离心稳速电机的结构、原理与故障检修

电机 电动机 消息： 在随身听、录放机及组合音响等电子产品中，都使用直流电动机作动力。为了保证录／放音效果及各项技术指标，通常采用机械装置和电子电路两种方法来稳定电机转速。机械稳速是利用电动机转动时产生的离心力，去控制一个或一对机械开关的接通或闭合，即控制电动机电源的通、断来调整电动机转速，因此也称其为离心稳速。与电子稳速相比，离心稳速的调控精度低些，但结构简单，过载力强，所以在一些产品(特别是早期产品)中仍在使用。本文介绍离心稳速电机的结构、原理及常见故障检修。

一、结构及原理

  电动机由转子和定子两部分组成，图1为其结构示意图。定子是一个圆环形永久磁
铁，转子是在由硅钢片叠成的铁芯槽内用漆包线绕三个线圈，它们的引线头依次焊接到由三片相互绝缘的弧形金属片构成的整流子上，整流子与转轴同心安装，与转子一起旋转。电刷用弹性金属片(有的装有石墨块)制成，利用簧片弹性保持与整流子有良好接触，电流经过电刷、整流子进入转子线圈，以改变转子三个线圈在不同位置的磁极性，从而形成转动力矩。

    离心调速器的结构如图2所示。调速器安装在电机转轴上，随转子一起转动。高速开关串接在电机电源回路中，开关触点并有限流电阻R。当电机转速合适时，开关触点闭合，电机按原速继续旋转；当电机转速超过规定值时，加重块在离心力作用下使
开关触点断开，限流电阻R串入供电回路，因此通过电机的电流减少，使转速降低；当转速下降至规定值时，离心力减少，在簧片弹力作用下，加重块回到原来位置，开关触点闭合，限流电阻R被短接，电机电流增加，转速上升。调速开关如此反复通断，使电机转速稳定在一定范围内。调整调速锣钉可改变静、动触点之间的间隙，即改变了触点通、断时离心力大小，达到调节转速的目的。

    装有离心调速器和装有电子调速器的电机结构、 原理及外形尺寸都是相同的，只是稳速方式不同。为调整方便，电子稳速电机的后面留有一个调整小孔，而离心稳速电机则无此孔。

  二、故障原因分析及检修

  根据检修统计，在涉及离心稳速电机的各类故障中，机械故障约占80％以上。本文介绍此类故障产生的原因及检查修理技巧，供参考。

    在测得电机直流供电正常时，故障通常发生在电机内部，必须拆开进行检查和修理。拆卸时，要小心地撬开电机上盖，把电刷引线从调速板上焊开，取下调速板，拨下皮带轮，拨开电机壳上的小压片，再轻轻用力将转子和电刷板一起推出来，有些采用金属压嵌的皮带轮，如拔不出来时，可用电烙铁或电热吹风对其适当加热，然后趁热拨出。切忌用力敲击或硬拉硬撬，以防电机轴变曲变形而无法进行修复。

    1．故障现象：电机不转，放音、录音、快进、快倒操作均无效，但电机供电电压正常。

    分析与检修：(1)电刷簧片折断或磨损产生凹槽导致与整流子接触不良，也可能是簧片弹性不佳造成的。可重新修磨与整流子的接触面，用镊子仔细校正簧片位置或更换新电刷；(2)用万用表R×10Ω档测整流子相邻金属片间的直流电阻，正常数值应为一个线圈电阻与另外两线圈电阻串联值再并联的电阻值，并且三次测量结果应完全相等。假设每个线圈电阻为60 Ω，则正确读数应为2／3×60 Ω=40Ω，若阻值为60Ω，说明另外两个线圈之一开路；若阻值为120Ω，则被测线圈开路；若阻值小于40Ω或接近零，则被测线圈漏电或短路，一般是整流子间隙中有电刷掉下的铜屑或炭屑造成漏电；(3)电机轴弯曲变形，造成转子铁芯与定子磁铁擦碰。

    2．故障现象：电机转速偏低，放音时音调变得低沉。

    分析与检修：此种故障主要是离心调速器工作失常造成的，一般是调速锣钉松动导致两触点间隙变大而无法接触，也可能是簧片失去弹性或触点间积垢造成接触不良或不接触。调速开关开路使限流电阻R串入电机供电回路，导致电机电流减小，转速偏低。只要用细砂纸或小刀将触点氧化层刮磨掉，再用无水酒精清洗干净，适当调节调速锣丝并校正变形的簧片，故障便可排除。

    3．故障现象：电机转速偏快，放音时音调变高刺耳。

    分析与检修：这种故障也是离心调速器工作失常造成的，主要是在电机超速时调速开关触点不能断开导致转速失控。一般是调速螺丝调节不当使动、静触点接触过紧，簧片变形使动触点压力过大或因频繁跳火使两触点熔焊在一起而不能分离。可调节调速锣钉，校正簧片压力，拨开熔蚀在一起的触点，用细砂纸将触点接触面打磨平整并清洗干净便可。

    4．故障现象：电机转速不稳，时快时慢。
    分析与检修：此故障是离心调速器簧片弹性减弱或变形，使触点不断跳动接触不牢，使得电机电流时断时续引起的。如校正簧片无效，则只能更换新簧片。若故障是因触点有污垢或锈蚀造成接触电阻增大引起的，可对触点进行刮磨、清洗，使其保持良好接触即可。

    5．故障现象：电机时转时停，不转时手摸电机有微弱震动感，用手轻敲或拨动一下，电机又可以转动起来，但转动无力，放音低沿失真。

    分析与检修：(1)电机转轴两端的含油轴承缺油或干涩，导致时转时停。可将轴承取下，用煤油清洗干净，再滴入少许钟表油或缝纫机油；(2)电刷或整流子磨损或接触面有油污，导致接触电阻增大。也可能是整流片间隙存有石墨之类的导电粉屑，引起漏电造成的。修理方法是：用细砂纸磨平整流子上的环状小沟槽，用尖刀或针剔除整流片间的杂物，再将污垢清洗干净；(3)有些电机因设计或制作时有缺陷，其本身存在死点，供电电压正常时，须用手转一下才能启动运转，这种有死点的电机只有换新才能解决。

    6．故障现象：电机转动时抖晃严重，有时还伴有机械摩擦噪音。

    分析与检修：此种故障主要是电机使用日久，轴承严重磨损(受力一侧)而造成的，一般电机上有3～8个安装孔，因此可将电机旋转90度或120度后再重新固定，使轴承受力面不再受力，而将未磨损的一面转到受力方向，然后加注润滑油，大都可解决问题。若采用上述方法仍不能排除故障，则只能更换电机。另外，在修理中不慎将转轴碰弯变形，在录、放音时也会产生严重的抖晃，转轴变形一般无法修复，只能更换新电机。

    三、更换电机的注意事项

    一般电子稳速电机的使用寿命为800～1000 h(小时)，机械稳速电机寿命则会更短一些。直流电机属易损部件，由于其型号、规格很多，更换时要找原型号、规格的电机是比较困难的。检修实践证明，电子稳速电机和离心稳速电机完全可以互换使用，但必须注意以下事项：

    (1)对电机的基本要求是：转动灵活、转速稳定、无噪声、漏磁小、不易发热、效率高及寿命长。当电源电压、负载、温度、湿度在一定范围内发生变化时，电机的性能不应产生较大的改变。因此，代换电机应尽可能选用电源电压、工作电流及功率相同或接近，额定转速、安装尺寸及方式一致的电机代用。这样，在代换后可不改动电路或稍加改动，不但减少一些麻烦，还可达到原电机的技术指标。

    (2)电机在出厂时通常用文字(中文)或符号标明电机转动方向，正转电机标有"CW”或不标注，反转电机标有“CCW”字样，有的电机没有贴标签，但电机外壳上有“C”字喷印或钢印的为反转电机，无字标的为正转电机。还可以加额定电压观察电机转动方向来判断，顺时针转动者为正向电机。若手动的电机与原电机转向不一致，不能将两线对调使用。这是因为电子稳速电机的电源是经过调速电路后才接到电刷上的，如简单地对调两外接线，电机将不转或转动无力。正确处理方法是：打开电机后盖，将电子调速板焊下，再将电机与调速板的两根连线对调才行：对于离心稳速电机，对调接线虽能改变转向，但不少电机将消火花电容装在壳内，这样会使电解电容接反向电压，容易造成电容快速升温或爆裂，也是不允许的。正确处理方法是：打开机壳，将调速板接到转子线圈上的两线对调，再将消火花电解电容正、负极对调一下即可。