直流永磁電動機運行條件的改善

    劉坤榮(上海電器六廠)

l概述

    直流永磁電動機在永磁式電吹風機中的應用廣泛，永磁直流電動機在電吹風機內除本身的電機溫升外，還有來自電熱器強大熱流的輻射。當電動機因某種原因導致電機轉速降低時，電吹風機的熱風風速相對減小，伴隨而來的熱風溫升就急劇上升，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。轉子軸芯彎曲跳動，給電動機附加阻轉力矩，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質量分析

2.1定子部分

    定子為環形永磁鋇鐵氧體，與機座緊配，壓入機座后充磁，實測的磁場強度為0．06～0．07T，且設有“+”或“-”的標記，其標記的定標靠電機裝配通入直流電壓由轉．軸的倒順轉確定。

2．2轉子部分

    轉子繞組繞制前的頸絕緣采用黃臘管，當電機運行幾分鐘后并未發現異常，在耐久性試驗的l／3期間，轉子軸芯上的黃臘管即開始緩慢收縮內伸，使轉子的串動增大，導致電刷磨損成階梯狀態，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現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電機轉速降低，轉矩減少，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。端蓋上的刷握設計欠妥，更換電刷非將電樞抽出不可。生產制，造過程中只得先裝電刷彈簧然后倒裝電刷，才能裝入轉子。機座材料用0．8mm薄鋼板拉深而成，自重量較重。端蓋與機座問的固定采用三個螺釘緊固，嚴重影響質量。

2．4裝配工藝不合理

    微電機裝配校驗后，根據機座口的三個長腰形孔道對端蓋止口進行鉆孔攻絲，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部，與電刷粉塵攪拌在一起。裝配電動機時，換向器端面與含油軸承間沒有遮擋油污侵害的裝置，電機經較長時間運行后，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中的轉子短路。運行中的轉子前定子轉子間的氣隙磁場推動轉子旋轉，從而產生轉矩，轉子鐵心長度中心線與定子長度中心線裝配時不能重疊。會減小轉矩，此時，氣隙中的磁力線產生嚴重的扭曲現象，用墊圈不適當調整會使受壓迫的轉子端面與軸承端面不斷磨擦產生熱量，轉速越高熱量越大，運行30min手感發燙，含油軸承的油受此熱量的影響而充分蒸發飛濺跌落，耐久性試驗48h后足能使潤滑油干枯，軸承溫升嚴重升高。當軸承溫升達100℃時，軸芯與軸承就出現咬死現象。當附加阻力矩大于額定轉矩時，微電機就處于短路制動狀態，電熱器嚴重發紅，溫度驟然倍增，電吹風機的外殼燒壞。

  3改正措施

  3一提高充磁效果

    定子磁環在充磁時未達到0．075T的指標值，磁感應強度與轉矩成正比，因此采用的方法是將充磁機的磁頭匝數增加，鐵心不變，原來磁頭繞組匝數24匝，改繞成32匝，線徑比原來相應減小，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型定子型環進行常規充磁，其磁感應強度普遍提高0．0074～0．0135T，接近指標值。

3．2提高轉子質量

轉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，使轉子鼓形繞組部分無法與機座內端面磨擦，使其壓力不能附著繞組，保護轉子繞組，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。提高轉子的機械加工精度，轉子鐵心內外圓同心度模具保證在0．0lmm范圍內，疊壓繞線浸漆后車外圓，使轉子彎曲跳動增大，改變原有精度。把轉子沖片外圓縮小到精車外圓尺寸，取消轉子鐵心車外圓工藝，增加轉子的校直工藝，提高轉子質量，使軸芯跳動量在0．015mm范圍內。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與軸芯問保持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，采用搭扣固定，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，節省用料，新機座的端面增加通風月牙孔(見圖4)改善微電機的通風冷卻。

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)，其特點是阻油圈內孔采用下偏差與軸芯緊配無隙，且跟著轉軸旋轉，阻油圈外徑比換向器外徑大φ2mm，使端蓋軸承室飛濺出來的油污無法沾污旋轉中的換向器，換向器就不產生

表面短路現象，改善微電機在良好換向情況下的運行條件，克服了E50型產品耐久性試驗中因電機緩慢故障以至停轉，使電熱器無法送風，造成電吹風外殼的燒壞。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。