直流电动机换向器偏摆问题浅析

庞红

摘要：分析实际生产中直流电动机换向器偏摆的产生原因，并提出工艺改进措施。

关键词：直流电动机;换向器;换向片;偏摆;措施

一、问题的提出

换向器是直流电机的重要部件之一。换向器的质量直接影响到直流电机的可靠运行，而换向器的偏摆超差是影响换向器质量的重要因素。

换向器工作表面应是圆柱形，并应与电枢轴同轴。旋转着的换向器和固定的电刷之间形成滑动接触。换向器工作面的形位公差常用工作面的径向跳动量来度量。所谓换向器的偏摆即直流电动机换向器超速前和超速后其工作表面径向跳动之差，该偏摆值应在产品质量标准规定范围内。在换向器生产过程中，由于以下原因，往往出现换向器偏摆超差。

二、分析原因

（1）换向片校平质量差。换向片是换向器的导电部分。它的工作表面与电刷滑动接触。它既要传导电流，以要承受离心力、热应力、摩擦力和电火花以至电弧的作用。

换向片大多采用由电解铜经冷拉成形的梯形铜排经落料制成。而梯形铜排在运输、搬动过程中，以及落料时，常常发生变形。所以落料后的换向片必须经过整平，以保证换向器片间压力均匀。整平前应先去除飞边毛刺后，用整平模在摩擦压力机上压平，压出了规则的几排“齿”（俗称麻点），上下模的“齿”相互错开，组装后换向片受到挤压而变平整。但在实际生产中，由于磨擦压力机、麻点模、整平模及操作者水平等因素的影响，常常造成换向片麻点清晰度不均匀，校平质量差，从而使换向片各部位及换向片间受力不均匀，造成换向片组装后外径增大。

换向器成型后，为检验换向器的制造质量，需对换向器进行动压超速试验。在动压超速时，换向片产生的离心力F：

式中：F ——换向片产生的离心力 N

G ——换向片的重量 kg

Dc ——换向片重心半径 mm

ηmax ——最大运行速度 r/min

可见，换向片校平质量差，换向片组装后外径增大，导致换向片的离心力增大，这是造成换向器偏摆的一个主要原因。

（2）换向器螺栓拧紧力矩小，使换向器易发生偏摆。如果操作时，换向器的压力不均匀或螺栓拧紧力矩小，导致有的螺栓擰不到底，可能破坏换向器的圆柱形状，使换向器重心偏移，而换向器的离心力与重心半径成正比。因此，换向器螺栓拧紧力矩小或螺栓受力不均匀，也会导致换向器的偏摆。

（3）V形绝缘环质量差，厚度不均匀，滑片严重，燕尾槽表面粗糙度差，也会使换向器压紧力全部作用在换向片V形槽的燕尾上，此压紧力使换向片间产生的拱压力使V形绝缘环与换向片3°C面接触，从而造成换向器偏摆。

（4）换向器动压成型、超速因素。动压成型指开动拖动机，使换向器在家0%的最高工作转速下回转，同时加热1–2小时，使换向器的温度，由冷态均匀升到125±5°C。然后保持温度不变，把转速升到最高工作转速，再回转2–4小时。换向器经动压成形后，在离心力的作用下迫使换向片的鸽尾压紧于V形绝缘环上。如果换向片厚度不均匀，则在动压成型时，可依靠离心力的作用压紧，使换向器不致在运行时发生凸片现象。

1-换向片;2-片间绝缘;3、8-V型绝缘环;4-绝缘套筒;5-套筒;6-压圈;7-螺钉

超速试验是换向器在动态成型后，接着把转速升至超速试验转速，旋转5分钟。该试验转速等于电机超速试验转速加上5%的最高工作转速，用于考验换向器的机械强度和质量的稳定性。过去一直采用手工操作，人工频繁地升温和降温，易使换向器受热不均匀，影响V形绝缘环固化，导致成型质量差，造成换向器的偏摆。

5.换向器在加工生产过程中，是受人、机器、材料、方法、检测和环境等主、客观因素的影响，其中人的影响因素是最复杂和最主要的。操作者的责任心差，技术水平低，不严格按工艺操作，也是造成换向器超差的主要原因之一。

三、采取措施

（1）规范、加强手工校平换向片的操作工艺。操作者、麻点模、油压机，任何一方出现误差，都会导致换向片校平效果差，麻点不均匀，扭曲变形。所以通过规范、加强手工校平换向片的操作工艺来弥补这一缺陷。

（2）加强V形云母环的质量检查。表面应光滑无皱折，无裂纹，无机械损伤，质地紧密，并进行耐压试验。

（3）安装自动平衡记录仪，将人工手动操作改为自动化操作，实现温度自控，提高温度测量精度，从而使换向器的受热均匀，提高V形绝缘环的固化程度。

（4）通过各种形式的学习和宣传，使操作者增强责任心，提高自身技术水平，自觉遵守工艺规程，并加大质量考核力度，严格奖罚制度。

实践证明，通过以上措施，在实际生产中，换向器的偏摆超差可基本得到控制。

参考资料

李明绪.牵引电机制造.铁道部工业总局出版社，1985.