電動自行車用直流電機換向問題（二）

www.middletowncarescoalition.com 來源：電動車商情網(wǎng)　　　電動車商情網(wǎng) 作者：俠名類別：電動車維修時間：2005-12-24

3、改善換向的方法和措施為改善換向應(yīng)該針對影響換向的原因在生產(chǎn)中采取一些必要的方法和措施。下面介紹一些生產(chǎn)中應(yīng)注意的問題。 3.1調(diào)節(jié)電刷位置根據(jù)產(chǎn)生火花的電磁原因，為了減小換向元件中的電勢，應(yīng)將電刷位置調(diào)節(jié)到物理中心線，但因為物理中心線是隨著負(fù)載大小而移動的，所以，一般要求將電刷位置調(diào)節(jié)到幾何中心線處。確定幾何中心線的方法是：對繞組端部連接到換向器對稱的電機，電刷位置應(yīng)對準(zhǔn)磁極中心線；而對繞組端部不對稱的電機，視不對稱程度而定�？偟脑瓌t是：被電刷短路的繞組元件的兩條邊應(yīng)位于幾何中心線或很接近幾何中心線處。理論和生產(chǎn)實踐都證明，電刷位置調(diào)節(jié)的好壞，對電機的空載電流和性能影響很大，應(yīng)引起足夠的重視。 3.2重視換向器的質(zhì)量換向器的質(zhì)量應(yīng)包括材質(zhì)和加工質(zhì)量兩方面。換向器的材料是銅合金，如鎘銅、銀銅等，材質(zhì)不同，它的硬度、耐磨度，與電刷的接觸電阻及導(dǎo)電性能等都會有差別，當(dāng)然還要考慮價格因素。從加工質(zhì)量方面，應(yīng)檢測換向器的尺寸、形位公差和表面粗糙度。換向片分布應(yīng)均勻，換向片間絕緣應(yīng)下刻，對平面換向器表面平面度要好，與電刷接觸的表面其粗糙度應(yīng)不低于0.80。允許用玻璃砂紙研磨換向器表面（不要用金鋼砂紙）。對平面換向器，安裝時要注意其與電機軸線的垂直度。 3.3電刷的選擇電刷是與換向器的滑動接觸件，電刷的成份和接觸特性好壞，直接影響到電機運行時換向的好壞和它的磨損程度。電刷的接觸特性主要指一對電刷接觸壓降（因正、負(fù)級電刷下接觸壓降不相等，故用一對電刷接觸壓降來評價）和摩擦系數(shù)，這些因素影響到電機運轉(zhuǎn)時電刷與換身器之間的接觸損耗（包括電損耗和磨擦損耗）和磨損度。影響電刷接觸特性的主要因素有圓周速度(Tempo)、電流密度和施于電刷的單位壓力等。對電動自行車用直流電機，圓周速度(Tempo)不大，一般都能滿足要求。對這種直流電機的電刷一般提出以下要求：（1）因為電動自行車采用低壓電源，因此一對電刷接觸壓降不能大，一般應(yīng)在1V以下，這樣功率損耗較小。（2）若按照用戶使用2年不用更換電刷，按每天騎行2h計算，電刷壽命應(yīng)在1500h左右。電刷壽命是由它允許磨損的高度決定的，而允許磨損高度則由允許彈簧的最小壓力和電刷磨短后在刷盒中運行的穩(wěn)定性決定。（3）電刷截面積的大小應(yīng)符合電刷允許電流密度。電流密度過大，引起發(fā)熱過高，摩擦系數(shù)增大，極易引起火花，電機甚至不能正常運行。（4）換向器的磨損應(yīng)在允許范圍內(nèi)，運行噪聲小等。關(guān)于施于電刷的壓力問題將在后面討論。電刷分石墨電刷、電化石墨電刷和金屬石墨電刷3大類。對低壓直流電機宜采用金屬石墨電刷，因為它的一對電刷接觸壓降�。ㄒ话阍�1.5V以下），耐磨性較好，使用壽命長，并適合于圓周速度(Tempo)低的電機。我們曾經(jīng)用兩種不同成份的電刷對電動自行車用直流電機分別做額定負(fù)載下的壽命試驗。一種是用金屬石墨電刷，運行700h，電刷磨損量為允許磨損量的45%。照此推算，這種電機可以運行1500h才需要更換電刷，可以滿足用戶使用2年不換電刷的要求。另一種是用石墨電刷，運行600h，電刷已經(jīng)磨損到不能再用而需要更換了，也就是說用戶最多使用1年就要送維修站了。 3.4刷盒尺寸和彈簧壓力刷盒的作用是將電刷固定在應(yīng)有位置，但又要保證電刷在刷盒中能自由活動，配合間隙既不能太大，又不能太小。太大了電機運轉(zhuǎn)時電刷可能在換向器表面產(chǎn)生傾斜和跳動，從而影響換向。太小了，當(dāng)電刷在負(fù)載下發(fā)熱膨脹時可能卡死。而彈簧的作用是施于電刷一定的壓力，以保證電刷與換向器在電機運轉(zhuǎn)時始終有良好的接觸。施于電刷的單位壓力增大，電刷與換向器的接觸電阻就減小，則電損耗減小，但摩擦系數(shù)增加，使摩擦損耗增加�？倱p耗呈馬鞍形變化，而在總損耗最小時的單位壓力下，電刷的磨損率也最小。所以，選擇施于電刷的壓力時，應(yīng)考慮電機運行中總損耗和電刷磨損最小時相應(yīng)的單位壓力。對金屬石墨電刷這個壓力一般在1.5-2.5N/cm2之間。在確定初始壓力時，應(yīng)考慮在電刷磨損過程中縮短時彈簧因伸長其壓力會減小的因素。施于電刷的單位壓力減小到低于某一極限時，電刷與換向器之間的接觸就開始不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)機械性火花，這時就應(yīng)該更換電刷了。 3.5電刷的磨合電刷與換向器表面接觸的好壞、接觸面積的大小，直接影響直流電機換向的好壞、火花的大小和電刷磨損的速度(Tempo)。所以，電機裝配完成后應(yīng)對其進(jìn)行空載磨合。磨合的目的是增大電刷與換向器的接觸面積，一般應(yīng)使接觸面積達(dá)到80%以上，這樣在負(fù)載時才能保證良好換向。為了縮短磨合時間，可以用提高電壓的方法使電機轉(zhuǎn)速提高，但要考慮電機的機械強度，不能高出額定轉(zhuǎn)速過多。未經(jīng)磨合的電刷與換向器的接觸面不夠，即為局部接觸，使接觸處電流密度增大，造成換向不良，電機出廠后造成返修率增加。電刷的磨合為什么在這里單獨討論？因為現(xiàn)在大多數(shù)生產(chǎn)電動自行車用直流電機的廠家省去或忽略了電刷磨合這一重要工序，原因有二：①有刷磨合需要設(shè)備、場地和時間，在不了解它的重要性的情況下，就把它省掉了，特別是生產(chǎn)任務(wù)緊張的時候；②整車廠的誤區(qū)：整車廠由于無電機正規(guī)檢測設(shè)備，一般只檢測電機的空載電流和運行噪聲，并對這兩個指標(biāo)提出過高要求。而未磨合的電機，由于電刷與換向器接觸面小，有時反映出空載電流和噪聲還低一些，整車廠反而覺得滿意。所以，勸告電機生產(chǎn)廠家，電刷磨合步驟不能��；還希望整車廠的技術(shù)人員，不要盲目追求小空載電流、低噪聲。這兩項指標(biāo)只要符合標(biāo)準(zhǔn)就行。 3.6壽命試驗衡量電機換向好壞最簡便的方法是：當(dāng)電機在額定負(fù)載下運行時，觀察電刷后刷邊產(chǎn)生火花的情況。為此，在電機刷架處應(yīng)有能打開的窗口，以便觀察。但是，對電動自行車用直流電機，由于設(shè)計緊湊，不存在這樣的窗口，也就無法觀察電機換向的情況，也就無法回答換向好壞的問題。而換向好壞又是影響電機性能的重要指標(biāo)。怎么辦？最好的辦法是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（目前一般是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行壽命試驗（又稱無故障運行試驗）。壽命試驗后，將電機解剖，檢查換向器表面和碳刷磨損情況。若壽命試驗合格，說明電機換向也應(yīng)該是合格的。目前，因為壽命試驗需要設(shè)備和時間，有的企業(yè)也不清楚壽命試驗怎么做及其有什么樣的要求，因此很少有企業(yè)做此試驗的，雖然企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有此要求。實際上，只有通過做壽命試驗，企業(yè)對自己的產(chǎn)品才能真正做到心中有數(shù)。 4、結(jié)束語綜上所述，換向問題是直流電機的一個重要問題，換向好壞直接影響直流電機無故障運行的時間。換向出現(xiàn)問題是電動自行車用直流電機的主要故障之一，應(yīng)引起充分重視。如前所述，換向問題是一個復(fù)雜問題，但換向好壞最終體現(xiàn)在電機負(fù)載運行時后刷邊火花的大小上。要采取措施使火花大小符合要求，這樣就能使電機無故障運行時間延長。上面介紹了改善換向的方法和措施，企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)該加以注意。能否應(yīng)用這些方法和措施，關(guān)鍵看企業(yè)的質(zhì)量意識如何。為了使產(chǎn)品換向合格、質(zhì)量穩(wěn)定，應(yīng)抓住三個方面：第一，把住進(jìn)廠關(guān)，對進(jìn)廠的零部件要進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗，不讓不合格零部件進(jìn)入生產(chǎn)線；第二，把住生產(chǎn)工藝關(guān)，要有合理的工藝流程和操作規(guī)范，要有必要的保證產(chǎn)品質(zhì)量的工裝夾具，要有熟練的按操作規(guī)程要求操作的工人；第三，把住出廠試驗關(guān)，產(chǎn)品出廠前應(yīng)做必要的試驗，該做電刷磨合試驗應(yīng)該堅持做，出廠試驗應(yīng)按照符合試驗標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗規(guī)范嚴(yán)格進(jìn)行，使不合格產(chǎn)品出不了企業(yè)大門。當(dāng)前，電動自行車市場(Rialto)競爭激烈，產(chǎn)品質(zhì)量魚龍混雜，但最終必然是優(yōu)勝劣汰。只要企業(yè)能重視質(zhì)量，不斷提高自己產(chǎn)品的品質(zhì)，就一定能在激烈競爭中勝出，并將企業(yè)做大做強�！�