直流永磁電動機運行條件的改善
劉坤榮（上海電器廠）
l概述
直流永磁電動機在永磁式電吹風(fēng)機中的應(yīng)用廣泛，永磁直流電動機在電吹風(fēng)機內(nèi)除本身的電機溫升外，還有來自電熱器強大熱流的輻射。當(dāng)電動機因某種原因?qū)е码姍C轉(zhuǎn)速降低時，電吹風(fēng)機的熱風(fēng)風(fēng)速相對減小，伴隨而來的熱風(fēng)溫升就急劇上升，此時電熱器的強大熱流對電動機的輻射強度成倍增長，致使直流永磁電動機運行條件變差，電動機在此種惡劣環(huán)境中如果得不到過熱保護器的保護，就有被燒毀的可能。電熱器的熱輻射不僅影響電動機運行，還會輻射整流二極管，致使二極管擊穿損壞，不能起整流作用，以致交流電流流入，使直流電動機無法工作。直流永磁電動機電刷粉塵也會影響電機的換向性能，運行中的電刷粉塵附著換向器表面，當(dāng)異物灰塵油膩進入換向器時，立即與電刷粉塵混合，粘附于換向器表面，對電機運行不利。轉(zhuǎn)子軸芯彎曲跳動，給電動機附加阻轉(zhuǎn)力矩，使電機噪音增大，振動頻繁。本文針對直流永磁電動機運行中的問題，分析其原因，并指出必要的措施。
2質(zhì)量分析
2.1定子部分
定子為環(huán)形永磁鋇鐵氧體，與機座緊配，壓人機座后充磁，實測的磁場強度為0.06～0.07T，且設(shè)有“+”或“一”的標記，其標記的定標靠電機裝配通入直流電壓由轉(zhuǎn) 軸的倒順轉(zhuǎn)確定。
2.2轉(zhuǎn)子部分
轉(zhuǎn)子繞組繞制前的頸絕緣采用黃臘管，當(dāng)電杌運行幾分鐘后并未發(fā)現(xiàn)異常，在耐久性試驗的1／3期間，轉(zhuǎn)子軸芯上的黃臘管即開始緩慢收縮內(nèi)伸，使轉(zhuǎn)子的串動增大，導(dǎo)致電刷磨損成階梯狀態(tài)，換向器從原來的圓柱體磨損成錐體，清除錐體表面的污物后發(fā)現(xiàn)換向器表面有多條錯綜的深淺不一絲紋，粗糙度受到嚴重的破壞。換向器升高片的線槽銑得過深，其長度超過升向片，深入到換向器表面，電刷與換向器磨損時，焊錫在其中起粘連作用，造成換向器片間短路，影響換向，運行時間稍長就會出現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)矩減少，電流增大，溫升急劇上升。
2.3端蓋與機座部分
機座端部沒有通風(fēng)孔道，作為開啟式微電機，這是欠缺的。端蓋與機座間的止口配合過分松動，影響微電機的裝配精度與氣隙的均勻性。端蓋上的刷握設(shè)計欠妥，更換屯刷非將電樞抽出不可生產(chǎn)制造過程中只得先裝電刷彈簧然后倒裝電刷，才能裝入轉(zhuǎn)子。機座材料用0.8mm薄鋼板拉深而成，自重量較重。端蓋與機座間的固定采用三個螺釘緊固，嚴重影響質(zhì)量
2.4裝配工藝不合理
微電機裝配校驗后，根據(jù)機座口的三個長腰形孔道對端盞止口進行鉆孔攻絲，鉆孔攻絲時的兩道工序不可避免地將一部分屑沫飛出電機體外，也不可避免地將一部分屑沫飛入電機內(nèi)部，與電刷粉塵攪拌在一起。裝配電動機時，向器端面與含油軸承間沒有遮擋油污侵害的裝置，電機經(jīng)較長時間運行后，金屬粉沫與非金屬粉沫混合物由從含油軸承飛濺滲出的污油攪拌粘于換向器表面，這些灰黑色帶白色混濁物對電機運行極為不利，換向器兩端紋波變粗（見圖1）。
換向器片間被污物短路嚴重時也會造成運轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)子短路。運行中的轉(zhuǎn)子前定子轉(zhuǎn)子間的氣隙磁場推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子鐵心長度中心線與定子長度中心線裝配時不能重疊。會減小轉(zhuǎn)矩，此時，氣隙中的磁力線產(chǎn)生嚴重的扭曲現(xiàn)象，用墊圈不適當(dāng)調(diào)整會使受壓迫的轉(zhuǎn)子端面與軸承端面不斷磨擦產(chǎn)生熱量，轉(zhuǎn)速越高熱量越大，運行30min手感發(fā)燙含油軸承的油受此熱量的影響而充分蒸發(fā)飛濺跌落，耐久性試驗48h后足能使?jié)櫥透煽荩S承溫升嚴重升高。當(dāng)軸承溫升達100℃時，軸芯與軸承就出現(xiàn)咬死現(xiàn)象。當(dāng)附加阻力矩大于額定轉(zhuǎn)矩時，微電機就處于短路制動狀態(tài)，電熱器嚴重發(fā)紅，溫度驟然倍增，電吹風(fēng)機的外殼燒壞。
3改正措施
3,1提高充磁效果
定子磁環(huán)在充磁時未達到0.075T的指標值，磁感應(yīng)強度與轉(zhuǎn)矩成正比，因此采用的方法是將充磁機的磁頭匝數(shù)增加，鐵心不變，原來磁頭繞組匝數(shù)24匝，改繞成32匝，線徑比原來相應(yīng)減小，否則磁頭電工純鐵磁芯無法容納。改繞后的磁頭裝在原充磁機上，對E50型定子型環(huán)進行常規(guī)充磁，其磁感應(yīng)強度普遍提商0.0074～0.0135T，接近指標值。
3.2提高轉(zhuǎn)子質(zhì)量
轉(zhuǎn)子采用電玉粉壓塑管作頸絕緣(見圖2)取代原來的黃臘管頸絕緣，使轉(zhuǎn)子鼓形繞組部分無法與機座內(nèi)端面磨擦，使其壓力不能附著繞組，保護轉(zhuǎn)子繞組，使之不變形不損壞，軸向串動始終維持在不大于0.5mm范圍內(nèi)。提高轉(zhuǎn)子的機械加工精度，轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)外圓同心度模具保證在O.Olmm范圍內(nèi)，疊壓繞線浸漆后車外圓，使轉(zhuǎn)子彎曲跳動增大，改變原有精度。把轉(zhuǎn)子沖片外圓縮小到精車外圓尺寸，取消轉(zhuǎn)子鐵心車外圓工藝，增加轉(zhuǎn)子的校直工藝，提高轉(zhuǎn)子質(zhì)量，使軸芯跳動量在0.015 mm范圍內(nèi)。縮短升高片的線槽長度，使其長度等于升向片長度，不能延伸到換向器表面，同時提高換向器的表面粗糙度（見圖3）。換向器與軸芯緊配改松配，并且使換向器軸孑L與軸芯間保持0.lmm的間隙，用ZY- 801股粘劑粘接，其牢固成度大大超過緊配，且克服換向器碎裂也減少了軸芯的彎曲跳動。
3.3機座和蓋端的改動
對機座和蓋端作較大改動，改動后的端蓋止口裝入機座采用緊配合，采用搭扣，極性固定，取消三個螺釘，取消電機裝配校驗后的端蓋止口鉆孔攻絲工藝，克服人為的異物進入電機內(nèi)部，影響換向性能。機座材料改為0.5mm鋼板，減輕電機自重量又保證電機可靠性，節(jié)省用料，新機座的端面增加通風(fēng)月牙孔（見圖4）改善微電機的通風(fēng)冷卻。
3.4換向性能的改善
電樞裝入定子前，在換向器的外端面增加一絕緣組油圈（見圖5），其特點是阻油圈內(nèi)孔采用下偏差與軸芯緊配無隙，且跟著轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，阻油圈外徑比換向器外徑大(l)2mm，使端蓋軸承室飛濺出來的油污無法沾污旋轉(zhuǎn)中的換向器，換向器就不產(chǎn)生
表面短路現(xiàn)象，改善微電機在良好換向情況下的運行條件，克服了E50型產(chǎn)品耐久性試驗中因電機緩慢故障以至停轉(zhuǎn)，使電熱器無法送風(fēng)，造成電吹風(fēng)外殼的燒壞。由于微電機換向性能的改善，火花減小，電機噪音降低，振動減弱。圖6為換向性能改善后換向器兩端的紋波。
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