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| 高速无刷直流电动机寿命试验故障分析与试验方法改进(zxj) |
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摘要：针对高转速无刷直流电机寿命试验中出现的转轴卡死敞障进行理论分析和试验验证，找出现行的试验方法的不足，结合高转速无刷商流电机的运动特生，提…r种新的试验方法并将其』、i用于实际试验过程中，通过试验验证了方法的止确和有效。
关键词：高速无刷直流电动机；寿命试验；方法分析0引 言高速无刷直流电动机的寿命试验是电动机鉴定试验的最后一个关键步骤。由丁对高转速的认识不足，在利用传统试验方法进行的初次寿命试验中，在经过近140 h后发生异常，被测电机停转，有明显的焦糊味，并且驱动器外围电路板一相布铜完全过热烧断，还有一相布铜也有过热痕迹尚未完全熔断．寿命试验运行时间为150h．要求加载，为间歇T作制，每个工作周期通电10 min，休息l0min。寿命试验的加载足采用两个电机(主动电机和被动电机)对拖的方式。图1为寿命试验原理图、l故障分析首先分别对驱动器和被测电动机进行技术指标复测，物理分解表明驱动器工作基本正常。转轴可以自由转动，没有卡死。但具有明显糊味且电阻值发牛异常：三相绕组小平衡，有两组绕组电阻超差，这些迹象显示被测电机出现了过流，绕组匝间短路、如图2所示，建立故障树进行分析后可以确定是南于被测电机卡死导致驱动电机堵转烧毁。冈此以被测电机转轴卡死为故障对象继续分析，根据故障现象和产品的结构工艺，以转轴卡死为顶事什，建立故障树进行分析。
1 1锁制器绕组开路及锁制器机械故障测量电机锁制器绕组电阻，电阻值正常。排除锁制器绕组开路造成故障的可能。接着对锁制器通电仍然可以看到动铁心的吸合动作，上L通电吸合时锁制器动铁心端面和静铁心端面紧密贴合，工作可靠。排除了锁制器失效可能。
1．2定转子之间机械r涉拆解故障电机的过程中发现，靠近尾部的轴承完全损坏，磁钢磨损严霞，磁钢粉末和碎块散落吸附在定转子的间隙中。如图3、图4所示。，磁钢破碎及轴承造成定转子F涉，转轴无法转动。管，波纹管用两个螺钉和电机转轴轴伸固定。所用V形块的安装槽为一刀加r出米，线性度为O 02mm，电机的轴伸外圆对机壳同轴度可达到0.02mm，在试验复现巾发现波纹管存和变形，和轴仲存在较大问隙，被测电机轴伸小能顺利进入波纹管，如图5所示，径向变形量约为1 mm，，产生一定的径向压力。经回顾，这种测试方法曾经出现过波纹管寿命试验电机轴承失效的故障案例，但当时电机转速远低于该电机。综上分析，转子轴向窜动通过波纹管对轴承造成轴向受力是导致轴承损坏的根本原因。
2机理分析及验证波纹管联轴器的试验方法采用高柔性不锈钢，具有高扭矩刚性、良好的稳定性的特点。但是距离驱动电机越远，挠动程度放大越大，所受到的径向偏摆影响也****，近似悬臂梁，如图6所示。而且由于电机外形设…嘏制，尾部轴承比轴伸端轴承尺寸小，承载荷也小，受力却足****的。这与试验中两个电机的四个轴承巾被动电机的尾部轴承会****损坏的实相符。而波纹管的弯曲变形会给电机轴承卜造成一定的附加径向压力，进一步增加轴承儿其是被动机尾部轴承的负荷压力，影响轴承寿命。
为了验证上述分析，采用两台同型电机进行故障复现。为加快试验进程，且尽量模拟故障情况，采取了人为安装不『司轴连续运转的方式。偏移量约为1．2 mm,如图 7所示，每4小时监测，连续运行近70h发现，电机运转声音较大，但电流正常；运转75 h后被测电机出现明显异常噪声，尾郡销盘出现偏摆。拆解电机并对尾部轴承进行失效分析，与理论分析相符。试验说明波纹管因刚性较大，近似刚性连接，不同心条件下，被测电机尾部轴承挠动和负荷增人，从而影响寿命。
3试验方法分析及改进综E所述，应采用柔性连接，并尽量保证同轴安装的试验力‘法束进行高转速电机的寿命试验。尚先，V形试验支架线性度经测量为0.02 mm。抽取同批次电机3台，以电机外圆定位测量轴伸径向圆跳动，为 O．01-O．012 慢慢，说明如果以电机外圆作为安装定位面安装在V形试验支架上，可以保证轴伸同轴发良好、其次，对高速运转器件的连接件进行广泛分析，所使用的联轴器以插销拨动联轴器和圆形膜片联轴器居多。但捕销拨动联轴器虽然能解决对拖试验轴承失效的问题，但高速运动中力矩和转速的波动会造成插销和销孔之间的高频碰撞，极易造成捕销、插孔变形或者插销脱落。最终决定采川同形膜片联轴器，如图8所示，其结构紧凑、体积小、惯性小，具有高扭转刚性。日有较强的补偿径向、角向和轴向偏差能力，具有零回转间隙，顺、逆时针同转特性完全相同。由于网形膜片联轴器轴向、径向柔性大，在高精度、高转速机械结构中有着广泛的应用。 |
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