楔，中间嵌有绝缘条，如图5－8所示，以减少涡流的影响。开口槽有向心槽和平行槽两种形式，如图5—9所示。向心槽的缺点是，嵌线和检修都比较困难，补偿绕组的绝缘强度也较差。与换向极轴线平行的平行槽则解决了上述问题。  图5－7 补偿绕组 图5－8 补偿绕组在主极铁心槽内放置 1-主极铁心；2-补偿绕组；3-槽锲。  图5—9 补偿绕组槽形 （a）平行槽；（b）向心槽。 5．绕组接线 为了便于调节牵引电动机的磁场和改变牵引电动机的旋转方向，总是将主极线圈单独接成一个电路，用电缆直接引出；换向极线圈、电枢绕组及补偿绕组串联成为另一个电路，另外用电缆引出，引出电缆的端头装有管形的铜接头。 ZD105型牵引电动机的引出线有4根：非换向器端有2根主极线圈的引出线D1和D2，换向器端有2根电枢电路（包括电枢绕组及电刷、换向极线圈和补偿绕组）的引出线 A1和 B2，它们都固定在出线盒40内的接线装置上（见图5—1）。 ZD105型牵引电动机内部各绕组接线如图5－10所示。从换向器端看，电流由引出线A； 经过3个并联的正电刷，流人电枢绕组，然后经过3个并联的负电刷流人换向极线圈和补偿绕组，最后由引出线B2流出，如图5－10所示。在非换向器端，6个主极线圈按N－S－N－S－N－S极性串联，电流由引出线D1（或D2）流人，由引出线D2（或D1）流出，如图5－10（b）所示。定子绕组间的连接线均用线卡固定在机座内壁，以提高耐振性。  图5－10 ZD105型牵引电动机绕组接线图 （a）换向器端；（b）非换向器端。 二、转子 1．转轴 转轴是牵引电动机中工作最困难的部件之一，因为它不仅要传递牵引电动机产生的巨大转矩，而且还要经常承受很大的冲击载荷（特别是抱轴式牵引电动机），此时转轴将利用弹性变形来吸收大部分的冲击力。其弹性变形虽然不大，但经常反复变形会使转轴的材料产生疲劳，甚至出现裂纹或折损。同时，转轴上还安装着电枢铁心、换向器、滚动轴承内圈和小齿轮等零部件，使转轴经常存在着内应力。所以，用来制造转轴的钢材必须具有很高的机械强度和足够的韧性。电力机车牵引电动机的转轴采用优质合金钢，如铬锰钢和铬铝钢等。 由于转轴上沿轴向不同位置的负载大小不同，转轴需要做成不同的配合直径和不同截面的分级圆柱体，称为阶梯轴（见图5—1）。为了尽可能消除转轴在弯曲和扭转下工作时的局部应力集中，在考虑轴的结构时，应将不同截面的转换部分减少，而且由一个截面到另一个截面的过渡应采用圆弧过渡，曲线半径应尽可能做得大一些。 电枢直径在400 mm以下时，电枢铁心、前后压圈及换向器套筒等部件是直接压装在转轴上的。电枢直径在400 mm以上时，电枢铁心、前后压圈及换向器套筒等部件是先装在电枢套筒上，电枢套筒再装在转轴上。这样做的优点是材料利用较好，而且在需要更换转轴时，不需将电枢绕组与换向片焊开，缺点是电枢套筒的加工工艺要求有很高的精确度。 转轴和各部分的配合除轴承内圈采用基孔制外，其他均采用基轴制。轴的加工应按2级精度的要求进行，表面粗糙度民值要求在0.8 μm以下，截面转换半径处的表面粗糙度Ra值要求在3.2μm以下，轴颈处和锥度面的表面粗糙度要求在0.4 μm以下。此外，轴端还加工有压油孔道，以供连接专用油泵拆卸小齿轮用。整个转轴加工完成后不允许表面有任何破坏性痕迹，在搬运和组装过程中，应采用软钢丝绳吊装而且要加装轴端橡胶保护套。 2．电枢铁心 电枢铁心是牵引电动机磁路的一部分，也是承受电磁力作用的部件。在电枢铁心圆周表面均匀开有电枢槽，槽内嵌装电枢绕组。由电枢铁心和电枢绕组构成了脉流牵引电动机的电枢，电枢绕组中流过电流，在磁场中受到电磁力的作用，使电枢旋转，把电能转换成机械能。可见它们是牵引电动机中实现能量转换的枢纽，因此称之为“电枢”。 当电枢在磁场中旋转时，定子上的N、S极磁通交替穿过电枢铁心，使电枢铁心中产生涡流和磁滞损耗。为了减少这些损耗的影响，电枢铁心通常用0．5mm厚带绝缘层的冷轧电工钢片叠压而成，图5—11所示为牵引电动机电枢冲片的一种结构形式。电枢冲片上冲有电枢槽、轴孔、通风孔、键槽和标记孔。  图5—11 电枢冲片 1-电枢槽；2-通风孔；3-标记孔；4-轴孔；5-键槽。 在牵引电动机中，电枢槽一般做成开口的矩形槽，这样可以方便地把预成型的电枢线圈嵌放到电枢槽中。通风孔构成了电枢铁心内部的轴向通风道，使铁心内部能通过足够的风量，达到良好的散热效果。电枢槽和通风孔的数目应为磁极数的整数倍，并且在圆周均匀分布，使电枢在任何位置时，电动机的磁路都完全对称，避免了磁通的纵向振荡。半圆形的标记孔是铁心叠装时用的定位标志，电枢冲片按同一面叠放，使叠片整齐，又可以提高铁心的叠压系数。 电枢铁心采用静配合安装在转轴或电枢套筒上。为了防止铁心端部的冲片边缘松散，铁心两端各有一块较厚的电枢端板，用数张 lmm厚的钢板点焊而成。 电枢铁心两端装有采用优质钢铸成的压圈，一方面作为电枢绕组的支架，另一方面把电枢冲片压紧，使电枢冲片保持固定的压力。换向器一端称为前压圈，前压圈与换向器套筒做成一体，非换向器一端称为电枢后压圈，采用静配合装在转轴或电枢套筒上。 3．电枢绕组 电枢绕组是脉流牵引电动机实现能量转换的部件，把电枢线圈嵌放在电枢铁心圆周的电枢槽中，按一定规律与换向器连接起来就构成了电枢绕组。 电枢绕组由许多绕组元件组成，绕组元件通常采用单丝或双丝薄膜导线制成。在牵引电动机中，通常采用单叠单匝绕组元件。为简化嵌线工艺，提高绝缘质量，将几个绕组元件包扎在一起，构成了电枢线圈，电枢线圈在嵌线前就做成成型线圈。 绕组元件在电枢槽内的放置分为竖放和平放两种，如图5—12所示。竖放工艺简单，所以一般都采用竖放。平放对改善电机换向有利，同时可以使绕组附加损耗减少，缺点是绕组元件和换向片连接时，需要将元件压扁或扭转，工艺比较复杂。 电枢绕组在电枢铁心槽内的绝缘结构如图5—12所示。  图5—12 绕组元件在槽内的布置 （a）竖放；（b）平放。 1-槽楔；2-绕组元件；3、5、7-衬垫；4-对地绝缘和外包绝缘； 6-匝间绝缘；8-槽绝缘。 当电枢旋转时，电枢圆周的最大线速度可达60m／s或更高，因此绕组元件将受到很大的离心力作用，为了防止绕组元件甩出，电枢线圈在槽内部分需用槽楔固定，目前采用较多的是环氧酚醛玻璃布板制成的槽楔。同样，电枢线圈的端接部分也受到离心力作用，必须用扎线来固定，在牵引电动机中，电枢线圈的端接部分通常采用无纬玻璃丝带绑扎。 4．换向器 换向器是直流和脉流牵引电动机特有的重要部件，其作用是在发电机状态下将电枢绕组中产生的交变电势整流成电刷间的直流电势；在电动机状态下将输人的直流电流逆变成电枢绕组中的交变电流，以产生单方向的电磁转矩。电机运行时，换向器既要通过很大的电流，又承受各种机械应力。换向器工作情况的好坏，直接影响着电机的运行性能。 换向器是由很多相互绝缘的换向片组合而成的，有多种形式，现代牵引电动机大多采用图5—13所示的拱式换向器。 拱式换向器的主要零部件包括换向片、云母片、V形云母环、绝缘套筒、换向器套筒、压圈和组装螺栓等，所有零部件全部固定在换向套筒上，然后将换向器套简装配在转轴上。  图5—13 换向器结构 1-换向片；2-绝缘套筒；3-云母片；4-升高片；5-V形云母环； 6-换向器套筒；7-转轴；8-键；9-换向器螺栓；10-压圈。 换向片是换向器的导电部分，其工作表面与电刷滑动接触，既要传导电流，又要承受离心力、热应力、磨擦力、电火花和电弧作用，因此，换向片应具有良好的导电性能、导热性能、耐磨性能、耐弧性能和机械性能。在牵引电动机中，换向片采用含少量银的梯形铜排制成。换向片与电刷接触的部分称为工作部分，换向片上与电枢绕组元件联接的部分称为升高片，绕组元件引出线嵌入升高片槽中，采用TIG焊接。 相邻换向片片间用云母片绝缘，云母片厚度为0.8～1.5mm，形状和换向片相同，用衬垫云母板冲制而成。为了保证换向片尺寸的精确性，要求云母片只能含少量的胶质，它在温度为20℃、压力为60MPa的作用下，收缩率应不大于7％。因为换向片的磨损比云母片快，故在组装好的换向器上，还必须将云母片下刻0.8～1.5mm，同时换向片两侧要倒角，如图5—14所示，以保证电机运行时电刷和换向器良好接触。  图5—14 换向片倒角及云母片下刻示意图 1-换向片；2-云母片；3-倒角。 V形云母环和绝缘套简作为换向器的对地绝缘，通常采用多层云母片下刻示意图层塑性云母板(或者环氧酚醛玻璃坯布和聚脂玻璃坯布)在高温高压下模压成型，其厚度取决于牵引电动机的电压等级。V形云母环的形状如图5—15(a)所示，为了对换向片传递径向压力，V形云母环的着力锥面与轴线成30度角，另一锥面虽然不传递压力，但为了便于脱模与轴线成3度角。绝缘套筒的形状比较简单，一般做成圆筒形，如图5—15(b)所示。 拱式换向器紧固靠换向器套筒、压圈和组装螺栓实现，由图5—15可见，换向器紧固后，在换向片燕尾上部(称为“3°面”)与V形压圈之间有0.5～1.0 mm的间隙，所以，紧固力均匀分布在燕尾部下表面(称为"30°面”)上，可以用集中力N表示，力N可分解为水平分力户，和垂直分力，其受力如图5—16所示。分力Px通过换向器套筒和压圈作用于换向片上，用来夹紧换向片。分力Py作用于每个换向片中心，又可以分解为两个分力Pz，作用于换向片两个侧面产生拱压力，使换向器成为一个紧固的整体。  图5—15 V形云母环和绝缘套筒 图5—16 换向器受力分析 （a）V形云母环；（b）绝缘套筒。 牵引电动机的换向器采用长螺栓紧固，螺栓采用优质合金钢(铬钼钢)制成，能够利用弹性变形来抵消换向片由于通过电流而引起的热膨胀。 换向器制造工艺对换向器运行质量有很大影响，为了使换向器在实际运行中经得起温度和转速不断变化的考验，在装配过程中采用动压成型工艺，装配好的换向器需要经过静平衡、耐压和超速试验，以保证运行时状态良好。 三、电刷装置 脉流牵引电动机的换向器端装有电刷装置，其作用是使转动的电枢绕组与外电路连接起来。电刷装置由电刷、刷握、刷握架、刷杆和刷架圈等组成，如图5—17所示。电刷装置的结构和电刷的性能对牵引电动机换向性能影响很大，为了保证良好的换向效果，电刷装置应满足以下要求： (1)电刷应有良好的集流性能和换向能力。 (2)刷握在换向器轴向、径向和切线方向位置都能调节。轴向调节是为了保证电刷处在换向器中央部位；径向调节是为了保证刷盒底面与换向器表面的距离；圆周方向调节是为了保证电刷准确地处在主极中心线上。 (3)电刷和换向器工作表面应保持紧密和可靠的接触，电刷压力稳定并保持均匀不变。 (4)电刷装置应具有较高的机械强度，并能承受振动和冲击。 (5)刷杆等绝缘零件应有较高的介电强度，不因受潮、受污而造成闪络或飞弧故障。 目前广泛采用电化石墨电刷，ZDl05型脉流牵引电动机采用国产D374B型电刷，该电刷电阻率高、多孔、换向性能好、电流密度大，但机械强度较差，磨损较大。为了增加换向回路电阻和改善电刷与换向器的接触，提高电刷的耐磨性，牵引电动机采用双分裂式电刷，如  图5—17 电刷装置 1-连接线；2-刷架圈；3-刷握；4-锁紧装置。 图5—18所示。其结构是将两块电刷放在同一刷盒中，压指压力通过三角形压块加在电刷上，由于三角形压块有120°角，对下面的两块电刷产生向外推力，一方面使两块电刷之间保持一定的间隙，加大了换向元件回路的横向电阻；另一方面使两块电刷受力均匀，防止平头电刷产生的偏磨现象。同时，由于每块电刷质量小、惯性小，使电刷和换向器接触良好。电刷顶部的三角形压块采用橡胶制成，还可吸收电刷的振动，改善电机换向性能。电刷刷辫由柔韧的电刷线制成，电刷通过刷辫直接与刷握架连接，防止电流通过弹簧压力装置而引起弹簧退火。 图5—18 双分裂式电刷示意图 1-压指；2-压块；3-电刷；4-刷盒。 刷握由刷盒(刷握体)和弹簧压力装置组成，如图5—19所示。刷盒用机械强度较高的硅黄铜制成。电刷在刷盒中应能自由地上下移动，但不应有过大间隙，间隙过大会造成电刷在刷盒中摆动，特别是牵引电动机需要正、反两个方向旋转，电刷在刷盒中产生不同方向的倾斜，如图5—20所示，会造成电刷与刷盒壁边接触处的局部磨损。同时，使电刷与换向器局部接触表面的电流密度增大，造成电刷边缘过热和换向恶化。所以，牵引电动机的电刷和刷盒的尺寸应十分精确。  图5—19 刷握结构图 电刷；2-压指；3-弹簧；4-刷盒；5-垫片；6-刷握座；7-刷杆。 电刷压力由刷握的弹簧压力装置产生，电刷接触压力对电刷工作性能有很大影响。牵引电动机运行中受到很大的振动和冲击，所以电刷压力应较一般固定在地面运行的电动机大一些。对于抱轴式悬挂的牵引电动机，电刷压力不应小于44 kPa；对于架承式悬挂的牵引电动机，电刷压力不应小于34 kPa。刷握的弹簧压力装置，按所采用的弹簧形式可分为立卷弹簧压力装置和涡卷弹簧压力装置两种结构。图5—19所示的刷握中采用了立卷弹簧压力装置，该装置包括压指和螺旋形拉伸弹簧两部分，压指在弹簧力作用下，通过杠杆作用，对电刷施加压力。这种结构机械电刷在刷盒中的摆动电力机车电机稳定，更换电刷方便，但拉伸弹簧的弹簧力随拉伸长度变化较大，故随电刷磨耗而引起的电刷压力变化较大。因此，许多国家对刷握结构进行了改进，目前已广泛采用恒压刷握结构。  图5-20 电刷在刷盒中的摆动 恒压刷握大多采用涡卷弹簧压力装置，如图5—21所示。涡卷弹簧用经过热处理的高碳钢制成，整个卷曲长度上产生均匀的压力，当电刷磨损时，涡卷弹簧仅扭过很小的角度，保证了电刷压力基本不变。同时，电刷压力还可以利用棘轮装置加以调节，当弹簧调节到所需要的压力时，用开口销固定。  图5—21 涡卷弹簧压力装置的刷握 刷握的安装位置取决于主磁极的布置方式和电枢绕组元件的形式。当电枢绕组具有对称元件时，刷握应沿着主磁极中心线放置。 刷握与刷握架之间借助螺栓固定。配合表面间垫有垫片以调节刷握在圆周方向的位置；配合面上有两个椭圆形的螺栓孔，用来调节刷握与换向器表面的相对位置。 刷握架有两种固定方式：一种是固定在绝缘的刷杆上，刷杆直接固定在机座上；另一种是刷杆先固定在刷架圈上，然后将刷架圈固定在前端盖和机座之间。现代牵引电动机大都采用刷架圈固定结构(见图5—17)。 刷架圈是一个开口的钢制圆环，其端面上有若干对螺孔，每对螺孔通过绝缘的刷杆固定一组刷握。刷架圈的开口处装有锁紧装置，它是一个具有左、右螺纹的双头螺栓，可以放松或收紧刷架圈。当双头螺栓使开口缩小时，刷架圈可以转动，便于更换电刷或维护电刷装置，当双头螺栓使开口张开时，可以使刷架圈固定。 刷杆既是刷握的支承部件，又是刷握和刷架圈之间的绝缘部件。其绝缘体有瓷质绝缘子、酚醛玻璃纤维和合成树脂等几种，图5—22所示为用酚醛玻璃纤维压制而成的刷杆结构示意图。由于刷杆直接暴露在空气中，工作条件极差，所以要经常保持绝缘表面的清洁和光滑，如果绝缘表面被碳粉、油脂等污染，很容易产生爬电和飞弧将绝缘表面烧坏。为了提高刷杆的耐弧性，在刷杆外再热套一个厚度为3 mm左右的聚四氟乙烯套。聚四氟乙烯在承受电弧时，表面微小分子在瞬间蒸发所产生的气体有消弧性，能去掉表面的污垢，使表面能经常保持纯白色。同时，由于表面光滑，不易沾染油脂和灰尘。  图5—22 刷杆 1-螺杆；2-螺纹套；3-酚醛玻璃纤维 四、电枢轴承和抱轴轴承 1．电枢轴承 脉流牵引电动机的转子通过两个电枢轴承和端盖支撑在机座上。现代牵引电动机大都采用承载能力大的滚柱轴承。 电枢轴承除了承受径向负载外，还承受在道岔及曲线上运行时由于电枢振动所产生的轴向负载，所以在单边传动的电动机中，一般在传动侧(非换向器端)采用向心轴承，而换向器侧采用推力轴承，由它承受轴向负载。双边传动时，一般采用斜齿轮传动，理论上所有的轴向力都在齿轮上被抵消了，所以两边都可以用向心轴承。但实际上，为了在试验台上进行试验，还是装了两个单向止推轴承，对称(向两个不同的方向)地装在电枢轴上。 选择牵引电动机滚柱轴承的型式时，要力求拆装方便，轴承结构应该在电机拆装时，不需要将轴承外圈(连同滚柱)由端盖拆下，也不需将轴承内圈由轴上取下，所以一般采用双缘外圈的轴承。 轴承内圈一般采用静配合装在转轴上，加热温度不超过180℃；轴承外圈采用过渡配合装在端盖的轴承孔内。  图5—23 垂直曲折油封 1-外轴承盖；2-挡油板；3-油环；4-内轴承盖；5-轴套；6-端盖。 滚柱轴承用粘度高的中性润滑脂，为了防止轴承室中的润滑脂泄漏或脏物侵入轴承室，并进一步窜人电机内部，玷污电机，损害电机绝缘并使轴承发热，往往采用各种类型的油封将轴承室密封。牵引电动机中主要采用曲折油封。曲折油封又称为迷宫式油封，分为水平曲折和垂直曲折两种，垂直曲折油封如图5—23所示。它是在不动的轴承盖的凹部与旋转的封环(或轴套)之间组成了许多垂直油障。这种曲折间隙的形状非常复杂，所以对空气和液体都有很大的阻力。曲折油封的优点是没有任何受磨损的部分，但需要保持所有孔隙的精确性，故所有零件应制造得非常精确。 为了在牵引电动机不解体的情况下补充润滑脂，轴承室设有补充润滑脂的加油管。 2．抱轴轴承 抱轴式悬挂牵引电动机的抱轴轴承是指将电动机支承在动轮轴上的凸出结构，可采用滑动轴承或滚动轴承。在目前技术条件下，动轮轴上安装滚动轴承还有困难，所以一般采用滑动轴承。 抱轴式滑动轴承由轴瓦、轴承盖和油箱等组成。为拆装方便，轴瓦做成如图5—24所示的分裂式，上轴瓦直接紧贴在机座的抱轴轴承座内壁上，下轴瓦具有供给润滑油的方孔，安装在可拆装的抱轴轴承盖内。轴瓦体有锡青铜和钢背两种，为了增加轴瓦的耐磨程度，在轴瓦体内表面浇铸一层厚约3mm的轴承合金。轴瓦和动轮轴的配合面应有足够的间隙，使润滑油能流人间隙形成润滑油膜，为此，抱轴轴承的径向间隙为0.3—0.8mm。  图5—24 抱轴轴承轴瓦 图5—25 抱轴轴承组装图 1-轴瓦体；2-轴承合金；3-油槽；4-润滑孔。 1-机座；2-轴承盖；3-集油器；4-油标尺； 5-油箱体；6-润滑油；7-油堵；8-毛线； 9-下轴瓦；10-上轴瓦；11-动轮轴；12-拉力弹簧。 抱轴轴承的轴承盖由铸钢制成，为了减轻重量，油箱可用钢板焊成后再焊到轴承盖上，抱轴轴承的组装如图5—25所示。轴承盖和机座的配合面采用过渡配合，并与轮轴垂直中心面倾斜角，使电动机可靠地支承在动轮轴上。轴承盖与机座用螺栓固定，螺栓用经过热处理的45号钢制成，以保证螺栓有足够的机械强度。 由于抱轴轴承部分的检修十分困难，所以抱轴轴承的润滑装置应非常可靠。目前，牵引电动机应用较广的润滑装置有垫毡润滑和强迫油循环两种方式。图5—25所示为最简单的垫。毡润滑系统，油箱内的润滑油通过集油器上的垫毡(由细毛毡或羊毛线组成)的毛细管作用被吸收到动轮轴轴颈上，拉力弹簧能保持吸满润滑油的垫毡始终紧贴在动轮轴轴颈上，以保证可靠的润滑作用。油标尺可以检查出油箱内润滑油的高度，平时应注意油面高度是否符合要求，防止因缺油引起轴承过热或燃轴事故。 第四节 典型脉流牵引电动机的结构特点 一、ZD105型脉流牵引电动机的结构特点 ZDl05型牵引电动机是SS4型(1—158号)和SS4改型大功率干线电力机车的主电动机。它在机车上的作用为：一是当机车处于牵引工况时，作为电动机运行，把来自电网的电能转换为机械能，通过双边斜齿轮传动装置将转矩传递到轮对上，以产生牵引力驱动机车运行；二是当机车处于电气制动工况时，作为发电机运行，利用机车动能将机械能转换为电能(回馈给电网或消耗在电阻上)，并将所产生的制动转矩传递给机车轮对，以形成机车制动力。 ZDl05型牵引电动机是带补偿绕组的六极、串励、脉流牵引电动机，其主要技术数据为： 额定计算工况………………………………………………持续制 额定功率……………………………………………………800kW 额定电压……………………………………………………1 020 V 额定电流 …………………………………………………840A 额定转速…………………………… ……………………960 r／min 最高电压……………………………………………………1180V 最大电流……………………………………………………1200A 最大转速……………………………………………………1850r／min 绝缘等级(定子／电枢)……………………………… ……H／F 极对数………………………………………………………3 励磁方式 ……………串励，固定磁场分路96％，有三级磁场消弱， 分别为70％、54％、45％ 冷却方式…………………………………………………强迫通风 通风量……………………………………………………135 m3／min 传动方式…………………………………………………双侧斜齿轮传动 齿轮传动比………………………………………………4.19 齿轮中心距………………………………………………604mm 电枢外径…………………………………………………660 mm 电枢长度……………………… ………………………360mm 电枢槽数…………………………………………………93 每槽元件数………………………………………………4 槽形尺寸…………………………… …………………9.4mmX42.8mm 电枢导体布置……………………………… …………交叉竖放 电枢绕组型式………………………… ………………单叠绕组 换向器直径………………… …………………………540mm 换向器工作面长度…………… ………………………128mm 换向片数………………………………………………372 刷握数…………………………………………………6 每刷握电刷数…………………………………………3 电刷尺寸 ………………………………………22mmX36mmX50mm 主极气隙………………………………………………5mm 主极线圈绕制型式……………………………………扁绕压弧 主极线圈匝数…………………………………………11 换向气隙(第一气隙／第二气隙)……………………10／7.5mm 换向极线圈匝数………………………………………6 补偿线圈匝数…………………………………………8 电机效率………………………………………………94.05％ 电机重量………………………………………………3970kg ZDl05型脉流牵引电动机主要由定子、转子和电刷装置等部分组成，如图5—1所示。主要部件的结构特点为： (1)机座采用ZG25Ⅱ铸钢铸成圆筒形。主磁极和换向极以30‘角相互间隔布置于机座内侧，主磁极和换向极的线圈与铁心间隙用F级环氧浇注胶浇注形成一体，杜绝由于线圈松动而引起的引线断裂、接地等故障，以提高电机运行的可靠性。 (2)主极线圈、换向极线圈都采用扁绕，以改善线圈的散热条件。 (3)换向极铁心采用无心柱叠片结构，借助心块和端板用螺栓固定在机座上。换向极铁心在轴向还有两根铆钉，用以铆接换向极铁心，这样，增大了换向极铁心磁路的有效横截面积，防止了换向极铁心磁路的局部过饱和。 (4)采用国际通用的电机引出线符号，如图5—10所示。4个引出线端符号为：A1——电枢首端；B2——换向极绕组末端；D1——主极绕组首端；D2——主极绕组末端。 (5)抱轴轴承为滑动式，油箱为整体式，采用恒油位结构，以改善润滑条件。不仅在轴瓦方孔上开有4条回油沟，还在抱轴瓦的领圈上开有两道回油沟，以防止抱轴轴承润滑油与齿轮箱润滑油互相窜通。 (6)采用双边斜齿轮传动，传动比4.19，大齿轮齿数Z：88，小齿轮齿数z：21，齿轮模数m：11。 (7)电枢铁心不直接压装在转轴上，而是先压装在电枢套筒上，然后电枢套筒压装在电机转轴上，这样的结构有利于电枢的检修。 (8)换向器采用拱式结构，由372片银铜换向片和372片双马云母片相互间隔叠压，经3次冷压、3次热烘、3次热压而成，绝缘等级为F级。 (9)该电机有6个刷握，每个刷握的刷盒中装有3副双分裂式电刷，电刷的牌号为D374B。由于一个刷盒中装置3块电刷，若采用双靴式接头接线很不方便，故电刷接头采用单靴式接头。刷握弹簧采用圆形弹簧，电刷采用单压指结构。 二、ZDll5型脉流牵引电动机的结构特点 ZDll5型牵引电动机是SS8型电力机车的主电动机，采用架承式悬挂，一端悬挂在转向架的构架上，另一端则固定在轮对的空心轴套上。是带补偿绕组的六极、串励、脉流牵引电动机，其主要技术数据为： 额定电压……………………………………………………1030V 额定功率： 小时制………………………………………… …………950kW 持续制………………………………………………………900kW 额定电流： 小时制………………………………………………………1010A 持续制 …………………………………………… ………945A 额定转速(电流945A时)……………………………………1095 r／min 最高恒功电压…………………………………………… …1100V 最小恒功电流 ……………………………………………880A 起动电流……………………………………………………1450A 最高转速……………………………… …………………1946/min 励磁方式……………串励，固定磁场分路87％，最深磁场削弱43％ 冷却方式……………………………………………………强迫通风 冷却风量…………………………… ……………………130m3／min 绝缘等级(定子／电枢)……………………………………H／H 悬挂方式…………………………………………………架承式 传动方式…………………………………………轮对空心轴弹性传动 齿轮传动比……………………………………………77／31=2.484 极对数………………………………………………………3 电枢直径……………………………………………………680mm 电枢铁心长…………………………………………………275mm 换向器直径…………………………………………………500mm 电枢槽数……………………………………………………93 电枢槽形尺寸……………………………………………10mmX37mm 每槽元件数…………………………………………………4 电枢导体排列方式…………………………………………交叉立放 电枢绕组形式…………………………………………………单叠绕组 主极绕圈匝数…………………………………………………11 主极气隙………………………………………………………5.5 mm 换向极线圈匝数…………………………………… ………7 换向极第一气隙………………………………………………10mm 换向极第二气隙………………………………………………6mm 补偿绕组匝数…………………………………………………6 刷握数…………………………………………………………6 每刷握电刷数…………………………………………………3 电刷尺寸 ……………………………(2X10)mmX42mmlX55mm 电机总重 …………………………………………………3550kg  图5—26 定子冲片 其主要结构特点为： (1)采用架承式悬挂，牵引电动机的一端悬挂在机车转向架构架上，另一端固定在轮对的空心轴套上。 (2)采用轮对空心轴弹性传动方式，传动比μ=77／31=2．484，齿轮模数m=12。 (3)采用全叠片无机壳机座。机座体的主要导磁部分为钢片叠片组，由前后压圈通过拉杆和筋板焊接将叠片紧固成一体。前后压圈为铸钢件，叠片组由1 mm厚的钢板冲制而成，如图5—26所示，冲片呈12边形，带有主极铁心及补偿槽。这种全叠片无机壳机座结构，能改善电机交流换向及过渡过程的换向性能；主极铁心与机轭连成一体，保证了主极的等分精度，提高了定子的装配质量；磁路均匀，减小了电机特性的差异；机座与主极线圈的配合均为平面，主极线圈不需压弧，简化了线圈的制造和安装工艺，且有利于改善线圈的散热条件。 (4)定子线圈采用白胚嵌线，主极、换向极线圈的引出线及各绕组之间的连接线均采用钎焊连接。定子安装完成之后进行整体真空压力浸漆。 (5)采用拱式换向器结构。 (6)刷架装置采用单压指、可旋转式刷架圈结构。电刷采用双分裂式。刷架圈靠近刷盒的位置上装有放电板，放电间隙为(12．5±1)mm，放电板可减小电机环火造成的破坏。 小 结 电机的定额是由电机制造厂规定的电机全部电量和机械量的数值，表明了电机的工作特点及工作能力，是应用部门正确使用电机的依据。根据机车运行的特点，牵引电动机的定额有连续定额和小时定额。 脉流牵引电动机在结构上与普通直流电机基本相同，分为静止(定子)部分和旋转(转子) 部分。静止部分主要是主磁极，由它产生电机的主磁场。旋转部分主要是电枢，电枢绕组是电机的核心部件，在其中产生感应电动势，通过电流，产生电磁转矩，传送电磁功率，进行着机械能与电能或电能与机械能的相互转换。电枢绕组与外电路的连接是通过换向器和电刷实现的，换向器是直流电机工作必不可少的部件，并且是直流电机结构上的一个特点。由于脉流牵引电动机在发热和换向方面较为困难，所以其某些部件有着特殊的结构形式。 脉流牵引电动机使用了多种绝缘材料和不同的绝缘结构，这些是牵引电动机不造成“短路”和“接地”故障的重要保证。绝缘结构可分为匝间、层间、对地、外包、填充和衬垫、换向器绝缘等，不同的绝缘结构可采用不同的绝缘材料构成，新型绝缘材料的应用将使牵引电动机的经济技术指标得到进一步提高。 脉流牵引电动机的定子由机座、主磁极和换向极、补偿绕组及电枢轴承和抱轴轴承等部件组成。机座作为机械支撑和导磁铁轭，其外形可分为圆形和方形，其材料可采用铸钢，现代也有采用叠片的。主磁极作为产生主磁场的部件，由铁心和线圈两部分组成，为了降低涡流损耗，铁心采用钢板叠压而成，线圈采用扁铜线绕制，绕制方法不同将导致不同的散热条件和制造工艺。换向极作为产生换向磁场帮助电机换向的部件，也是由铁心和线圈组成的。设置换向极第二气隙的目的是减少漏磁和降低磁路饱和程度。主磁极和换向极均采用一体化结构，以保证在机车运行振动下，有良好的抗振动性能。对于脉流牵引电动机来说，在其机座内壁敷设了磁桥或采用叠片机座。换向极铁心采用电工钢片叠成，还在两个主磁极之间跨嵌了补偿绕组，以改善其换向性能。 脉流牵引电动机的转子由转轴、电枢铁心、电枢绕组和换向器等部件组成。电枢铁心和电枢绕组是电机实现能量转换的枢纽，电枢铁心采用电工钢片叠成以减少涡流和磁滞损耗，电枢绕组采用扁铜线制成，其在电枢槽内放置的方法不同将影响到电机换向性能的好坏和制造工艺的繁简。换向器作为直流和脉流牵引电动机的一个特殊部件，其作用是一个机械变流器。 在现代牵引电动机中一般采用拱式换向器，换向器的换向片要倒角，云母片要下刻，以保证其与电刷良好接触。 脉流牵引电动机的电刷装置是固定的定子与转动的电枢连接的桥梁，由电刷、刷握、刷握架、刷杆和刷架圈等组成，由于其对电机换向性能影响很大，所以提出了一些具体要求，这是应该特别注意的。 ZDl05型牵引电动机是SS4型和SS4改型大功率干线电力机车的主电动机，采用抱轴式悬挂，是带补偿绕组的6极、串励、脉流牵引电动机。ZDll5型牵引电动机是SS8型电力机车的主电动机，采用架承式悬挂，是带补偿绕组的6极、串励、脉流牵引电动机。 复习思考题 1、何谓电机的定额?牵引电动机为什么规定两种定额? 2、何谓额定数据?牵引电动机有哪些额定数据? 3、电机绝缘材料的作用是什么?对它有哪些要求? 4、主磁极和换向极采用了哪些绝缘结构? 5、电枢绕组采用了哪些绝缘结构? 6、补偿绕组采用了哪些绝缘结构? 7、换向器采用了哪些绝缘材料和绝缘结构? 8、定子包括哪些主要部件?各部件有什么作用? 9、机座有哪些结构形式?其特点是什么? 10、主极铁心为什么用钢片叠成? 11、直流牵引电动机的换向极铁心为什么可以用块钢制成? 12、主极线圈采用平绕和扁绕各具有哪些优、缺点? 13、为什么要对主磁极和换向极进行一体化处理? 14、转子包括哪些主要部件?各部件有什么作用? 15、电枢铁心为什么用电工钢片叠成？ 16、换向器包括哪些部件?各部件有什么作用?拱式换向器的紧固作用是怎样产生的? 17、为什么要对换向片倒角?对云母片下刻? 18、为什么说电枢铁心和电枢绕组是电机实现能量转换的枢纽? 19、电刷装置包括哪些部件?各部件有什么作用? 20、对电刷装置有哪些要求? 21、简述ZDl05型牵引电动机的结构特点。 22、简述ZDll5型牵引电动机的结构特点。