任务4.6 直流电动机的维修

任务4.6直流电动机的维修

任务目的：掌握直流电机拆卸与装配的方法、步骤与工艺，能够检查、清洗零部件，换装轴承等。4.6.1直流电动机的基础知识

直流电机是一种能将直流电能和机械能相互转换的旋转电机。将机械能转换为直流电能的是直流发电机，将直流电能转换为机械能的是直流电动机。根据电机可逆运行的原理，直流电机既可作发电机又可作为电动机使用。图1-6-1为直流电机外形图。直流电机是一种旋转电器。通常把产生磁场的部分做成静止的，称定子；把产生感应电势或电磁转矩的部分做成旋转的，称转子（又叫电枢）。定子由主磁极、换向磁极、机座、端盖和电刷装置等组成。转子由铁心、绕组、换向器、转轴和风扇等组成。直流电机剖面图如图1-6-2所示。直流电机在进行能量转换时，不论是将机械能转换为电能的发电机，还是将电能转换为机械能的电动机，都是以气隙中的磁场作为媒介的。除了采用磁钢制成主磁极的永磁式直流电机以外，直流电机都是在励磁绕组中通以励磁电流产生磁场的。励磁绕组获得电流的方式称作励磁方式。直流电机常用的励磁方式有：（1）他励是励磁绕组的电流由单独的电源供给，如图1-6-3a所示。（永磁式也是他励的一种形式）。（2）并励是励磁绕组与电枢绕组并联，如图1-6-3b所示。（3）串联是励磁绕组与电枢绕组串联，如图1-6-3c所示。（4）复励是励磁绕组分为两部分，一部分与电枢绕组并联是主要部分；另一部分与电枢绕组串联，如图1-6-3d所示。两部分励磁绕组的磁通量方向相同称为积复励；方向相反称为差复励。对于直流发电机，由于电枢绕组为输出直流电的部分，因此，并励、复励式励磁绕组的电流都由自己的电枢电动势所提供，统称为自励发电机。4.6.2直流电动机的拆卸和装配方法

与三相交流异步电动机一样，直流电机也因发生故障或需维修保养等原因，经常需要拆卸电机，待维修保养完毕后，又要将其装配起来。由于直流电机在结构上除具有电刷装置与换向器（这一点其实与三相转子绕线型异步电动机在结构上相似）外，其他均与三相交流异步电动机一样。Ⅰ实训练习1.1所介绍的有关三相交流异步电动机拆装的方法与注意事项同样完全适用于直流电机的拆装。因此，在进行直流电机拆装时，必须完全按照执行。除此以外，针对直流电机在结构上与三相异步电动机相比具有电刷装置与换向器等部件的特点，在直流电机拆装时还应补充下面几点：⑴在直流电机拆卸时，应特别注意要标明直流电机外部接线中的并励绕组、电枢绕组与外部接线的对应标记，不可遗漏。⑵在拆卸直流电机的端盖时，应注意要先拆下换向器端盖的螺钉、轴承盖螺钉，取下轴承外盖，再拆下换向器的端盖。⑶拆卸电刷时，应先将电刷从刷握中取出，再拆掉接到电刷装置上的连接线。要特别注意将电刷中性线的位置做上标志。⑷当直流电机修理维护完毕后，需将其装配还原，这个过程是拆卸的逆过程。只需要按标记将部件及接线复位即可。但是，在装配过程中要特别注意电刷的安装位置，因为它十分重要，其安装位置的准确与否直接影响电机的性能。在可逆的直流电动机中，电刷位置一般都处在几何中性线上；而直流发电机或单方向旋转的直流电动机，电刷的位置原则上也应该在几何中性线上，但有时为了调整电机的某些工作特性，往往将电刷位置在几何中性线左右偏移一个角度，但偏移的角度不宜过大。总之，电刷处的位置应该使换向器上的火花等极、电机的转速调整率都在规定范围内。电刷中性位置是指当电机作为发电机空载运转时，其励磁电流及转速保持不变的情况下，在换向器上测得最大感应电动势时的位置。确定电刷中性位置的方法有感应法，正反转发电机法、正反转电动机法和零转矩法四种。限于篇幅，本节仅介绍磁电式毫伏表来确定电刷中性位置的感应法。其他方法请参阅有关文献。感应法是最常用的一种确定电刷中性位置的方法，如图1-6-4所示。当电枢静止时，将毫伏表接到相邻的两组电刷上（电刷与换向器接触一定要良好）。励磁绕组通过开关S接到1.5~3V的直流电源上。当打开和闭合开关时，也就是交替接通和断开励磁绕组的电流时，毫伏表的指针左右摆动，这时将刷架顺电机旋转方向或逆电机旋转方向移动，直至毫伏表上指针几乎不动，这时电刷的位置就是中性位置。实训4小型直流电动机的拆卸与装配

（一）实训名称小型直流电动机的拆卸与装配（二）实训器材：小型直流电动机1台；电机修理工具1套；辅料若干。（三）实训内容与步骤按实训练习1.1所介绍的有关三相交流异步电动机拆装的方法、步骤与工艺和本实训练习所介绍的几点补充内容对直流电动机进行拆卸与装配作业。4.6.3直流电动机换向器及电刷装置的基础知识换向器是直流电机的重要部件，它用来实现电枢绕组中的交变电势、电流和电刷间的直流电动势，电流之间的相互转换。换向器的结构如图1-7-1所示。电刷安装固定在以刷杆座为转动中心的刷杆上的刷握中，如图1-7-2所示。其作用是将旋转的电枢与固定不动的外电路相连，把直流电压和直流电流引入或引出。4.6.4直流电动机换向器及电刷装置的检修方法

㈠换向器表面有伤痕及磨损的修理换向器在长期运行后，常被电刷在表面磨出高低不平的深沟，有时由于电刷下火花严重，也会使换向器表面烧成斑点。对于这种故障，应将转子架在车床上，将换向器表面精车一刀。通常车削时，换向器圆周速度为2~2.5m/s，进刀量为0.2~0.33mm/r；精车时进刀量为0.1~0.15mm/r。切削后，至少应达到Ra1.6的表面粗糙度。切削结束后，可适当提高转速，用240目以上细砂布（不能用金刚砂布）打磨一次。在打磨和车削换向器后，必须将换向器云母沟下刻和换向片倒棱，以改善换向器表面的工作状态，保持良好地滑动接触，减少电刷磨损和防止片间闪络。⒈云母沟下刻下刻深度为0.5~1.5mm，见表1-7-1所示。下刻深度太小，易产生云母片突出；下刻深度过大，云母沟中易积存炭粉。表1-7-1换向器直径云母下刻深度换向器直径云母下刻深度50以下0.5150~3001.250~1500.8>3001.5云母沟下刻要求光滑平直，两边残存云母片必须弄净。云母沟下刻工具可用钢锯条改制。也可用手持式电动工具或风动工具下刻云母沟。⒉换向片倒角换向片倒角能减少电刷磨损和云母沟积灰，对于防止换向片铜毛刺和闪络的发生，也是有效的。换向片倒角通常要求0.5×45°，要求均匀平直，倒角工具一般是用锯片磨制成的。换向器下刻和倒角操作时，用力要均匀，操作要细心，特别要防止划伤换向器表面。图1-7-3所示为换向器云母片的挖削方法。㈡换向器片间短路的修理当换向器片间的沟槽被电刷粉、金属屑或其他导电物质填满，或有腐蚀性物质与灰尘等侵入使云母片碳化时，会造成换向器片间短路。特别是片间电压较高时，更容易导致换向器片间短路，从而引起火花或产生电弧，损坏换向片。修理时先清除杂物，用校验灯检查确定无短路后，再用云母与绝缘漆填补，待干燥后即可装配。校验灯检查法如图1-7-4所示。用6.3V交流电压（用直流也可以），加在相隔K/2或K/4（K为换向片书数）两片换向片上，用毫伏表两支表笔依次测相邻两片换向片之间的电压。若发现毫伏表读数突然变小，例如图中4与5两片换向片，则说明该两片换向片间短路，或与该两片换向片相连的电枢绕组元件有匝间短路。㈢换向器接地的修理

V形云母环尖角端在压装时绝缘损坏或金属屑、灰尘等未清除干净，都会造成换向器接地故障。修理方法是，先清除换向器击穿烧坏处的斑点、灰尘等，然后用云母绝缘材料及虫胶干漆填补，最后用0.25mm厚的可塑云母板覆贴1、2层，并加热压入。如果换向器接地是因换向片V形角配合不当使压装时绝缘损坏而造成的，则应改变换向片的V形角或者调换V形压环。㈣换向器凸片的修理换向器过热、短路或装配不良等，都会引起换向器松弛而导致换向片过高。检查时用手抚摸换向器表面，即可发现换向片过高处形成凸片。修理时，可用锤轻敲凸片，将其调整到正确位置后再拧紧螺母，然后用车床将换向器表面车光。车削时，进刀量控制为0.1~0.15mm/r。切削后，至少应达到Ra1.6的表面粗糙度。切削结束后，可适当提高转速，用240目以上细砂布（不能用金刚砂布）打磨一次。若换向器已装在电动机上而无法拆下时，也可用磨石来磨光。转动电枢并将磨石压在换向器上，直到换向器表面光滑为止，然后用细砂纸（240目以上）进行精修。㈤换向器修复后的检查换向器修复后应做以下检查：（1）用小铁锤轻敲换向片，依据发出的声音来判断安装是否牢固。若发出较清脆的声音，表明换向器装置牢固；如果发出空壳声，则表明换向器松弛，应重新装配。（2）检查换向片的轴向平行度，使换向片沿轴线的偏斜度不超过片间云母片的厚度，否则会造成换向不良。（3）做对地耐压试验，试验电压通常为两倍的额定电压加1000V，持续时间为1min。（4）用220V检验灯（如图1-7-4所示）逐片检查片间是否短路，若有短路应加以排除。㈥刷握故障的修理刷握可与换向器表面垂直，也可倾斜一个角度。电刷在刷握中要能上下自由移动，但不应出现摇晃。由于电刷是靠相当大的弹簧压力压在换向器上进行工作的，因此，当电刷与刷握配合不当，刷握内表面与电刷就会产生磨损，此时，应校正刷握与电刷的空隙，并锉光刷握内表面的毛刺。电刷与刷握的允许空隙参见表1-7-2。表1-7-2电刷与刷握的允许空隙 （mm）轴向集电环旋转方向宽度5~16宽度16以上最小空隙0.20.1~0.30.15~0.4最大空隙0.50.3~0.60.4~1.0刷握与换向器的距离要保持2~4mm，刷握前后两端与换向器的距离必须相等，不能倾斜。图1-7-5所示为常见的电刷与刷握的不正确配合。当电机绝缘不良时，流过弹簧的电流过大，会使弹簧退火而失去弹性时，应及时更换已失去弹性的弹簧。㈦电刷的研磨与更换由于电刷的磨损导致电刷与换向器的接触面小于70%时，就应对电刷进行研磨，研磨后电刷的接触面应在90%以上。如电刷磨损超过60%时即要更换，更换电刷时，应确定电刷的规格，原则上应更换相同规格的电刷，若尺寸稍大，可作适当的加工，但如果相差过大则不能选用。使用电刷时的注意事项：(1)同一台电机应采有同一型号的电刷，否则会使各个电刷的电流不均匀，造成个别电刷过热及火花过大等。(2)电刷在刷握内应能活动自如，既不能太松，也不能过紧。电刷过松会晃动，容易引起火花，而电刷太紧则会卡死。(3)更换电刷时不宜一次全部更新，否则会引起电流分布不均匀。(4)更换电刷时，应采用00号玻璃砂纸沿电机的转动方向研磨电刷，使电刷与换向器的接触面积达到80%左右。研磨时不能用粗的金刚砂布，以防金刚砂粒嵌入换向槽内，擦伤电刷表面。（5）更换电刷后要及时调整弹簧的压力，使每只电刷的压力基本均匀，以免引起电流分布不均匀。电刷的压力因电机工作条件及电刷型号的不同而有所差异，一般在15000~25000Pa范围内。实训5直流电动机换向器及电刷装置的修理（一）实训名称