直流永磁电动机运行条件的改善

    刘坤荣(上海电器六厂)

l概述

    直流永磁电动机在永磁式电吹风机中的应用广泛，永磁直流电动机在电吹风机内除本身的电机温升外，还有来自电热器强大热流的辐射。当电动机因某种原因导致电机转速降低时，电吹风机的热风风速相对减小，伴随而来的热风温升就急剧上升，此时电热器的强大热流对电动机的辐射强度成倍增长，致使直流永磁电动机运行条件变差，电动机在此种恶劣环境中如果得不到过热保护器的保护，就有被烧毁的可能。电热器的热辐射不仅影响电动机运行，还会辐射整流二极管，致使二极管击穿损坏，不能起整流作用，以致交流电流流入，使直流电动机无法工作。直流永磁电动机电刷粉尘也会影响电机的换向性能，运行中的电刷粉尘附着换向器表面，当异物灰尘油腻进入换向器时，立即与电刷粉尘混合，粘附于换向器表面，对电机运行不利。转子轴芯弯曲跳动，给电动机附加阻转力矩，使电机噪音增大，振动频繁。本文针对直流永磁电动机运行中的问题，分析其原因，并指出必要的措施。

2质量分析

2.1定子部分

    定子为环形永磁钡铁氧体，与机座紧配，压入机座后充磁，实测的磁场强度为0．06～0．07T，且设有“+”或“-”的标记，其标记的定标靠电机装配通入直流电压由转．轴的倒顺转确定。

2．2转子部分

    转子绕组绕制前的颈绝缘采用黄腊管，当电机运行几分钟后并未发现异常，在耐久性试验的l／3期间，转子轴芯上的黄腊管即开始缓慢收缩内伸，使转子的串动增大，导致电刷磨损成阶梯状态，换向器从原来的圆柱体磨损成锥体，清除锥体表面的污物后发现换向器表面有多条错综的深浅不一丝纹，粗糙度受到严重的破坏。换向器升高片的线槽铣得过深，其长．度超过升向片，深入到换向器表面，电刷与换向器磨损时，焊锡在其中起粘连作用，造成换向器片间短路，影响换向，运行时间稍长就会出现电机转速降低，转矩减少，电流增大，温升急剧上升。

2．3端盖与机座部分

    机座端部没有通风孔道，作为开启式微电机，这是欠缺的。端盖与机座间的止口配合过分松动，影响微电机的装配精度与气隙的均匀性。端盖上的刷握设计欠妥，更换电刷非将电枢抽出不可。生产制，造过程中只得先装电刷弹簧然后倒装电刷，才能装入转子。机座材料用0．8mm薄钢板拉深而成，自重量较重。端盖与机座问的固定采用三个螺钉紧固，严重影响质量。

2．4装配工艺不合理

    微电机装配校验后，根据机座口的三个长腰形孔道对端盖止口进行钻孔攻丝，钻孔攻丝时的两道工序不可避免地将一部分屑沫飞出电机体外，也不可避免地将一部分屑沫飞入电机内部，与电刷粉尘搅拌在一起。装配电动机时，换向器端面与含油轴承间没有遮挡油污侵害的装置，电机经较长时间运行后，金属粉沫与非金属粉沫混合物由从含油轴承飞溅渗出的污油搅拌粘于换向器表面，这些灰黑色带白色混浊物对电机运行极为不利，换向器两端纹波变粗(见图1)。

    换向器片间被污物短路严重时也会造成运转中的转子短路。运行中的转子前定子转子间的气隙磁场推动转子旋转，从而产生转矩，转子铁心长度中心线与定子长度中心线装配时不能重叠。会减小转矩，此时，气隙中的磁力线产生严重的扭曲现象，用垫圈不适当调整会使受压迫的转子端面与轴承端面不断磨擦产生热量，转速越高热量越大，运行30min手感发烫，含油轴承的油受此热量的影响而充分蒸发飞溅跌落，耐久性试验48h后足能使润滑油干枯，轴承温升严重升高。当轴承温升达100℃时，轴芯与轴承就出现咬死现象。当附加阻力矩大于额定转矩时，微电机就处于短路制动状态，电热器严重发红，温度骤然倍增，电吹风机的外壳烧坏。

  3改正措施

  3一提高充磁效果

    定子磁环在充磁时未达到0．075T的指标值，磁感应强度与转矩成正比，因此采用的方法是将充磁机的磁头匝数增加，铁心不变，原来磁头绕组匝数24匝，改绕成32匝，线径比原来相应减小，否则磁头电工纯铁磁芯无法容纳。改绕后的磁头装在原充磁机上，对E50型定子型环进行常规充磁，其磁感应强度普遍提高0．0074～0．0135T，接近指标值。

3．2提高转子质量

转子采用电玉粉压塑管作颈绝缘(见图2)取代原来的黄腊管颈绝缘，使转子鼓形绕组部分无法与机座内端面磨擦，使其压力不能附着绕组，保护转子绕组，使之不变形不损坏，轴向串动始终维持在不大于0．5mm范围内。提高转子的机械加工精度，转子铁心内外圆同心度模具保证在0．0lmm范围内，叠压绕线浸漆后车外圆，使转子弯曲跳动增大，改变原有精度。把转子冲片外圆缩小到精车外圆尺寸，取消转子铁心车外圆工艺，增加转子的校直工艺，提高转子质量，使轴芯跳动量在0．015mm范围内。缩短升高片的线槽长度，使其长度等于升向片长度，不能延伸到换向器表面，同时提高换向器的表面粗糙度(见图3)。换向器与轴芯紧配改松配，并且使换向器轴孑L与轴芯问保持0．1mm的间隙，用ZY一80l胶粘剂粘接，其牢固成度大大超过紧配，且克服换向器碎裂也减少了轴芯的弯曲跳动。

3．3机座和盖端的改动

对机座和盖端作较大改动，改动后的端盖止口装入机座采用紧配合，采用搭扣固定，极性固定，取消三个螺钉，取消电机装配校验后的端盖止口钻孔攻丝工艺，克服人为的异物进入电机内部，影响换向性能。机座材料改为0．5mm钢板，减轻电机自重量又保证电机可靠性，节省用料，新机座的端面增加通风月牙孔(见图4)改善微电机的通风冷却。

3．4换向性能的改善

电枢装入定子前，在换向器的外端面

增加一绝缘组油圈(见图5)，其特点是阻油圈内孔采用下偏差与轴芯紧配无隙，且跟着转轴旋转，阻油圈外径比换向器外径大φ2mm，使端盖轴承室飞溅出来的油污无法沾污旋转中的换向器，换向器就不产生

表面短路现象，改善微电机在良好换向情况下的运行条件，克服了E50型产品耐久性试验中因电机缓慢故障以至停转，使电热器无法送风，造成电吹风外壳的烧坏。由于微电机换向性能的改善，火花减小，电机噪音降低，振动减弱。图6为换向性能改善后换向器两端的纹波。