洗衣机电动机的检修(1)
周德林 （营口洗衣机总厂）
1引言
各种类型、结构和控制方式的波轮式洗衣机，包括普通型、半自动型、全自动型、单桶、双桶、套桶、机械开关控制、电脑控制等，其机械作用的动力都是单相电容运转电动机（以下简称电机），因电机故障而引起的洗衣机故障都是相同的，检修方法也相同。电容器的故障体现为电机故障，因此电机故障中也包括由电容器而引起的故障。
本文在介绍洗衣机电机的工作原理及结构的基础上，介绍电机常见故障的检修。
2 洗衣机电机的工作原理和结构
洗衣机使用的电源为220V的单相交流电。单相交流电在电机定子绕组中所产生的磁场是一个脉动磁场，此脉动磁场可分解为两个旋转磁场，但这两个磁场的旋转速度相等，旋转方向相反，由这两个旋转磁场在转子绕组（鼠笼条）中感应产生的电动势和电流大小相等，方向相反，两个电磁转矩的大小也相等，方向相反，于是合成转矩为零，因此电机不能起动。
在洗衣机电机中，为了获得转子的起动力矩，采用两种办法，一是在定子槽内嵌放两个绕组，即主绕组（运行绕组）和副绕组（起动绕组），并使这两个绕组的中轴线在空间相差90度角；二是在起动绕组上串联一个适当容量的电容器，如图1所示。主绕组电路是一个电感性电路，电流I1在相位上比电压U滞后ψ1角，而副绕组则是一个电容性电路，电流I2比U超前ψ2角，只要电容器的容量选择适当，就可以使I1和I2间的相位差等于90度，如图2所示。
当具有90度相位差的两个电流I1和I2通入在空间相差90度的两个绕组中时，就产生一个旋转磁场（见图3）。转子的鼠笼条被旋转的磁力线所切割，便产生感应电流，感应电流再与定子磁场相作用，就产生了电磁转矩。
转子的转向取决于旋转磁场的旋转方向。为了实现洗衣机电机的正、反向转动，采用定时器控制，在电机停转时，将副绕组电路上的电容器串接到主绕组电路上，使主、副绕组变换，则旋转磁场的旋转方向反向，电机也就反转。
洗衣机电机在起动后，副绕组和电容器继续接在电路中，因此称为电容运转电机。该种电机的起动电流小（一般小于2. 5A），电路的功率因数、效率、过载能力都比较高，电容器在电机运转过程中还能起到滤波作用，消除谐波，减少电磁噪声。缺点是起动转矩较低。洗衣机电机起动转矩为额定转矩的l倍以上．****转矩为额定转矩的1.7倍。电机为4极电机，额定工作转速为1370r/min。
洗涤电机在运转时为正、反向周期转动，两个绕组交替地为主绕组和副绕组。为了使洗涤运转时的正、反向转动具有同样的洗涤效果，即电机具有相同的起动转矩、输出功率和额定转速等，两个绕组的线径、匝数、节距及绕组的分布型式都是相同的，具有同样的电阻值。全自动洗衣机洗涤和脱水共同一个电机，其两绕组也是相同的。双桶洗衣机的脱水电机为逆时针单方向转动，两绕组有主、副之分，主绕组的线径较粗、匝数较少、电阻值较小，而副绕组的线径较细、匝数多、电阻值较大。
一般说来，输出功率为70W的洗涤电机统组阻值约50Ω，90W洗涤电机的绕组阻约35Ω，120W洗涤电机的绕组阻值约30Ω.180W全自动洗衣机电机的绕组阻值约20Ω。脱水电机主绕绸的电阻值为80～130Ω，副绕组的电阻淡为100～300Ω，功率大的电机绕组阻值较小。
洗衣机电机的结构如图4所示。定子由定子铁心和定子绕组组成，铁心用0. 5mm厚的硅钢片叠压而成，内圆上开有24个槽口，槽口内嵌入主绕组和副绕组。定子固定于上、下端盖之间。转子由铁心和铝鼠笼条组成，转轴以静配台压入铁心中，轴两端支承在上、下端盏的轴承中。定予和转子间的气隙为0.3mm。上、下端盖以螺钉连接，轴承室内装有内径为10mm．的全封闭滚动轴承或者粉沫冶金轴承，在下端盖的轴承窝内还装有波形弹簧垫圈，以使电机能够自调整转子的轴向位置。
正常电机运转时应发出轻微而有节奏的声音。电机在额定电压的百分之四十(即88V)时自身应能起动运转。轴的轴向串动量应在0.3～1 mm内，气隙差在0.15mm三心，轴伸的径向圆跳动应不大0. 05mm。用手转动轴，应能轻快地转动。定子绕组对端盖的绝缘电阻应不小于3MΩ，空载时测得的噪声不大于62dB(A计权)。
1.电机2．风扇叶片k．上端盖4．安装孔5。引出线6．下端盖7．轴承8．波形弹簧垫圈9．转子10.紧固螺钉11．定子铁心 12.定子绕组 3．小皮带轮
3洗衣机电机的检修
洗衣机电机的故障可分为电气部分故障（包括定子和转子故障等）和机械部分故障（包括轴承、端盖和轴等），还有电容器故障。电机的同一种故障现象可有几种故障原因引起，还有可能是电压和接线方面的原因。
3.1电机不起动
正常使用时，波轮或脱水桶不起动，对洗涤电机可拆下三角带，对脱水电机可检查是否有刹车机构失灵，是否有衣物缠在脱水桶轴上等故障，再对电机通电，如果电机不起动，那么就是电机故障了。电机不起动有电机有电磁声或无电磁声两种状态。
3.1.1电机有嗡嗡的电磁声
有电磁声就说明电机已通电，电路是正常的。故障原因可能有：
a．电容器断路或短路，使定子绕组不能形成旋转磁场。用万用表检测电容器，如电容器不正常，更换即可。
b．绕组断路。当电机中的两绕组有一个绕组断路时，电机即不能起动。用万用表测电阻的方法可检查出绕组是否断路。一般依洗衣机电路图上标注的线色可分辨出三根引出线和绕组，另依据各引出线间的电阻值也可以分析出各引出线所连的绕组。如图5所示的25W脱水电机，经测定：1和2间为111Ω，2相3间为360Ω，1和3间为471Ω，两个小电阻值等于另一个大电阻值，这是正常的。可判定出：2是中线，1为主绕组引出线，3为副绕组引出线。若测量结果是1和2间为Ω，1和3及2和3间都为无穷大，则可判定是引出线3所连的绕组断路。
为了检查出断路点，首先拆开电机，解开定子绕组上引出线的绑扎线，查看引出线接头是否被拉断，是否存在虚焊。如有拉断或虚焊，将接头重焊好再包上绝缘套管即可。如引出线正常，那么断路点就在绕组上了。将万用表拨至欧姆档，将一表笔接断路绕组的一根引出线，另一表笔接上插针，对绕组的每一极的进出线端进行检查。当检查某一极绕组进线端通，而出线端不通时，说明断路点就在这一极绕组内。然后再用同样的方法检查出确切的断路点。如果断路点在线圈端部，可将线圈加热到七十至八十摄氏度，0.5h，使线圈软化，把线匝分开，将断路部位焊好并做好绝缘处理，如果断路点在线圈内部，一般就要更换这部分线圈。如果发现某极线圈发黑，漆皮脱落，则表示这部分线圈已烧毁。
对于绕组断路的检查也可用灯泡检查法。把灯泡与电池串联，一端接电机中线，另一端分别接两绕组引出线，灯泡不亮者为断路。月此法也可逐步检查出断路点。
c．机构故障，当用手转动电机轴时，轴不动或转动不灵活，则是机械故障，如轴承损坏，转子扫膛等。
d．单边磁拉力故障。洗衣机电机属于单相电机，还有一种典型的故障，故障现象是：电机绕组正常，不通电时用手可以转动电机轴，通电以后却不转动，用手拨动电机轴，偶尔也能转起来，但更多的是不转，发出很大的嗡嗡的电磁声，转子好像被吸住似的。产生单边磁拉力过大的原因是气隙偏差过大，造成气隙磁密相差太大。此现象多在洗衣机使用数年后出现。找出了气隙偏差过大的原因，如轴弯曲及磨损、轴承损坏、端盖损坏等，故障也就不难排除了。
3.1.2电机无电磁声
故障原因有二，一是电路不通，使电机不得电，可对电源、开关及导线连接等进行检查。一是电机绕组的中线断路，可用万用表测电阻的方法进行检查。偶尔也可能电机已烧毁。
由电容器断路和一绕组断路引起的故障特征是，电机通电后，在得电瞬间稍有动作，但是转动不起来。这时用手转动电机轴，电机就按转动的方向转动起来，但起动较馒。掌握这一特征，对迅速判断故障原因是有帮助的。
3.2电机工作无力
当洗衣机起动困难、工作无力、转速下降或空载时转动还正常，加入负载后，转速明显下降甚至不能转动，这是由于电机工作无力引起的。造成电机出力减小的原因有：
①电源电压过低，低于187V甚至176V。
②电容器的容量减小，这是常见原因。可用好的同容量电容器更换，更换后如洗衣机运转正常了，则是原电容器容量不足。除更换法修理外，也可与原电容器并联一个小电容器，使两电容器的容量和等于原电容器的容量。
③如果是脱水电机检修后出现，也可能是主、副绕组接线错误。经万用表检查如属错接，纠正即可。
④机械故障。
⑤定子绕组有短路故障。
⑥转子晰条。
3.2.1转子断条原因
转子断条是指转子的铸铝鼠笼条断裂。铝条作为定子绕组旋转磁场中的导体，一旦断裂，断裂的铝条就不能产生电磁转矩，导致转子出力降低，即使是空载时能够起动，也会发出忽高忽低的声音，而且振动大，加上负载后，转速就急剧下降，转子发热，甚至在断裂处发生火花。
转子铝条在运行中受到多种力的作用，有离心力的作用，频繁起动过程中的惯性力作用，运行中的电磁力的作用，热胀冷缩产生的热应力作用等，这些力都会导致铝条的疲劳破坏。另外，转子铸铝中如有气孔、缩孔、裂纹都会引起过度发热和机械强度降低，最终导致铝条断裂。
3.2.2常用检查方法
a．电流波动法：将定子绕组中的一个绕组断开，在另一绕组的电路中接入交流电源，并串联一个电流表，通入约0. 2～0. 5A的电流，用手慢慢转动转子。当转到某一位置时，电流表的指针如果上下波动，说明有铝条裂，若电流表的指针微微波动，可能是间隙磁通不平衡。若电流表指针指示平稳，说明转子铝条正常。此法只能表明转子铝条是否有断裂现象，而不能找出断裂点，仅作为电机不解体时的初步检查。
b．铁粉检查法：在转子两端环上通以30V左右的电压，转子铝条中将有电流通过，在铝条周围产生碰场。这时在每根铝条上洒一些铁粉，如铝条正常，则铁粉会均匀地聚集在铝条与铁心槽紧密结合的两边缘上。如铁粉没有聚集在边缘上或特别稀少，就说明这根铝条有断裂现象（见图6）。
1．正常铝条2．铁粉3．断裂铝条4．轴5．风叶6．端环
c．观察法：将电机拆开取出转子，仔细察看转子上的铝条是否有裂纹，但有时不易直接看出裂纹。
d．短路侦察器检查法：在短路侦察器上串联一只电流表（见图7），侦察器铁心开口跨在转子铝条上，使侦察器沿铝条一条一条的检查。若在某一铝条上电流表读数突然减小，就说明这个铝条有断裂现象。
3.2.3转子断条的修理
在裂纹处钻一小孔，然后用比孔略粗的铜丝或铝条将孔铆死，并且锉平。如果转子端环有裂纹，可用气焊补焊。如果是整个铝条多处裂纹，清除铝条，可用铜条或铝条打入铝条槽内，截面积为槽面积的百分之七十即可。
3.3电机温升过高
电机温升过高的现象是先发出焦糊味，继而是冒烟。如果没有这种现象，就不能怀疑是温升过高，洗衣机电机采用E级绝缘，在环境温度为40℃时，绕组的允许温升为75℃，就是说绕组的****允许工作温度为115℃正常电机运转10min，温升一般为40～60 ℃，很少超过60℃。当电机发出焦糊味时，电机的温度已经超过了115℃了。电机温升过高时，轻则缩短使用寿命，重则导致电机烧毁。
3.3.1电机温升过高的原因
造成电机温升过高的原因有：
①长时间超负荷运行，划衣服将波轮卡住后电机仍长时间运行。
②机械故障导致温升过高，如转子扫膛、轴承损坏等，机械故障一般用手动即可检查出来。
③电压过高或过低。
④脱水电机接线错误。
⑤电容器容量道高。
⑥定子绕组线圈短路。
其中，线圈短路是引起电机温升过高的主要原因。线圈短路有匝间短路和相间（两绕组间）短路。
匝间短路是绕组导线的绝缘损坏，使相邻两线匝的导线直接接触，其形式如图8所示。图中，中间一匝线圈的左端与底层一匝线圈的右端自成一个回路。在这个回路中，假设阻抗仅为0.01Ω，线圈内感应电压只有1V，那么可以产生高达100A的电流，在如此大的电流作用下，使该线圈迅速发热，部分线圈绝缘迅速老化变质，发热波及到周围线圈，也将使周围线圈发热，最后将波及到整个线圈，将线圈烧毁。同时，发生短路故障后，各绕组串联匝数就不相等，磁场分布就不均匀了，从而造成电机异常的振动和电磁噪声，转速明显下降，电流增大，停机后电机不能起动，保险丝熔断等。
导致绕组短路的原因有：
①绕组受潮，使导线间的绝缘受到破坏。
②漆包线质量差，弯曲部位漆皮脱落，使金属外露。
③电机长期工作在高温下，绝缘物质的绝缘性能下降，绝缘层老化变脆及脱落，造成导线金属间接触。
④电机在制造过程中，因工艺不佳而使漆包线受到损伤，如嵌线时用锤猛击线圈，线圈跌落、嵌线时槽满率高、压破导线绝缘层、割破和擦伤绝缘层、焊线时烧焦绝缘层、线圈两端与黾机端盖相碰使绝缘层擦破等。
⑤环境老化，如尘埃、腐蚀性气体等的存在都会降低导线间的绝缘电阻。
⑥引出线部分处理不当造成短路。这些也是造成绕组接地和断路的原因。所以检修电机时，对定子必须轻拿轻放，损伤，要及时处理。
3.3.2绕组短路的检查方法
检查分两步进行：第一步是不解体检查，寻找短路故障发生在哪个绕组。第二步是解体检查，寻找短路绕组的故障点。
a．电阻检查法：分别测量两个绕组的电阻值并与已知的正常电阻值进行比较，电阻值低的绕组有匝间短路故障。这个方法适用于短路匝数多的。当短路匝数少时，可用电桥来检查电阻。设两个绕组的电阻值为R1和R2，测量电机两绕组引出线间的电阻值，设为R3，正常时R3 =Rl +R2；若R31+R2，则为相间短路。
b．电流检查法：当绕组发生匝间短路时，实测电流将要超过正常值。因此可以分别对两绕组接入220V电压，检测其电流值。电流值大的绕组即有短路故障。
c．感官检查法：让电机空载运行约10min（若电机发出焦糊味及冒烟，应立即断电），断电，迅速拆开电机取出转子，用手摸绕组端部。如果有一部分线圈比其它的热，就表示这部分线圈有匝间短路故障存在。也可以通过目视检查线圈端部有无焦脆现象，如果有说明这只线圈可能有短路故障。
d．降压检查法：把有短路故障的那一绕组各线圈间的连线用小刀把绝缘漆刮去，裸露出铜地，从引出线接入一个低压交流电或直流电(12-36V)，用万用表成电压表测量每个线圈两端的电压（见图9），读数小的那个线圈即有短路存在。为了进一步找出短路点发生在哪个线匝上，可把低压电源改接到短路线圈的两端，用万用表的两表笔接上插针（外套绝缘柄）刺入每个线砸的两端，其中量得电压****的线匝，就是有短路故障点的线匝。
3.3.3绕组短路的修理
a．匝间短路故障的修理：视短路点的损伤程度进行局部修补或局部重绕，或更换全部绕组。短路点易发生于线圈的两端，相邻的两个线匝、上下两层线匝及定子槽外的线圈部分。如短路点在线圈表层，可将该部分线圈加热，使之软化，挑出短路的导线。如是绝缘损坏，则垫上绝缘纸，并在损伤部位涂以绝缘漆，放回原处后再涂一次漆；若是导线的一段绝缘已烧坏，可挑出烧坏的导线，从端部轻轻抽出，并在坏处剪断，将坏的一段扔掉，换一根同样的漆包线与原线头焊接，并套绝缘套管，涂上绝缘漆，用万用表检查，已导通后，再用尼龙线将修理好的导线绑扎好。对于短路严重的线圈，则应重绕，不宜修补。
b．绕组间短路故障的修理：此故障易发生于引出线部位，可拆开电机，拆开引出线的绑线，检查引出线之间和引出线与线圈之间是否有焦黑、漆皮脱落，引出线上的焊点是否在黄膳套管内，焊点是否直接与线圈接触。如有这些现象存在，即可能是故障点，可将故障点用黄腊管套好，或用绝缘纸包起来，然后再测各绕组间的电阻值，如已恢复正常，则故障排除，再将黄腊管等绑好，将电机装配好。如果引出线部位正常，那么短路点在线圈上，一般需要更换绕组。
（待续）
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