现在说说小功率电机电刷在设计时的选用:
电刷的选择对电动机换向时抑制火花有重要的作用,应按功率、电压、负载特性及换向器圆周速度等条件选用。一般常用电化石墨电刷,因其电阻系数和接触电压较高,对抑制火花有利。但对于低压电动机而言,过大的接触电压使它在总电压降落中所占比例太大,因此采用金属石墨电刷。
1.电刷的宽度。
电刷所覆盖的换向片数至少应保证能与m重绕组的支路相联,即电刷宽度bb应满足下式:
bb>mt 0 m----绕组的重数。
2.电刷的长度
电刷的电流密度可查相应的电刷规范。电刷长度lb.
Lb=2I/pbbJb
式中Jb----电刷电流密度,一般取12A/cm2.
如果电流很大,且lb. >>bb,则应增加刷杆上的电刷并联数,使每只电刷的面积不致太大,使接触更为可靠。
3.电刷与刷架的配合。
电刷装入刷架后,应以电刷能够上下自由移动为宜,只有这样,才能确保电刷在弹簧的压力下随着不断的磨损,而与整流子或集电环持续保持紧密接触。因此,电刷的四个侧面与刷架内壁之间必须留有一定的间隙。实践证明,这个间隙一般在0.1~0.3毫米之间。既不宜过大,也不宜过小。间隙过小,可能造成电刷卡在刷架中,弹簧无法压紧电刷,电机工作失去意义;间隙过大,电刷则会在架内产生摆动,不仅出现噪音,更重要的是出现火花,对整流子或集电环产生破坏性影响。
4.刷架的下端边缘距整流子或集电环表面的距离应保持在2~4毫米范围内。其距离过小,刷架易擦损整流子或集电环;过大,电刷易颠动而造成损坏。
电刷是电机(除鼠笼式电动机外)传导电流的滑动接触体。在直流电机中,它还担负着对电枢绕组中感应的交变电动势,进行换向(整流)的任务。实践证明:电机运行的可靠性,在很大程度上决定于电刷的性能。
根据电刷的生产方法,分为两类。一类是有色电刷,即金属石墨电刷。一类是黑色电刷。有色电刷中,含有色金属,主要是铜粉、银粉、其次是铅粉、锡粉、氧化铅粉等,余量为鳞片石墨粉。各种金属粉末含量多少随电刷的技术要求而定。当金属含量达到!"#以上时,可不加粘结剂,将粉末混匀后直接压制成型。否则要加入粘结剂(煤沥青、煤焦油或树脂等)。黑色电刷选用石油焦、沥青焦、炭黑、木炭以及天然石墨粉等,加入部分粘结剂(如煤沥青、煤焦油和人造树脂等)制造的。采用树脂粘结剂经固化制造的电刷为高电阻电刷,而焙烧后的产品称炭刷和石墨刷(以天然石墨为主要原料)经石墨化后的产品称电化石墨刷
制造电刷所使用的原料分三类,一是金属粉末;二是炭和石墨粉末;三是粘结剂。由于电机的使用工况条件不同,所以电刷的种类繁多。不同牌号的电刷,其技术性能上有较大的差异。所以需要在配方和工艺中进行调整。配方组成包括:!)选用不同的原料和所占比例;")干粉的粒度组成;#)粘结剂的种类、性质和所占比例。制造电刷所使用的原料较多,它们具有不同的物质结构和性能,将这些不同性质的原料按一定比例配合混匀,则得到与单一原始原料性能完全不同的综合效果。干粉粒度组成,影响它的堆积密度,由于颗粒间的相互搭接的差异,产生不同程度的孔隙(气孔)。颗粒越细,表面积也越大,需粘结剂多。颗粒的长宽比不同,成型后电刷具有各向异性。煤沥青、煤焦油粘结剂的组成十分复杂,它的生产方法、技术指标以及加入量的多少,均直接影响产品的最终性能。到目前为止,还不能根据电刷性能要求,采用理论计算的方法,设计产品配方。一般是根据理论计算和实际试验相结合的方法确定。当生产工艺和原料质量改变时,原来的配方便不一定适用,此时应修改工艺与配方,才能达到原定的质量标准和使用要求。对于使用信誉较高的产品,应尽量维持配方和工艺的稳定
5. 为了使电刷与换向器接触良好,新电刷应该进行磨弧度,磨弧度一般在电机上进行。在电刷与换向器之间放置一件细玻璃砂纸,在正常的弹簧压力下,沿电机旋转方向研磨电刷,砂纸应该尽量粘紧换向器,直至电刷弧面吻合,然后取下砂纸,用压缩空气吹净粉尘,再用软布擦拭干净。研磨电刷不宜采用金刚砂纸,以防金刚砂颗粒嵌入换向器槽内,在电机运行时,擦伤电刷和换向器表面。磨弧后,电机先20-30%以负荷运转数小时,使电刷和换向器磨合,并建立均匀的氧化薄膜。再逐步提高电流至额定负荷。
6. 施于同一台电机各电刷的单位压力应力求均匀,以免电流分配不均,导致个别电刷产生过热和火花。电刷的单位压力应按“电刷技术性能表”来选择,对于转速较高的电机或在振动条件下工作的电机,应适当提高单位压力,一保证正常工作。打个比方:牵引机电机的电位压力为0.4-0.6kgf/cm2。
通常电位压力过高,是电刷的磨损加剧,单位压力过小,接触不稳定,容易出现机械火花。
电刷的火花产生的原因和排除的方法
导致原因 处理方法
a 附加极调整不良----------用分流或调整附加极气隙,或改换电刷型号。
b 云母突出-------------下刻云母或使用磨蚀性较大的电刷
c 换向器升高片连接处断开------ 重新焊接
d 电刷位置不正确---------- 调整刷握至正确位置
e 刷握的间距或排列不匀------- 纠正刷握的间距和排列
f 换向器或集电环偏心---------在额定转速下车削或重新研磨
g 换向器松动,换向片有高低------ 紧固一下,车削或重新研磨
h 换向片有油污------------ 清扫换向片和密封轴承
i 电刷粘附或滞留在刷握里--------检查电刷尺寸是否正确,清扫电刷和刷握除去任何毛刺
j 电刷磨合不佳-------------磨合电刷
k 电刷型号不适合电机
关于电刷的颤震
原因 处理方法
a 换向片或云母突出-----------紧固换向器,下刻云母
b 刷握离开换向器或离集电环太远-----调整刷握至换向器的距离为2毫米
c 换向器或集电环椭圆----------车削或重新研磨换向器或集电环
d 刷握安装松动-------------安装紧固片
e 电刷在刷握内太松-----------如果刷握磨耗,需更换新的
f 电刷型号不合适
关于电刷磨损不均匀的问题
故障 处理方法
a. 电机过载--------------- 降低和限制电机负荷
b. 换向器或集电环上有油污--------清扫换向器或集电环
c. 电刷和刷杆间的电阻不均等-------清扫和紧固连接处
e. 电刷接触面有磨蚀粒子---------重新磨合和清扫电刷表面
f. 电流分配不均匀------------调整电刷压力
g. 电刷型号混用-------------只可安装一种型号的电刷