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電動(dòng)自行車用直流電機(jī)換向問題（二）

www.guilinhy.com 來源：電動(dòng)車商情網(wǎng)　　　電動(dòng)車商情網(wǎng) 作者：俠名類別：電動(dòng)車維修時(shí)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?yàn)槲锢碇行木€是隨著負(fù)載大小而移動(dòng)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(jī)，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(jī)，視不對稱程度而定。總的原則是：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(shí)踐都證明，電刷位置調(diào)節(jié)的好壞，對電機(jī)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(huì)有差別，當(dāng)然還要考慮價(jià)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(shí)要注意其與電機(jī)軸線的垂直度。 3.3電刷的選擇電刷是與換向器的滑動(dòng)接觸件，電刷的成份和接觸特性好壞，直接影響到電機(jī)運(yùn)行時(shí)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(jià)）和摩擦系數(shù)，這些因素影響到電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)自行車用直流電機(jī)，圓周速度(Tempo)不大，一般都能滿足要求。對這種直流電機(jī)的電刷一般提出以下要求：（1）因?yàn)殡妱?dòng)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(jì)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(yùn)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(jī)甚至不能正常運(yùn)行。（4）換向器的磨損應(yīng)在允許范圍內(nèi)，運(yùn)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(jī)宜采用金屬石墨電刷，因?yàn)樗囊粚﹄娝⒔佑|壓降小（一般在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(jī)。我們曾經(jīng)用兩種不同成份的電刷對電動(dòng)自行車用直流電機(jī)分別做額定負(fù)載下的壽命試驗(yàn)。一種是用金屬石墨電刷，運(yùn)行700h，電刷磨損量為允許磨損量的45%。照此推算，這種電機(jī)可以運(yùn)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(yùn)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(dòng)，配合間隙既不能太大，又不能太小。太大了電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電刷可能在換向器表面產(chǎn)生傾斜和跳動(dòng)，從而影響換向。太小了，當(dāng)電刷在負(fù)載下發(fā)熱膨脹時(shí)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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。總損耗呈馬鞍形變化，而在總損耗最小時(shí)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(shí)，應(yīng)考慮電機(jī)運(yùn)行中總損耗和電刷磨損最小時(shí)相應(yīng)的單位壓力。對金屬石墨電刷這個(gè)壓力一般在1.5-2.5N/cm2之間。在確定初始壓力時(shí)，應(yīng)考慮在電刷磨損過程中縮短時(shí)彈簧因伸長其壓力會(huì)減小的因素。施于電刷的單位壓力減小到低于某一極限時(shí)，電刷與換向器之間的接觸就開始不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)機(jī)械性火花，這時(shí)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(jī)換向的好壞、火花的大小和電刷磨損的速度(Tempo)。所以，電機(jī)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(shí)才能保證良好換向。為了縮短磨合時(shí)間，可以用提高電壓的方法使電機(jī)轉(zhuǎn)速提高，但要考慮電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)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(jī)出廠后造成返修率增加。電刷的磨合為什么在這里單獨(dú)討論？因?yàn)楝F(xiàn)在大多數(shù)生產(chǎn)電動(dòng)自行車用直流電機(jī)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(shí)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(shí)候；②整車廠的誤區(qū)：整車廠由于無電機(jī)正規(guī)檢測設(shè)備，一般只檢測電機(jī)的空載電流和運(yùn)行噪聲，并對這兩個(gè)指標(biāo)提出過高要求。而未磨合的電機(jī)，由于電刷與換向器接觸面小，有時(shí)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(jī)生產(chǎn)廠家，電刷磨合步驟不能省；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(xiàng)指標(biāo)只要符合標(biāo)準(zhǔn)就行。 3.6壽命試驗(yàn) 衡量電機(jī)換向好壞最簡便的方法是：當(dāng)電機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，觀察電刷后刷邊產(chǎn)生火花的情況。為此，在電機(jī)刷架處應(yīng)有能打開的窗口，以便觀察。但是，對電動(dòng)自行車用直流電機(jī)，由于設(shè)計(jì)緊湊，不存在這樣的窗口，也就無法觀察電機(jī)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(jī)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(yàn)（又稱無故障運(yùn)行試驗(yàn)）。壽命試驗(yàn)后，將電機(jī)解剖，檢查換向器表面和碳刷磨損情況。若壽命試驗(yàn)合格，說明電機(jī)換向也應(yīng)該是合格的。目前，因?yàn)閴勖囼?yàn)需要設(shè)備和時(shí)間，有的企業(yè)也不清楚壽命試驗(yàn)怎么做及其有什么樣的要求，因此很少有企業(yè)做此試驗(yàn)的，雖然企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有此要求。實(shí)際上，只有通過做壽命試驗(yàn)，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(jī)的一個(gè)重要問題，換向好壞直接影響直流電機(jī)無故障運(yùn)行的時(shí)間。換向出現(xiàn)問題是電動(dòng)自行車用直流電機(jī)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(gè)復(fù)雜問題，但換向好壞最終體現(xiàn)在電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)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(jī)無故障運(yùn)行時(shí)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(shí)如何。為了使產(chǎn)品換向合格、質(zhì)量穩(wěn)定，應(yīng)抓住三個(gè)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(yàn)，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(yàn)關(guān)，產(chǎn)品出廠前應(yīng)做必要的試驗(yàn)，該做電刷磨合試驗(yàn)應(yīng)該堅(jiān)持做，出廠試驗(yàn)應(yīng)按照符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)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(dòng)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(qiáng)。■

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