MABUCHI电机零部件结构型式分析.doc

1、张旭东( 厦门达真磁记录有限公司, 福建厦门Analysethe StructuralTypeofMABUCHI MotorZ HA N G X u -don g摘要 :文章以MABUCHI 电机基本结构要素中的转1概述子MAB U CH I ( 万宝至 ) 是日本微电机行业著名冲片外径和轴径为基础, 列出产品系列和对应型号。对电刷 、 换向器 、磁极 、阻尼器等结构件的类型和特点以及电机的 大公司 , 也是世界著名的微电机品牌。它的生产供电接厂分 布于中国和东南亚的许多国家, 我国大连、中图分类号 :TM381文献标识码:A江 苏 、广 东 、台湾和香港都设有制造厂或经营公文章编号 :100

2、4 -7018( 2004) 05 -0008 -04Abstract: MABU CHImotorsst ruct uralmodel o nthe basis of t hediameterofcorelameandshaf tforbasic co nstit utio nalele2mentareindicatedinthis paper .Thetypeandcharacteristicof brush , commutator , magnet, dampers , t hepat temofsupp y司 。其永磁直流微电机的产量占据全世界首位,广泛用于音响、视像 、办公、家电、

3、汽车等生活和工业领域的各种装置中 。MABU CH I电机主体是少槽直流微型电机, 转子绝大多数为3槽和5 槽 。产品结构型式在标准elec 2 tricity andshaftextensio nareanalysed.Therebyt hestandardiza2tio n leveltoMABU CHI号及其转子外径表 1产品系列 ( 机座 )产品系列KMN012357转子外径 / mm5 .26.98.59 .3513.015.018 . 0 (17 .23.027 .5FF - K10FF- M20 FF-N20RF -020FF -100FA -260RF -3L 0RF -500

4、RS -750FF - K20RF- M50 FF-N30FF -030FF -110FC -260RF -300RS -540RS -755FF - K30RF -N60FF -050FF -130F K -260RF -310RS -545RS -775F K -050FF -170R E -260RF -320RS -550FF -180FF -270RF -330RS -555对应产品FA -130FC -280RF -370R T -553型号FC -130F K -280R K -370E G -520F K -130R E -280R K -384E G -530注 1 : 产品

5、系列 ( 机座 ) 号列于产品型号 AA - NNN“ - ”后第一位 , 例如 RF注2“:-”后第3位N为0表示 3槽;为5表示5槽。例RS- 360(3MABUCHI 电机轴径也已标准化 , 共有2结构件型式分析六 个 规MABU CH I电机零部件通用化程度比较高, 结构格 。由轴径尺寸确定了机壳轴承室尺寸。表2列型式趋于标准化, 现以下列部件为例分析如下。出 轴径及相应的机壳轴承室外径。2. 1 电刷型式MABU CH I电机采用三种类别电刷:贵轴径 / mm1 3.5FF -K10机FF- K20壳轴FF- K30承4.0室外FF- M20径RF - M50及适FF- N20用产F

6、F- N30品型号表 2轴径尺寸及相应机壳轴承室外径1.522. 33. 1754. 76.1510. 013. 015. 0FF - 030F F -130FK- 130RS -360RS -540RS - 750FF - 050F F -180FK- 180RS -365RS -545RS - 755SU -020FC -130FK- 260RS -380RS -550RS - 7755. 2FC -260R K -280RS -385RS -555FF - 100FC -280RC -260FF - 110RE - 140RE - 260R F -N606.456. 15R F -270

7、RF - 300R F -020R F -3L 0RF - 310R F -130R F -320RF - 330RD -180R F -370RK- 270R K -3706. 7EG - 520EG - 5302 . 1. 1 贵金属电刷贵金属具有优良的导电性能和耐热、耐腐蚀、耐电弧性能,因此,被广泛用作精密微型直流电机的接触元件- 电刷和换向器。MAB U CH I电机贵金属电刷采 用 的 材 料 牌 号 有 Ag Pd 、Ag Pd Pt 、AuAg 、Ag P2dAu Pt 等 。电刷基体是具有良好导电性能和弹性的铜合金 ,多数采用锌白铜(B Zn),也有采用铍青铜、磷青铜等 。在铜

8、合金带基体上复合贵金属Ag - Pd 等材料(与换向器滑动接触部位),其厚度约为1030。m由于不同型号电机结构与旋转速度不同,因而其固有频率也不同 。在电刷与换向器接触一端选择不同叉数和叉形 ,以避免产生谐振现象,从而保持运转平稳。叉形有平直电刷和弯曲电刷之分,叉数则有 2叉 、3叉、4叉、5叉几种 ,如图 1 所示 。图 1贵金属叉形电刷外形叉形电刷接触稳定性好 、电机噪声低 、起动性能好 ( 起动电压低 ) 。但叉形电刷与换向器几乎是线接触 ,因此不能经受大电流 。一般应限制在 1A 以下 ,输出功率应限定在 1 . 5 W 以下 。应该说明的是叉形电刷不完全是贵金属电刷,在 MAB U

9、 CH I 电机型号AA- N N N 第二位字母为 F 、U 、D 者均为叉形电刷 , 即金属板电刷中也多为叉形 。2.1.2 碳刷MAB U CH I 电机型号第 2 位字母为 C 、H 、S 均为碳刷电机 ,为 K 者 , 有碳刷式 ,也有金属板式 。碳刷电机主要用于汽车 (如门锁 、摇窗 、后视镜 、雨刮器 、燃油泵 、空调器等 ) 、办公设备 (复印机 、打印机 ) 、电动工具、家用电器 ( 按摩器 、绞拌机等 ) 。碳刷电机的优点是耐磨性好 ,电机寿命长 ,允许电流密度较大 。 选择碳刷 ,主要考虑刷体与换向器的接触电阻和允许的圆周速度 。接触电阻大 , 使电刷压降大 ,接触损耗加

10、大 ,电机效率下降 , 起动电压偏高 。接触电阻小、会延迟换向过程 ,产生火花 。因此要根据电机的工作电压 ,电机转速和工作寿命来选择不同化学成分的碳刷 。不同的刷体对电机始动电压、噪声 、寿命和转矩大小都有影响。按碳刷成分有石墨电刷、铜 - 石墨电刷 、银 - 石墨电刷,按成型方式可分粉末成型冲压和切削加工两种。微型直流电机电刷与换向器的匹配原则,一般来说:( 1) 低电压高转速电机要求碳刷含铜量高;( 2) 高电压高转速电机要求碳刷含铜量低:( 3) 低电压低转速 、低噪声电机碳刷含铜量应适中 。2. 1. 3 金属板电刷MAB UCHI 电机型号AA- N NN 第 2 位字母为A 系板

11、电刷(线对称 ) ,为 E 为板电刷(点对称 ) 。板式电刷与换向器接触部位一般做成2 3 片 ,以保持接触稳定和较低的接触电阻,并在组装时与换向器接触部位涂润滑脂以减小磨损和腐蚀。金属板电刷的材料一般为磷青铜(板 ) 带或黄铜( 板 ) 带 。电机出线端子与电刷臂有制成一体的,也有分体式。金属板电刷是一种低成本电刷,主要用于玩具电机或按摩器等产品 。板电刷的几种结构型式如图2 所示 。 电刷对换向器的压力,最小为 29 49 mN ( RU -140 RA ) ,最大为 88 137 mN ( FA -130 RA ) 。2. 2 换向器MAB U CH I 电机所使用的换向器有两种,组合式

12、图 2金属板电刷外形图和整体式 ( 塑压换向器 ) ,如图 3 所示 。图 3换向器结构型式2 . 2 . 1 组合式换向器所谓组合式换向器是将换向器片用绝缘垫圈固定在换向器塑料骨架 ( 芯子 ) 上 ( 图 3a) 。换向器片一般是 3 6 片 ,换向器外径有 2 . 1 mm 、2 . 6 mm 、 3 . 3 mm 、5 . 5 mm 、7 . 5 mm 、8 . 0 mm 共六种规格 。前两个 规 格 用 于 小 1 mm 轴 3 槽 电 机 ;2 . 6mm 与 3 . 3 mm 用 于 1 . 5 mm 轴 3 槽 电 机 ; 3 . 3 mm 也 用 于 中 2 mm 轴 3 槽

13、 和 5 槽 电 机 ;5 . 5 mm 换向器用于2 . 3 mm 轴 5 槽电机 ;7 . 5mm 规格用于 3 . 17 mm 轴 3 槽电机 ;8 . 0 mm 用于 5 . 0 mm 轴之 5 槽电机 。组合式换向器按换向器片材料分类列于表 3 。表 3 组合式换向器分类名称材料用途铜换向器无氧铜 、DC 铜条 、B G -金属板电刷电机 ,碳刷030电机AgCuCd AgCuNi、贵金属电刷电机 ,RU银换向器 AgCuCdNiAgCd等 复、-140等合于无氧铜或 C7250在银换向器表面再复电子调速电机 , CD 唱金换向器机主轴电机等音响合 Au类电机注 :DC 、B G -

14、 030 、C7250 为日本 J IS 工业标准铜合金牌号2 . 2. 2 整体式换向器整体式换向器即模压成型换向器( 图 3b ) , 填 料为热固性树脂( 苯酚 ) ,耐热性好,适用于输出功率较大的小电机 。该种换向器可分为圆筒形和圆盘形( 即平面型 ,主要用于汽车油泵电机等) 。接线方式有钩型和糟型 , 接线部位镀锡 。换向器片有3片、5片、8片、 片 、 片几种 。工艺上多采用点焊,少数锡焊 。1214换向器片材料无氧铜、DC 与 D G 铜合金和低银无氧铜 CuAg (3 % ) 等 。2.3 磁极2. 3. 1 橡塑磁橡塑磁为各向异性粘结永磁铁氧体,由锶铁氧体磁粉与合成橡胶 (N

15、BR) 或塑料 ( CPE)复合而成。MAB U CH I 磁条最大磁能积在11 12 . 6 kJ / m3 。橡塑磁体的形状可以任意选择,充磁后磁性能一致性好 。橡塑磁另一特点是加工性能好,可方便地冲压、切割 、打孔及卷绕 ,具有一定弹性 ,不易开裂和破碎 。 MAB U CH I 三槽电机中圆形机壳的定子磁极大多数采用橡塑磁条 ( R F 系列 ) ,配以贵金属电刷和换向器 。由于卷绕磁条适合机械化作业 ,所以生产效率高。2.3.2磁瓦MAB U CH I电机用磁瓦,从材料上分有烧结各向同性钡铁氧体、烧结各向异性锶铁氧体和注塑各向同性钕铁硼磁瓦。在少数模型用电机中也有采用钐钻磁铁 SmC

16、o5 (1 :5 ) 和 Sm2 Co17 (2 :17 ) ,钐钴材料受温度影响小 ,磁能积大 。磁瓦制造压制方式分干式和湿式两种,湿式各向异性磁瓦系在磁场作用下压制成型。 磁瓦在机壳内固定方式有胶粘(厌氧胶 ) 、极间 U型卡簧 (圆钢丝或扁钢丝) 、机壳内翻边加U 型卡簧(圆型机壳 ) 等几种 。2.3.3磁环MAB UCHI 电机中 RF - 300 、RF - 310 、RF - 370 、R F - N60 、R F - 020 、E G - 530 等都有采用磁环结构作为磁极 。制作方式有烧结和注塑两种 。尤其在机壳直径较小 、机壳较长 ,即长细比较大电机如 R F- N60 ,

17、 用磁环工艺上更方便 。2. 4 阻尼器为了抑制电刷工作中的振动, 降低机械噪声, 确保电刷与换向器稳定地滑动接触 ,一般在电刷臂上加装阻尼器 ,起到减振作用 。尤其在贵金属叉形电刷上大多数都粘贴阻尼器 。阻尼器的种类有以下几种 。2. 4. 1 白阻尼器在聚酯薄膜绝缘纸( 厚度 0 . 2 0. 4 mm) 上附有粘接剂 ( 不干胶 ) ,切成长方形条形 。使用时用镊子从衬纸上剥离贴在刷臂指定位置 。作业方便 ,但减振效果稍差 。另一种白阻尼器是环氧清漆浸债聚酯粘接带,同,这一研究成果带来了,省去中间把旋转运,不用专设次级 。样切制成长方形条状供使用。作业性较差 ,同时价格也高 。2 . 4

18、. 2 橡胶阻尼器2 . 4 . 4 粘接剂阻尼器 水溶性丙烯酸胶体制成的粘接用 1 - 3 mm厚的合成橡胶NB R 与丙烯酸类粘剂 , 作业性好 ,价接材料贴合而成, 也称黑色阻尼器。减震效果好,但格也便宜 。工艺上不如白阻尼器操作方便。2 . 5 电机馈电接线方式2 . 4. 3 油脂阻尼器MBAU CH I 电机馈电接线端子的型式有端盖侧它是一种粘度大的润滑剂,附着力大,点滴于刷面接线片 、与端盖表面垂直的轴向接线片、铁盖外圆臂指定位置 。其减震效果好,又不产生硅、硫等有害伸出接线板 、焊接引出线及端盖侧面有插孔等几种,气体 ,也没有纤维带来的危害。但因油脂有流动性,如图4所示。图 4

19、电机馈电接线端外形图(单位 : mm)2 . 6 输出轴型式输出轴大多数为光轴,其次为轴端部滚花( FC -280、FK- 280) ,还有单扁 (FK- 260 ) 、双肩(FK-130 ) 等几种型式。有加偏心轮成振动电机用于按摩器等 ,更多地在轴头压上塑料齿轮或粉末冶金齿轮 , 作为传动主动轮 。3 结束语由于篇幅所限 ,不能一一对电机结构型式都进行分析 。但从以上的论述 , 也可见 MBAU CH I 电机标(上接第 7 页 ) 空间允许,在弧形直线感应电动机初级上可以携有一种或多种不同的专用工具 。如操作手 、喷枪 、刷子 、铲 、钻 、灯 、摄像 机 、X 光机 、 射线探伤仪、焊

20、枪 、喷堵设备等 , 完成不同的工作任务 。在生产、安装过程中的管内外质量检查 ,对使用中管道的焊缝 、表面腐蚀 、裂缝破损等故障检查 ,恶劣环境下的管道清扫 、喷涂 、焊接 、内部抛光 、对旧管道的清堵和维修 、管道内外的器材运送 、抢救等 。5 弧形直线感应电动机的优点由于弧形直线感应电动机初级的磁路是通过管道壁闭合的 ,充分利用生产环境中的钢管壁铁磁性材料作为次级 ,与生产设备的有机结合它的合成磁场是行波做直线运动动转化为直线运动的传动机构许多优点 。( 1) 体积小弧形直线感应电动机的初级与生产设备的结合,大大降低了生产成本 ,缩小了体积 ,与同类功率的管道爬行器相比,仅占机械式的 1/ 5 体准化程度是很高的 。这也促使产量的提高 ,使它有条件