摘 要：換向問(wèn)題是影響直流電機(jī)質(zhì)量的主要問(wèn)題之一。本文介紹了如何評(píng)價(jià)TB系列垂直斗式提升機(jī)換向合格的指標(biāo)；論述了影響換向的原因包括電磁、機(jī)械、電化學(xué)等方面；提出了改善換向的方法和措施：一是調(diào)節(jié)電刷位置，二是要重視換向器的質(zhì)量，三是重視電刷的選擇，四是優(yōu)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(jìn)行嚴(yán)格準(zhǔn)確的壽命測(cè)試。

目前，電動(dòng)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng)方式大多是輪轂式的，有直接驅(qū)動(dòng)的，也有齒輪減速驅(qū)動(dòng)的。其中，直接驅(qū)動(dòng)方式采用低速直流電動(dòng)機(jī)（每分鐘轉(zhuǎn)幾百轉(zhuǎn)），而齒輪減速驅(qū)動(dòng)方式則采用轉(zhuǎn)速較高的直流電動(dòng)機(jī)（一般2000r/min以上），通過(guò)齒輪減速來(lái)滿足電動(dòng)自行車(chē)所需要的懸掛輸送機(jī)行駛速度。前者的優(yōu)點(diǎn)是不需要齒輪減速，因而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了可*性，降低了噪聲；后者的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕。

無(wú)論是哪種驅(qū)動(dòng)方式的輪轂電機(jī)都分為有刷直流電動(dòng)機(jī)和無(wú)給料機(jī)刷直流電動(dòng)機(jī)兩種。采用有刷直流電動(dòng)機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，因而控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可*性好、故障率低。但因?yàn)殡姍C(jī)內(nèi)有換向器和電刷（又稱碳刷）的存在，便產(chǎn)生換向問(wèn)題，它是有刷直流電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱直流電機(jī)）質(zhì)量和減少返修率的重要問(wèn)題。下面就來(lái)談?wù)勚绷麟姍C(jī)的換向問(wèn)題。

1、換向落砂機(jī)合格的評(píng)價(jià)

直流電機(jī)的換向是指旋轉(zhuǎn)著的電樞繞組元件，從一個(gè)支路經(jīng)過(guò)電刷進(jìn)入另一個(gè)支路時(shí)元件中電流方向的變換過(guò)程（簡(jiǎn)稱換向）。在電流方向變換的過(guò)程中，一般在電刷與換向器之間要產(chǎn)生火花，它是換向困難和產(chǎn)生故障的主要原因。所以，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)電機(jī)換向時(shí)火花大小將其分成幾個(gè)等級(jí)（1，5/4，3/2，2，3）。對(duì)連續(xù)工作的直流電機(jī)，其換向火花不應(yīng)超過(guò)3/2級(jí)。電動(dòng)錳鋼雙輥破碎機(jī)自行車(chē)用直流電機(jī)屬于連續(xù)工作的電機(jī)，應(yīng)滿足不大于3/2級(jí)火花的要求。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：3/2級(jí)火花時(shí)，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(xiàn)，但不會(huì)繼續(xù)發(fā)展，用汽油擦其表面即能除去，同時(shí)在電刷上有輕微的灼痕，這些都不會(huì)影響電機(jī)連續(xù)正常運(yùn)行。

移動(dòng)式皮帶機(jī)2、影響換向的原因

直流電機(jī)換向過(guò)程中為什么會(huì)產(chǎn)生火花呢？根據(jù)理論和實(shí)踐分析，影響換向的原因很多，有電磁的、機(jī)械的、電化學(xué)的等等，并且它們之間又相互影響，十分復(fù)雜。這里不準(zhǔn)備在理論上作分離機(jī)過(guò)多的分析，只針對(duì)電動(dòng)自行車(chē)用直流電機(jī)為改善換向在生產(chǎn)中應(yīng)注意的問(wèn)題做一些分析，或許會(huì)對(duì)生產(chǎn)起到一定的指導(dǎo)作用。

2.1電自動(dòng)輸送系統(tǒng)磁原因

在換向時(shí)，換向元件中會(huì)產(chǎn)生電抗電勢(shì)和換向電勢(shì)，這些電勢(shì)之和一般大于零，稱延遲換向。當(dāng)換向時(shí)，后刷邊離開(kāi)一個(gè)換向片轉(zhuǎn)向另一個(gè)相鄰換向片時(shí)，換向電流不為零，有電磁能量?jī)?chǔ)存在換向元件內(nèi)，在前個(gè)換向片離開(kāi)電刷時(shí)，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(chǎn)生火花化工振動(dòng)篩。

2.2機(jī)械原電機(jī)振動(dòng)給料機(jī)因

對(duì)生產(chǎn)而言，由于機(jī)械原因而導(dǎo)致?lián)Q向不良是一個(gè)重要方面。機(jī)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(shí)換向器表面與電機(jī)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石子粉碎機(jī)適；電刷在刷盒里太松或太緊；各個(gè)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破碎篩分電化學(xué)原因

正常運(yùn)行的電機(jī)，換向器表面會(huì)產(chǎn)生很薄的一層褐色氧化亞銅薄膜。實(shí)踐表明，氧化亞銅薄膜的存在，是電機(jī)良好換向的必要條件。這是因?yàn)檠趸瘉嗐~薄膜本身不僅具有較高的電阻，且其表螺旋分料器面還常吸附著薄層水份、氧氣和石墨粉末，具有良好的潤(rùn)滑作用，有利于減少電刷和換向器的磨損。

輕型皮帶輸送機(jī)3、改善換向的方法和措施

為改善換向應(yīng)該針對(duì)影響換向的原因在生產(chǎn)中采取一些必要的方法和措施。下面介紹一些生產(chǎn)中應(yīng)注意的問(wèn)旋回破碎機(jī)題。

3.1調(diào)節(jié)電刷位置

根據(jù)產(chǎn)生火花的電磁原因，為了減小換向元件中的電勢(shì)，應(yīng)將電刷位置調(diào)節(jié)到物理中心線，但因?yàn)槲锢碇行木€是隨著負(fù)載大小而移動(dòng)的，所以，一般要求將電刷位置調(diào)節(jié)到幾何中心線處。確定幾何中心線的方法是：對(duì)繞組端部連接到換向器對(duì)稱的電機(jī)，電刷位置應(yīng)對(duì)準(zhǔn)磁極中心線；而對(duì)繞組端部不對(duì)稱的電機(jī)，視不對(duì)稱程度而定?？偟脑瓌t是：被電刷短路的繞組元件的兩條邊應(yīng)位于幾何中心線或很接近幾何中心線處。

理論和生產(chǎn)實(shí)踐都證明，電刷位置調(diào)節(jié)的好壞，對(duì)電機(jī)的空載電流和性能影響很大，應(yīng)引起足夠的重視。

3.2重視換向器的質(zhì)量

換向器的質(zhì)量應(yīng)包括材質(zhì)和加工質(zhì)量?jī)煞矫妗?/P>

換向器的材料是銅合金，如鎘銅、銀銅等，材質(zhì)不同，它的硬度、耐磨度，與電刷的接觸電阻及導(dǎo)電性能等都會(huì)有差別，當(dāng)然還要考慮價(jià)格因素。

從加工質(zhì)量方面，應(yīng)檢測(cè)換向器的尺寸、形位公差和表面粗糙度。換向片分布應(yīng)均勻，換向片間絕緣應(yīng)下刻，對(duì)平面換向器表面平面度要好，與電刷接觸的表面其粗糙度應(yīng)不低于0.80。允許用玻璃砂紙研磨換向器表面（不要用金鋼砂紙）。對(duì)平面換向器，安裝時(shí)要注意其與電機(jī)軸線的垂直度。

3.3電刷的選擇

電刷是與換向器的滑動(dòng)接觸件，電刷的成份和接觸特性好壞，直接影響到電機(jī)運(yùn)行時(shí)換向的好壞和它的磨損程度。電刷的接觸特性主要指一對(duì)電刷接觸壓降（因正、負(fù)級(jí)電刷下接觸壓降不相等，故用一對(duì)電刷接觸壓降來(lái)評(píng)價(jià)）和摩擦系數(shù)，這些因素影響到電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電刷與換身器之間的接觸損耗（包括電損耗和磨擦損耗）和磨損度。影響電刷接觸特性的主要因素有圓周速度、電流密度和施于電刷的單位壓力等。對(duì)電動(dòng)自行車(chē)用直流電機(jī)，圓周速度不大，一般都能滿足要求。對(duì)這種直流電機(jī)的電刷一般提出以下要求：

（1）因?yàn)殡妱?dòng)自行車(chē)采用低壓電源，因此一對(duì)電刷接觸壓降不能大，一般應(yīng)在1v以下，這樣功率損耗較小。

（2）若按照用戶使用2年不用更換電刷，按每天騎行2h計(jì)算，電刷壽命應(yīng)在1500h左右。電刷壽命是由它允許磨損的高度決定的，而允許磨損高度則由允許彈簧的最小壓力和電刷磨短后在刷盒中運(yùn)行的穩(wěn)定性決定。

（3）電刷截面積的大小應(yīng)符合電刷允許電流密度。電流密度過(guò)大，引起發(fā)熱過(guò)高，摩擦系數(shù)增大，極易引起火花，電機(jī)甚至不能正常運(yùn)行。

（4）換向器的磨損應(yīng)在允許范圍內(nèi)，運(yùn)行噪聲小等。

關(guān)于施于電刷的壓力問(wèn)題將在后面討論。

電刷分石墨電刷、電化石墨電刷和金屬石墨電刷3大類(lèi)。對(duì)低壓直流電機(jī)宜采用金屬石墨電刷，因?yàn)樗囊粚?duì)電刷接觸壓降小（一般在1.5v以下），耐磨性較好，使用壽命長(zhǎng)，并適合于圓周速度低的電機(jī)。

我們?cè)?jīng)用兩種不同成份的電刷對(duì)電動(dòng)自行車(chē)用直流電機(jī)分別做額定負(fù)載下的壽命試驗(yàn)。一種是用金屬石墨電刷，運(yùn)行700h，電刷磨損量為允許磨損量的45%。照此推算，這種電機(jī)可以運(yùn)行1500h才需要更換電刷，可以滿足用戶使用2年不換電刷的要求。另一種是用石墨電刷，運(yùn)行600h，電刷已經(jīng)磨損到不能再用而需要更換了，也就是說(shuō)用戶最多使用1年就要送維修站了。

3.4刷盒尺寸和彈簧壓力

刷盒的作用是將電刷固定在應(yīng)有位置，但又要保證電刷在刷盒中能自由活動(dòng)，配合間隙既不能太大，又不能太小。太大了電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電刷可能在換向器表面產(chǎn)生傾斜和跳動(dòng)，從而影響換向。太小了，當(dāng)電刷在負(fù)載下發(fā)熱膨脹時(shí)可能卡死。而彈簧的作用是施于電刷一定的壓力，以保證電刷與換向器在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)始終有良好的接觸。施于電刷的單位壓力增大，電刷與換向器的接觸電阻就減小，則電損耗減小，但摩擦系數(shù)增加，使摩擦損耗增加?？倱p耗呈馬鞍形變化，而在總損耗最小時(shí)的單位壓力下，電刷的磨損率也最小。所以，選擇施于電刷的壓力時(shí)，應(yīng)考慮電機(jī)運(yùn)行中總損耗和電刷磨損最小時(shí)相應(yīng)的單位壓力。對(duì)金屬石墨電刷這個(gè)壓力一般在1.5-2.5n/cm2之間。在確定初始?jí)毫r(shí)，應(yīng)考慮在電刷磨損過(guò)程中縮短時(shí)彈簧因伸長(zhǎng)其壓力會(huì)減小的因素。施于電刷的單位壓力減小到低于某一極限時(shí)，電刷與換向器之間的接觸就開(kāi)始不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)機(jī)械性火花，這時(shí)就應(yīng)該更換電刷了。

3.5電刷的磨合

電刷與換向器表面接觸的好壞、接觸面積的大小，直接影響直流電機(jī)換向的好壞、火花的大小和電刷磨損的速度。所以，電機(jī)裝配完成后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行空載磨合。磨合的目的是增大電刷與換向器的接觸面積，一般應(yīng)使接觸面積達(dá)到80%以上，這樣在負(fù)載時(shí)才能保證良好換向。為了縮短磨合時(shí)間，可以用提高電壓的方法使電機(jī)轉(zhuǎn)速提高，但要考慮電機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度，不能高出額定轉(zhuǎn)速過(guò)多。未經(jīng)磨合的電刷與換向器的接觸面不夠，即為局部接觸，使接觸處電流密度增大，造成換向不良，電機(jī)出廠后造成返修率增加。

電刷的磨合為什么在這里單獨(dú)討論？因?yàn)楝F(xiàn)在大多數(shù)生產(chǎn)電動(dòng)自行車(chē)用直流電機(jī)的廠家省去或忽略了電刷磨合這一重要工序，原因有二：①有刷磨合需要設(shè)備、場(chǎng)地和時(shí)間，在不了解它的重要性的情況下，就把它省掉了，特別是生產(chǎn)任務(wù)緊張的時(shí)候；②整車(chē)廠的誤區(qū)：整車(chē)廠由于無(wú)電機(jī)正規(guī)檢測(cè)設(shè)備，一般只檢測(cè)電機(jī)的空載電流和運(yùn)行噪聲，并對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)提出過(guò)高要求。而未磨合的電機(jī)，由于電刷與換向器接觸面小，有時(shí)反映出空載電流和噪聲還低一些，整車(chē)廠反而覺(jué)得滿意。所以，勸告電機(jī)生產(chǎn)廠家，電刷磨合步驟不能??；還希望整車(chē)廠的技術(shù)人員，不要盲目追求小空載電流、低噪聲。這兩項(xiàng)指標(biāo)只要符合標(biāo)準(zhǔn)就行。

3.6壽命試驗(yàn)

衡量電機(jī)換向好壞最簡(jiǎn)便的方法是：當(dāng)電機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，觀察電刷后刷邊產(chǎn)生火花的情況。為此，在電機(jī)刷架處應(yīng)有能打開(kāi)的窗口，以便觀察。但是，對(duì)電動(dòng)自行車(chē)用直流電機(jī)，由于設(shè)計(jì)緊湊，不存在這樣的窗口，也就無(wú)法觀察電機(jī)換向的情況，也就無(wú)法回答換向好壞的問(wèn)題。而換向好壞又是影響電機(jī)性能的重要指標(biāo)。怎么辦？最好的辦法是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（目前一般是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行壽命試驗(yàn)（又稱無(wú)故障運(yùn)行試驗(yàn)）。壽命試驗(yàn)后，將電機(jī)解剖，檢查換向器表面和碳刷磨損情況。若壽命試驗(yàn)合格，說(shuō)明電機(jī)換向也應(yīng)該是合格的。

目前，因?yàn)閴勖囼?yàn)需要設(shè)備和時(shí)間，有的企業(yè)也不清楚壽命試驗(yàn)怎么做及其有什么樣的要求，因此很少有企業(yè)做此試驗(yàn)的，雖然企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有此要求。實(shí)際上，只有通過(guò)做壽命試驗(yàn)，企業(yè)對(duì)自己的產(chǎn)品才能真正做到心中有數(shù)。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，換向問(wèn)題是直流電機(jī)的一個(gè)重要問(wèn)題，換向好壞直接影響直流電機(jī)無(wú)故障運(yùn)行的時(shí)間。換向出現(xiàn)問(wèn)題是電動(dòng)自行車(chē)用直流電機(jī)的主要故障之一，應(yīng)引起充分重視。如前所述，換向問(wèn)題是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，但換向好壞最終體現(xiàn)在電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)后刷邊火花的大小上。要采取措施使火花大小符合要求，這樣就能使電機(jī)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)。

上面介紹了改善換向的方法和措施，企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)該加以注意。能否應(yīng)用這些方法和措施，關(guān)鍵看企業(yè)的質(zhì)量意識(shí)如何。為了使產(chǎn)品換向合格、質(zhì)量穩(wěn)定，應(yīng)抓住三個(gè)方面：第一，把住進(jìn)廠關(guān)，對(duì)進(jìn)廠的零部件要進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，不讓不合格零部件進(jìn)入生產(chǎn)線；第二，把住生產(chǎn)工藝關(guān)，要有合理的工藝流程和操作規(guī)范，要有必要的保證產(chǎn)品質(zhì)量的工裝夾具，要有熟練的按操作規(guī)程要求操作的工人；第三，把住出廠試驗(yàn)關(guān)，產(chǎn)品出廠前應(yīng)做必要的試驗(yàn)，該做電刷磨合試驗(yàn)應(yīng)該堅(jiān)持做，出廠試驗(yàn)應(yīng)按照符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)規(guī)范嚴(yán)格進(jìn)行，使不合格產(chǎn)品出不了企業(yè)大門(mén)。

當(dāng)前，電動(dòng)自行車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)品質(zhì)量魚(yú)龍混雜，但最終必然是優(yōu)勝劣汰。只要企業(yè)能重視質(zhì)量，不斷提高自己產(chǎn)品的品質(zhì)，就一定能在激烈競(jìng)爭(zhēng)中勝出，并將企業(yè)做大做強(qiáng)?！?/P>