直流永磁電動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件的改善
劉坤榮(上海電器六廠)
l概述
直流永磁電動(dòng)機(jī)在永磁式電吹風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用廣泛，永磁直流電動(dòng)機(jī)在電吹風(fēng)機(jī)內(nèi)除本身的電機(jī)溫升外，還有來(lái)自電熱器強(qiáng)大熱流的輻射。當(dāng)電動(dòng)機(jī)因某種原因?qū)е码姍C(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，電吹風(fēng)機(jī)的熱風(fēng)風(fēng)速相對(duì)減小，伴隨而來(lái)的熱風(fēng)溫升就急劇上升，此時(shí)電熱器的強(qiáng)大熱流對(duì)電動(dòng)機(jī)的輻射強(qiáng)度成倍增長(zhǎng)，致使直流永磁電動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件變差，電動(dòng)機(jī)在此種惡劣環(huán)境中如果得不到過(guò)熱保護(hù)器的保護(hù)，就有被燒毀的可能。電熱器的熱輻射不僅影響電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，還會(huì)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(dòng)機(jī)無(wú)法工作。直流永磁電動(dòng)機(jī)電刷粉塵也會(huì)影響電機(jī)的換向性能，運(yùn)行中的電刷粉塵附著換向器表面，當(dāng)異物灰塵油膩進(jìn)入換向器時(shí)，立即與電刷粉塵混合，粘附于換向器表面，對(duì)電機(jī)運(yùn)行不利。轉(zhuǎn)子軸芯彎曲跳動(dòng)，給電動(dòng)機(jī)附加阻轉(zhuǎn)力矩，使電機(jī)噪音增大，振動(dòng)頻繁。本文針對(duì)直流永磁電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的問(wèn)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(jī)座緊配，壓入機(jī)座后充磁，實(shí)測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0．06～0．07T，且設(shè)有“+”或“-”的標(biāo)記，其標(biāo)記的定標(biāo)靠電機(jī)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)電機(jī)運(yùn)行幾分鐘后并未發(fā)現(xiàn)異常，在耐久性試驗(yàn)的l／3期間，轉(zhuǎn)子軸芯上的黃臘管即開(kāi)始緩慢收縮內(nèi)伸，使轉(zhuǎn)子的串動(dòng)增大，導(dǎo)致電刷磨損成階梯狀態(tài)，換向器從原來(lái)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(cuò)綜的深淺不一絲紋，粗糙度受到嚴(yán)重的破壞。換向器升高片的線槽銑得過(guò)深，其長(zhǎng)．度超過(guò)升向片，深入到換向器表面，電刷與換向器磨損時(shí)，焊錫在其中起粘連作用，造成換向器片間短路，影響換向，運(yùn)行時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)出現(xiàn)電機(jī)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(jī)座部分
機(jī)座端部沒(méi)有通風(fēng)孔道，作為開(kāi)啟式微電機(jī)，這是欠缺的。端蓋與機(jī)座間的止口配合過(guò)分松動(dòng)，影響微電機(jī)的裝配精度與氣隙的均勻性。端蓋上的刷握設(shè)計(jì)欠妥，更換電刷非將電樞抽出不可。生產(chǎn)制，造過(guò)程中只得先裝電刷彈簧然后倒裝電刷，才能裝入轉(zhuǎn)子。機(jī)座材料用0．8mm薄鋼板拉深而成，自重量較重。端蓋與機(jī)座問(wèn)的固定采用三個(gè)螺釘緊固，嚴(yán)重影響質(zhì)量。
2．4裝配工藝不合理
微電機(jī)裝配校驗(yàn)后，根據(jù)機(jī)座口的三個(gè)長(zhǎng)腰形孔道對(duì)端蓋止口進(jìn)行鉆孔攻絲，鉆孔攻絲時(shí)的兩道工序不可避免地將一部分屑沫飛出電機(jī)體外，也不可避免地將一部分屑沫飛入電機(jī)內(nèi)部，與電刷粉塵攪拌在一起。裝配電動(dòng)機(jī)時(shí)，換向器端面與含油軸承間沒(méi)有遮擋油污侵害的裝置，電機(jī)經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)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(duì)電機(jī)運(yùn)行極為不利，換向器兩端紋波變粗(見(jiàn)圖1)。
換向器片間被污物短路嚴(yán)重時(shí)也會(huì)造成運(yùn)轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)子短路。運(yùn)行中的轉(zhuǎn)子前定子轉(zhuǎn)子間的氣隙磁場(chǎng)推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)度中心線與定子長(zhǎng)度中心線裝配時(shí)不能重疊。會(huì)減小轉(zhuǎn)矩，此時(shí)，氣隙中的磁力線產(chǎn)生嚴(yán)重的扭曲現(xiàn)象，用墊圈不適當(dāng)調(diào)整會(huì)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(yùn)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(yàn)48h后足能使?jié)櫥透煽�，軸承溫升嚴(yán)重升高。當(dāng)軸承溫升達(dá)100℃時(shí)，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(shí)，微電機(jī)就處于短路制動(dòng)狀態(tài)，電熱器嚴(yán)重發(fā)紅，溫度驟然倍增，電吹風(fēng)機(jī)的外殼燒壞。
3改正措施
3一提高充磁效果
定子磁環(huán)在充磁時(shí)未達(dá)到0．075T的指標(biāo)值，磁感應(yīng)強(qiáng)度與轉(zhuǎn)矩成正比，因此采用的方法是將充磁機(jī)的磁頭匝數(shù)增加，鐵心不變，原來(lái)磁頭繞組匝數(shù)24匝，改繞成32匝，線徑比原來(lái)相應(yīng)減小，否則磁頭電工純鐵磁芯無(wú)法容納。改繞后的磁頭裝在原充磁機(jī)上，對(duì)E50型定子型環(huán)進(jìn)行常規(guī)充磁，其磁感應(yīng)強(qiáng)度普遍提高0．0074～0．0135T，接近指標(biāo)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(jiàn)圖2)取代原來(lái)的黃臘管頸絕緣，使轉(zhuǎn)子鼓形繞組部分無(wú)法與機(jī)座內(nèi)端面磨擦，使其壓力不能附著繞組，保護(hù)轉(zhuǎn)子繞組，使之不變形不損壞，軸向串動(dòng)始終維持在不大于0．5mm范圍內(nèi)。提高轉(zhuǎn)子的機(jī)械加工精度，轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)外圓同心度模具保證在0．0lmm范圍內(nèi)，疊壓繞線浸漆后車(chē)外圓，使轉(zhuǎn)子彎曲跳動(dòng)增大，改變?cè)芯�。把轉(zhuǎn)子沖片外圓縮小到精車(chē)外圓尺寸，取消轉(zhuǎn)子鐵心車(chē)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(dòng)量在0．015mm范圍內(nèi)。縮短升高片的線槽長(zhǎng)度，使其長(zhǎng)度等于升向片長(zhǎng)度，不能延伸到換向器表面，同時(shí)提高換向器的表面粗糙度(見(jiàn)圖3)。換向器與軸芯緊配改松配，并且使換向器軸孑L與軸芯問(wèn)保持0．1mm的間隙，用ZY一80l膠粘劑粘接，其牢固成度大大超過(guò)緊配，且克服換向器碎裂也減少了軸芯的彎曲跳動(dòng)。
3．3機(jī)座和蓋端的改動(dòng)
對(duì)機(jī)座和蓋端作較大改動(dòng)，改動(dòng)后的端蓋止口裝入機(jī)座采用緊配合，采用搭扣固定，極性固定，取消三個(gè)螺釘，取消電機(jī)裝配校驗(yàn)后的端蓋止口鉆孔攻絲工藝，克服人為的異物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，影響換向性能。機(jī)座材料改為0．5mm鋼板，減輕電機(jī)自重量又保證電機(jī)可靠性，節(jié)省用料，新機(jī)座的端面增加通風(fēng)月牙孔(見(jiàn)圖4)改善微電機(jī)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(jiàn)圖5)，其特點(diǎn)是阻油圈內(nèi)孔采用下偏差與軸芯緊配無(wú)隙，且跟著轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，阻油圈外徑比換向器外徑大φ2mm，使端蓋軸承室飛濺出來(lái)的油污無(wú)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(jī)在良好換向情況下的運(yùn)行條件，克服了E50型產(chǎn)品耐久性試驗(yàn)中因電機(jī)緩慢故障以至停轉(zhuǎn)，使電熱器無(wú)法送風(fēng)，造成電吹風(fēng)外殼的燒壞。由于微電機(jī)換向性能的改善，火花減小，電機(jī)噪音降低，振動(dòng)減弱。圖6為換向性能改善后換向器兩端的紋波。
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