马达培训资料

1、Global Operations Major AppliancesMotor knowledgeMartin2012-08-20Version : AWelcome2 欢迎大家到来，请多多指教欢迎大家到来，请多多指教Purpose3q1、让大家了解电机的结构和工作原理；q2、了解电机的分类及用途q3、对电机有个比较客观的认识q4、了解电机一些检测项目电机的教学内容电机的教学内容41 电机的知识简介电机的知识简介2 电机分类及结构电机分类及结构3 电机基本工作原理及旋转磁场的产生和特性电机基本工作原理及旋转磁场的产生和特性4 电机的检测电机的检测5 电机的质量控制电机的质量控制电机的知识简介电

2、机的知识简介5什么是电机？什么是电机？是指依据电磁感应定律实现电能和机械能转换或传递的一种电磁装置。电机包括电动机和发电机和变压器，我们这里讲的电机是指“电动机”，俗称马达，英文单词为“Motor”，电机在我们日常生活应用极其广泛，一般来说，只要能动的就有电机在工作。电能转化为机械能，而发电机（代号G）是将机械能转化为电能，两者之间是可逆的。电机的分类电机的分类61、按体积大小：、按体积大小：可以分为巨型电机（大功率发电机）、大型电机、中小型电机、微特电机。 2、按工作电源划分、按工作电源划分：可以分为直流电机（DC）和交流电机（AC）和交直流两用电机，而交流电机又可分为单相电机（家电用，如我

3、国市电220V/50HZ）和三相电机（工业用电，380V）电机的分类电机的分类73、按结构和工作原理：、按结构和工作原理：直流电机、异步电机、同步电机。 （1）直流电机直流电机又可分为有刷电机和无刷电机； A、有刷又可分为永磁直流电机和电磁直流电机。 B、电磁直流电机又可分为：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机、互励直流电动机。 （2）异步电动机异步电动机又可分为感应电动机感应电动机和交流换向器电动交流换向器电动机。机。 A、感应电机又可分为：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极电动机 B、交流换向器电动机又可分为：单相串励电动机（串激）、交直流两用电动机电机的分类电机的分类84、

4、按起动与运行方式：、按起动与运行方式：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 5、按用途划分：驱动用电动机、按用途划分：驱动用电动机和控制用电动机控制用电动机。 （1）驱动用电动机：电动工具用电动机（钻孔、抛光、切割）和家电用电动机（电风扇、洗衣机、电吹风）； （2）控制用电动机又可分为伺服电动机和步进电动机。电机的组成结构电机的组成结构9一、感应电机主要由定子组件（主要由定子组件（Stator Assembly）、转子组件）、转子组件(rotor Assy)、前后端盖组件组成、前后端盖组件组成(End shield Assy)

5、1.定子组件：由定子铁芯(Stator Stack)、漆包线(Magnet wire)、电子元器件（电容（capacitor）、电感(inductance)、保护器(protector)）、绑扎线(tie cord)、槽纸(Slot insulation)、槽楔(Wedge)、端板(End insulation)等组成。2.转子组件：主要由铁芯(rotor stack)、轴(shaft)组成，转子为铁芯铸铝而成(die cast rotor )、风扇（fan）3.端盖组件：端盖、轴承（滚动轴承bearing）鼠笼转子10鼠笼转子结构电机结构定子转子气隙其他部分电机电机结构（感应电机）结构（感应

6、电机）感应电机的三维爆炸图感应电机的三维爆炸图12 转子转子端盖端盖轴承轴承定子定子定子绕组定子绕组槽绝缘槽绝缘螺钉螺钉螺母螺母弹垫弹垫波形垫圈波形垫圈简单简单感应感应电机内部结构电机内部结构14二、串激电机二、串激电机主要由转子组件（Armature）、定子组件(Stator)、碳刷组件、支架组件（bracket）或端盖组件组成。 转子组件转子组件：由轴芯、转子铁芯、换向器（commutator整流子）、槽纸、漆包线（电子线）、槽楔组成。定子组件定子组件：由定子铁芯、槽纸、线架(bobbin)、漆包线、电子元器件（电容、电感、保护器）、接插件（端子terminal）等组成。支架组件支架组件：

7、主要由支架、轴承组成 ，刷架，刷握，碳刷等 转子与定子之间通过碳刷连接，定子与转子与支架通过螺钉来连接电机的组成结构电机的组成结构串激电机应用广泛串激电机应用广泛15串激电动机特点1）可交流、直流两用；2）转速高，一般800035000转/分；3）调速方便（调压调速），且转速与电源频率无关；4）启动转矩大，46倍额定转矩；5）机械特牲较软，过载能力强；6）体积小，用料省；7）不足：碳刷和换向器有磨损、换向火花、电磁干扰等主要用途1）电动工具（电钻、角磨、电锯、砂光机、电刨）2）园林工具（割草机、修枝剪、电链锯）3）医疗器械（牙床机）4）家用电器（吸尘器、电吹风、榨汁机、滚筒洗衣机）16电机结构

8、（吸尘器用串激电机）电机结构（吸尘器用串激电机）Carbon Brush and HolderArmatureStatorFan BearingWindingsCommutator diffuserTCO Fan coverShell电机常用材料电机常用材料17轴芯：A3钢、45钢或GrNi钢，一般采用调质或淬火处理。定转子铁芯：常用材质有矽钢片、硅钢片硅钢片、冷轧板、铁板槽纸：常用材质有聚酯薄膜、DMD、NHN、青稞纸槽栔：常用有橡胶、聚酯薄膜、含氧玻璃布纤维板，红钢纸漆包线：常用材质有铜、铝、铜包铝换向器：主要成分为铜和电木粉，另外还含有少量的银碳刷：主要由碳粉、沥青或树脂、粘接剂组成，另

9、为了增加导电性，还增加了少量的铜和银粉。端盖或支架：主要材质有铝、铁、工程塑料（PPS、 PA66） 轴承分为滚动轴承、滑动轴承：材质有铜基、铁基、铜铁基。电机常用漆包线电机常用漆包线18电机常用漆包线电机常用漆包线19电机基本工作原理及旋转磁场的产生电机基本工作原理及旋转磁场的产生和特性和特性20感应电动机的运转原理：感应电动机的运转原理：电机通以交流电后，产生交变的旋转磁场，切割转子导条，使转子导条中产生感应电流，感应电流在旋转磁场的作用下，产生切向力，使转子转动起来。必要条件：必要条件： 1、交变的旋转磁场 2、切割转子导条n0neiNSf磁铁闭合线圈对定子绕组的反作用感应电动机的运转原

10、理感应电动机的运转原理n0nNSfei转子的转动示意图右手定则?发电机左手定则?电动机感应电动机的运转原理感应电动机的运转原理交流电通入定子绕组旋转磁场（n60f/p）转子导条切割磁力线电磁感应原理转子导条产生感应电动势转子导条产生感应电流转子导条受电磁力和转矩转子转动在定子和转子的气隙内转子导条是闭合的FB.i.leB.l.vNSn0n笼型转子感应电机转子转动的原理感应电机转子转动的原理电机基本工作原理及旋转磁场的产生电机基本工作原理及旋转磁场的产生和特性和特性24二、串激电机1、定子绕组通过定子铁心建立激磁磁场。2、电枢绕组与激磁绕组串联（激磁电流与电枢电流相同。（If=Ia）3、电压平衡

11、公式： U=E+ Ia（Ra+Rf）+Ub E：电枢绕组感应电势，Ra：电枢绕组电阻， Rf： 激磁绕 组电阻，Ub ：碳刷与换向器间电压降4、感应电势5、电磁转矩6、转速串激电机的换向串激电机的换向25电机的换向不是指转向换向，而是指电流的换向。右图可以简要说明串激电机的换向。换向周期很短，约为T=0.00010.0002秒。短时间的换向比较困难，最容易产生火花换向火花的等级换向火花的等级26我国电机基本标准规定了右图所示的五种火花等级，小家电用电机一般要求火花等级不大于1 1/2电机的检测项目电机的检测项目27性能测试性能测试： 空载性能：转向：左旋（CCW）和右旋（CW）空载电流、空载功

12、率、空载转速、火花、环火、噪音（dB）、振动（um/s或mm/s）、低压起动安全测试安全测试： 耐压测试、绝缘测试、过载测试、潮态测试尺寸测量尺寸测量： 轴伸、游距（虚位）、电机总长负载性能测试负载性能测试： 负载电流、负载功率、负载转速、扭矩（N/m）、功率因素非正常测试非正常测试: 短期寿命测试、长期寿命测试 其它测试其它测试： 叠落测试、螺钉扭力测试、引出线拉脱力测试、塑料支架冲击测试（焦耳），温升测试、堵转测试 ，寿命测试（耐久测试）：电机的防护等级（电机的防护等级（IPxx）28采用标准采用标准GB4942.1 IECGB4942.1 IEC电机防护等级（第一位数字）的分级和它的定义

13、具体说明如下：0 无防护 没有专门的防护 1 防护大于50mm的固体 能防止直径大于50mm的固体异物进入壳内。能防止人体的某一大面积部分（如手）偶然或意外地触及壳内带电或运动部分，但不能防止有意识地接近这些部分 2 防护大于12mm的固体 能防止直径大于12mm的固体异物进入壳内。能防止手指触及壳内带电或运动部分 3 防护大于2.5mm的固体 能防止直径大于2.5mm的固体异物进入壳内。能防止厚度或直径大于2.5mm的工具、金属线等触及壳内带电或运动部分 4 防护大于1mm的固体 能防止直径大于1mm的固体异物进入壳内。能防止直径或厚度大于1mm的导线或片条触及壳内带电或运转部分 5 防尘

14、能防止灰尘进入达到影响产品正常运行的程度，完全防止触及壳内带电或运动部分。 6 尘密 能完全防止灰尘进入壳内，完全防止触及壳内带电或运动部分电机的防护等级（电机的防护等级（IPxx）29电机防护等级（第二位数字）的分级和定义0 无防护 没有专门的防护 1 防 滴 垂直的滴水应不能直接进入电机内部 2 15防滴 与铅垂线成15 角范围内的滴水，应不能直接进入电机内部 3 防淋水 与铅垂线成60 角范围内的淋水，应不能直接进入电机内部 4 防 溅 任何方向的溅水对电机应无有害的影响 5 防喷水 任何方向的喷水对电机应无有害的影响 6 防海浪或强加喷水 猛烈的海浪或强力的喷水对电机应无有害影响 7

15、浸 水 电机在规定的压力和时间下浸在水中，其进水量应无有害影响 8 潜 水 电机在规定的压力下长时间浸在水中，其进水量应无有害影响电机常用的防护等级有IP11、IP21、IP22、IP23、IP44、IP54、IP55等 电机的相关标准电机的相关标准301, IEC 60034-1,EN 60034-1 旋转电机基本技术要求2, EN 60529 电机外壳防护等级3, IEC 60072 旋转电机的尺寸和额定功率4, EN 50262 出线孔螺纹尺寸5, EN 50347 标准尺寸和功率值 UL相关标准 UL1004, UL1017.GB/T 70.1-2000 内六角圆柱头螺钉GB/T 93

16、-1987 标准型弹簧垫圈GB/T 230.1-2004 金属洛氏硬度试验 第1 部分 试验方法GB/T 1800.4-1999 极限与配合 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表弹GB/T 1958-2004 产品几何量技术规范（GPS） 形状和位置公差 检测规定GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验 第二部分：试验方法 试验Ea 和导则：冲击GB/T 2423.10-1995 电工电子产品环境试验 第二部分：试验方法 试验Fc和导则：振动(正弦）GB/T 2423.17 电工电子产品基本环境试验规程 试验Ka:盐雾试验方法GB/T 3077-1999 合金结构钢GB/T 4942

17、.1-2006 旋转电机整体结构的防护等级（IP代码） 分级电动机的主要性能指标电动机的主要性能指标311、空载输入电流：是指电机在额定工作电压、额定电源频率、额定电容下、空载运行（轴上输出功率为零）情况下，流入电动机的电流称为空载电流。单位：A或mA。2、空载输入功率：是指电机在额定工作电压、额定电源频率、额定电容下、空载运行（轴上输出功率为零）情况下，输入电动机的功率。这部分功率消耗主要表现在磁场储能，定、转子绕组铜耗和铝耗，交变磁通在铁芯损耗，通风、轴承磨擦产生机械损耗。单位：W（瓦）3、负载输入电流：是指电动机在额定工作电压、额定电源频率、额定电容、带额定负载运行在额定转速下，所输入电

18、机的电流。单位：A或mA。4、额定输出功率：是指电动机在额定电压、额定电源频率、额定电容、带额定负载运行在额定转速下，轴伸所输出的有功功率。单位：W（瓦）电动机的主要性能指标电动机的主要性能指标325、温升：指电动机在特定测试条件下运行，内部绕组与铁芯部分的温度相对于测试环境温度的升高值。目前较常用的测试温升方法为温度计温度计法法、埋置热电偶法埋置热电偶法及电阻法电阻法。6、噪音：电机噪音可分为机械噪音机械噪音和电磁噪音电磁噪音。机械噪音通常由电机装配不良定、转子摩擦及轴承声等形成。电磁噪音通常由定、转子气隙不均匀或磁场过于饱和造成，定、转子气隙不均匀受装配零部件同轴度的影响较大，磁场过于饱和

19、受所设计功率较大电机的材料限制造成。噪音用分贝dB表示。7、电机的热分级（绝缘等级）电机的绝缘等级电机的绝缘等级33定义：电机在规定工况下长期、连续运行不影响绕组绝缘寿命的最高温度 级别 温度（摄氏度） Y 90 A 105 E 120 B 130 F 155 H 180 200 200 220 220 250 250电机的绝缘等级电机的绝缘等级34（1）工作绝缘：设备正常工作所需的绝缘 （2）基本绝缘：对防电击提供基本保护的绝缘 （3）附加绝缘：除基本绝缘以外另施加的独立绝缘，用以保护在基本绝缘一旦失效时仍能防止电击 （4）双重绝缘：由基本绝缘加上附加绝缘构成的绝缘 （5）加强绝缘：一种单一

20、的绝缘结构，在本标准规定的条件下，其所提供的防电击的保护等级相当于双重绝缘电动机的五大指标：电动机的五大指标：35 1、最大转矩；表明电动机的过载能力。 2、起动转矩；表明电动机的带载能力。 3、温升；表明电动机长期（周期、短时） 工作温度达到恒定时的温度升高值。 4、效率；电机的输出功率与输入功率的比 值，=P2/P1 5、功率因数:电机的有功功率（输入功率）与无功功率的比值，Cos电机常见异常问题电机常见异常问题361. 噪音a.电磁噪音： 单机噪音：电机气隙不均匀；(转子外圆圆柱度精度低；转子轴 孔偏心；端盖轴承室同心度不好)转轴轴向窜动量过大。 整机噪音：电机噪音值在某一频段存在峰值，

21、此噪音峰值频段与整机固有频率相接近或重合，形成共鸣、共振和整机噪音。 b.机械噪音：轴承损坏；扫膛；气隙间有异物；有毛刺；漆瘤。电机常见异常问题电机常见异常问题372.不转温度保护器不复位；绕组断路；绕组匝间烧毁；卡死。3.耐压(俗称漏电)绕组端部漆包线碰铁芯或机壳；引出线线皮受损，线芯碰机壳；电机定子槽毛刺划穿槽绝缘纸，造成漆包线碰铁芯；4.转速慢线圈短路；球型滑动轴承失油5.轴流风扇晃动大电机转轴径向跳动大。电机常见异常问题电机常见异常问题386，换向火花v 机械性火花： 1)转子平衡不好或装配不好，造成转子振动 2)换向器偏心、圆度差、光洁度不好 3)弹簧压力不合适 4)碳刷与换向器接触

22、不好 5)碳刷与刷盒配合不好 6)碳刷材料不合适v 电磁性火花： 1) 换向火花（换向线圈的电流突变，电磁能释放） 2) 电位差火花（换向器片间电压过高,220V的串激电机平均片间电压约为822V） 3) 环火v 化学火花： 1) 换向器表面氧化层（主要是氧化亚铜和碳素薄膜），这层氧化层在运转中被不断地磨损和加厚v 故障性火花 绕组短路、断路，接地、接反改善换向火花常用方法改善换向火花常用方法391、采用高匝比2、采用少的元件数3、减少每槽中元件的并列数4、采用短距绕组5、电刷逆旋转方向移一角度（电枢元件与换向片连接顺旋转方向移动一方向6、增大气隙7、选择合理的碳刷材质和尺寸8、选择合理的碳刷

23、压力9、提高换向器表面的表面光洁度电机的生产流程电机的生产流程40生产流程电机的质量控制电机的质量控制41串激电机过程工序管控（转子）电机的质量控制电机的质量控制42串激电机过程工序管控（定子）序号序号12345678定子综合测试仪/耐压仪定子绝缘1、线圈少漆；2、芯片孔内有漆、3、烤不干/线圈变色；4、母端子孔有漆1、马达运行时飞线；2、擦转子3.破坏了电机绝缘性能；4、不通电定子绝缘控制表粘度计/4#伏特杯定子综合测试1、电阻不良、匝间不良、耐压不良1、影响电机性能和寿命加强前工序控制/接线、铆压端子1、压伤线芯；2、端子与线头接触不良1、马达不通电外观检查/接保护器1、保护器用错；2、与线圈接触不良1、不能起到对电机的保护作用外观检查定子绕线1、换极方向反；3、圈数错；4、线肥、槽满率高；5、线松、6、针孔多，匝间不良1、马达火花；2、马达转向反；3、影响电机性能；4、漏电1、首件确认；2、抛光绕线模；3、控制绕线拉力直流电源、酚酞酒精溶液、拉力计/串激电机各工序对质量的影响和质量