電動自行車用直流電機換向問題（一）

www.guilinhy.com 來源：電動車商情網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2005-12-24

摘要：換向問題是影響直流電機質量的主要問題之一。本文介紹了如何評價換向合格的指標；論述了影響換向的原因包括電磁、機械、電化學等方面；提出了改善換向的方法和措施：一是調節電刷位置，二是要重視換向器的質量，三是重視電刷的選擇，四是優化刷盒尺寸和彈簧壓力，五是電刷的磨合非常重要，最后要進行嚴格準確的壽命測試。目前，電動自行車的驅動方式大多是輪轂式的，有直接驅動的，也有齒輪減速驅動的。其中，直接驅動方式采用低速直流電動機（每分鐘轉幾百轉），而齒輪減速驅動方式則采用轉速較高的直流電動機（一般2000r/min以上），通過齒輪減速來滿足電動自行車所需要的行駛速度(Tempo)。前者的優點是不需要齒輪減速，因而簡化了結構，提高了可靠性，降低了噪聲；后者的優點是體積小、重量輕。無論是哪種驅動方式的輪轂電機都分為有刷直流電動機和無刷直流電動機兩種。采用有刷直流電動機，優點是控制簡單，因而控制器結構簡單、可靠性好、故障率低。但因為電機內有換向器和電刷（又稱碳刷）的存在，便產生換向問題，它是有刷直流電動機易出故障的根源之一。因此，如何改善換向是保證有刷直流電動機（以下簡稱直流電機）質量和減少返修率的重要問題。下面就來談談直流電機的換向問題。 1、換向合格的評價直流電機的換向是指旋轉著的電樞繞組元件，從一個支路經過電刷進入另一個支路時元件中電流方向的變換過程（簡稱換向）。在電流方向變換的過程中，一般在電刷與換向器之間要產生火花，它是換向困難和產生故障的主要原因。所以，國家標準根據電機換向時火花大小將其分成幾個等級（1，5/4，3/2，2，3）。對連續工作的直流電機，其換向火花不應超過3/2級。電動自行車用直流電機屬于連續工作的電機，應滿足不大于3/2級火花的要求。標準規定：3/2級火花時，電刷邊緣大部分或全部有微弱的火花，因此換向器上有黑痕出現，但不會繼續發展，用汽油擦其表面即能除去，同時在電刷上有輕微的灼痕，這些都不會影響電機連續正常運行。 2、影響換向的原因直流電機換向過程中為什么會產生火花呢？根據理論和實踐分析，影響換向的原因很多，有電磁的、機械的、電化學的等等，并且它們之間又相互影響，十分復雜。這里不準備在理論上作過多的分析，只針對電動自行車用直流電機為改善換向在生產中應注意的問題做一些分析，或許會對生產起到一定的指導作用。 2.1電磁原因在換向時，換向元件中會產生電抗電勢和換向電勢，這些電勢之和一般大于零，稱延遲換向。當換向時，后刷邊離開一個換向片轉向另一個相鄰換向片時，換向電流不為零，有電磁能量儲存在換向元件內，在前個換向片離開電刷時，換向回路被突然切斷，換向元件中的電磁能量就只有擊穿空氣而釋放，從而產生火花。 2.2機械原因對生產而言，由于機械原因而導致換向不良是一個重要方面。機械方面的原因很多，例如：平面換向器表面的平整度、粗糙度及裝配時換向器表面與電機軸線的垂直度；換向器片間絕緣突出或換向片突出；電刷接觸面研磨不好，電刷與換向器表面只有局部接觸；電刷上彈簧壓力大小不合適；電刷在刷盒里太松或太緊；各個刷桿之間距離不相等，致使有些電刷所短路的換向元件不在幾何中心線上；換向器表面不潔等。 2.3電化學原因正常運行的電機，換向器表面會產生很薄的一層褐色氧化亞銅薄膜。實踐表明，氧化亞銅薄膜的存在，是電機良好換向的必要條件。這是因為氧化亞銅薄膜本身不僅具有較高的電阻，且其表面還常吸附著薄層水份、氧氣和石墨粉末，具有良好的潤滑作用，有利于減少電刷和換向器的磨損。