車用直流風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)
羅允中 （寧波電器總廠）
1概述
近幾年來，微型永磁直流電動(dòng)機(jī)得到了迅速的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于各種日用電器上。如：電風(fēng)扇、收錄機(jī)、電吹風(fēng)、吸塵器、電動(dòng)剃須刀、電動(dòng)按摩器、電動(dòng)玩具以及錄象機(jī)等，其品種規(guī)格繁多。據(jù)日本1982年統(tǒng)計(jì)，微型永磁直流電動(dòng)機(jī)要占普通直流微型電動(dòng)機(jī)（如無刷電機(jī)、無鐵心電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)）總產(chǎn)量的百分之九十以上。該類電機(jī)應(yīng)用范圍非常廣泛，主要用在音響設(shè)備、視頻設(shè)備、家庭電氣化設(shè)備、情報(bào)設(shè)備、辦公設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、自動(dòng)售貨機(jī)、汽車電氣設(shè)備等。
微型永磁直流電動(dòng)機(jī)采用****磁鐵勵(lì)磁，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小重量輕、噪聲低、耗能低、起動(dòng)性能好、運(yùn)行可靠、成本低。
在改進(jìn)設(shè)計(jì)中結(jié)合本廠原來生產(chǎn)的車用直流風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，除對(duì)前、后端蓋、磁極、軸承、風(fēng)葉、電刷套作了改進(jìn)設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)子沖片套用本廠其它同類產(chǎn)品的轉(zhuǎn)子沖片外，其余零部件均照原來不變，以減少工藝裝備投資，縮短試制周期。至今已完成12v和24v2種規(guī)格10臺(tái)樣機(jī)和小批量試產(chǎn)100臺(tái)，并經(jīng)市標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量局電機(jī)檢測(cè)中心測(cè)試合格，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，符合國(guó)家zbk65001- 87《車船用直流電風(fēng)扇》和zbk65002-87《車船用直沆電風(fēng)扇的安全要求》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。車用直流風(fēng)扇造型美觀，如圖1所示。該風(fēng)扇輸入功率原為37～40w，現(xiàn)降低為22～26w，比原來降低了百分之三十以上，其溫升也有較明顯下降，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為6 0℃，而實(shí)測(cè)為2 8.2℃(12v)和31.7c(24v)。經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)后的直流風(fēng)扇，無論在效率、節(jié)能和可靠性方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到較先進(jìn)的水平。
1．網(wǎng)罩2．風(fēng)葉3．螺母（墊圈、彈簧墊圈）4．電機(jī)5．彈簧墊圈
2改進(jìn)設(shè)計(jì)的直流風(fēng)扇的特點(diǎn)
改進(jìn)設(shè)計(jì)的直流風(fēng)扇盡可能利用原有的零部件，尤其是沖壓件。盡量少投入工裝模具費(fèi)用，以降低成本。
2.1電機(jī)定子采用鍶鐵氧體
原fzd2-30型車用直流風(fēng)扇用串激電機(jī)定子鐵心系采用硅鋼片疊壓（見圖2a），現(xiàn)改為****磁鐵勵(lì)磁，磁鐵采用鍶鐵氧體(見圖2b)。
1．定了繞組2．定子鐵心3．接線片4．套管5．引出線6．絕緣紙7．彈簧8，9．套管 10．拉板
2.2零部件的選用
滾珠軸承改用含油軸承。風(fēng)葉的葉片原為1. 2mm的鋁板，現(xiàn)改為0.6mm鋼板（見圖3）。
前端蓋由鑄鋁改為鋼板拉仲。電刷套由原來銅管車削可改為銅板沖制而成。經(jīng)對(duì)改進(jìn)后產(chǎn)品的成本估算，每臺(tái)可節(jié)約20元左右。
2.3電磁計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
為了節(jié)約模具費(fèi)用，從借用原電樞沖片的角度著手，先對(duì)fzd2 - 30型的電樞沖片（φ38. 5mm）進(jìn)行計(jì)算，其它指標(biāo)基本尚可，唯獨(dú)槽滿率過高（高達(dá)百分之五十一），從有關(guān)資料查得φ0. 30～0. 40mm漆包圓銅線槽滿率應(yīng)為百分之三十～百分之三十二。經(jīng)對(duì)原fzd-30型（搖頭式風(fēng)扇）的電樞沖片(φ45mm)的計(jì)算，盡管富鐵（齒磁密和軛磁密都偏低），但從繞線工藝上考慮，只能選用雪45mm的電樞沖片，其槽滿率符合要求。
從上述要求和可能，確定了各部件的結(jié)構(gòu)形式、尺寸、材料等，并進(jìn)行必要的機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算。將前端蓋與機(jī)座設(shè)計(jì)成一體化（以下簡(jiǎn)稱前端蓋）。它除了起著普通電機(jī)的端蓋、機(jī)座作用外．還有導(dǎo)磁作用，因此對(duì)前端蓋既要考慮機(jī)械強(qiáng)度，又要考慮導(dǎo)磁性能和加工工藝性，經(jīng)計(jì)算和多方面的權(quán)衡，前端蓋壁厚宜采用3mm鋼板拉伸成型較為理想，這樣可以節(jié)省采用無縫鋼管的車削工時(shí)和材料成本。
2.4試制和調(diào)整
為了加速試制進(jìn)度，前2臺(tái)樣機(jī)(12v和24v各1臺(tái))的前端蓋和機(jī)座不用模具而是采用車削，考慮到計(jì)算與實(shí)際可能會(huì)有誤差，先增加機(jī)座壁厚余量imm(即4mm)，經(jīng)測(cè)試氣隙磁通為0. 435×l0 -3wb，電樞繞組每元件30匝(24v)，負(fù)載轉(zhuǎn)速1870r/min。當(dāng)壁厚車到3mm時(shí)，測(cè)得氣隙磁通0.3875×10 -3wb，電樞繞組每元件是34匝(24v)，其負(fù)載轉(zhuǎn)速達(dá)到1900r/min。當(dāng)壁厚為2mm時(shí)，測(cè)得氣隙磁通為0. 36×10 -3wb。經(jīng)電磁核算后，其電負(fù)荷、溫升、換向火花都增加，所以調(diào)整前端蓋壁厚 |
