畢業(yè)設(shè)計——直流電機的裝配工藝分析

1、 直流電機的裝配工藝分析系 部： 精密制造系 學生姓名： 陳 維 專業(yè)班級： 數(shù) 控 11C1 班 學 號： 111021104 指導教師： 屠春娟 2014年 4月 20 日聲 明本人所呈交的直流電機的裝配工藝分析 是我在指導教師的指導和查閱相關(guān)著作下獨立進行分析研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 【摘要】直流電機是定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機，它能實現(xiàn)直流電能和機械能互相轉(zhuǎn)換。當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉(zhuǎn)換為機械能；作發(fā)電

2、機運行時是直流發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。直流電機里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過轉(zhuǎn)子上的線圈產(chǎn)生安培力，當轉(zhuǎn)子上的線圈與磁場平行時，再繼續(xù)轉(zhuǎn)受到的磁場方向?qū)⒏淖?，因此此時轉(zhuǎn)子末端的電刷跟轉(zhuǎn)換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變，所以電機能保持一個方向轉(zhuǎn)動。本課題以直流電機為研究對象，主要分析直流電機的工作原理及裝配工藝，內(nèi)容包括：直流電機的結(jié)構(gòu)介紹、工作原理分析、裝配工藝及所涉及參數(shù)、在實際裝配中所使用的各種裝配工具、在實際裝配過程中所使用的技巧及常見問題與解決方案。【關(guān)鍵詞】：直流電機； 工作原理；裝配工藝； 目錄 引言1一、直流電機基本結(jié)構(gòu)2二、直流電機的工作原理

3、2三、直流電機的裝配3（一）前端蓋3（二）后端蓋4（四）轉(zhuǎn)子5（五）裝配9（六）檢測11總結(jié)13參考文獻14謝辭15引言直流電機是實現(xiàn)直流電能與機械能之間相互轉(zhuǎn)換的電力機械，按照用途可以分為直流電動機和直流發(fā)電機兩類。其中將機械能轉(zhuǎn)換成直流電能的電機稱為直流發(fā)電機。由于直流電動機具有良好的啟動和調(diào)速性能，常應(yīng)用于對啟動和調(diào)速有較高要求的場合，如大型可逆式軋鋼機、礦井卷揚機、賓館高速電梯、龍門刨床、電力機車、內(nèi)燃機車、城市電車、地鐵列車、電動自行車、造紙和印刷機械、船舶機械、大型精密機床和大型起重機等生產(chǎn)機械中，如下圖所示。直流電動機與交流電動機相比，具有優(yōu)良的調(diào)速性能和啟動性能。直流電動機具有

4、寬廣的調(diào)速范圍，平滑的無級調(diào)速特性，可實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)；過載能力大，能承受頻繁的沖擊負載；能滿足自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中各種特殊運行的要求。而直流發(fā)電機則能提供無脈動的大功率直流電源，且輸出電壓可以精確地調(diào)節(jié)和控制。本課題以直流電機為研究對象，主要分析直流電機的工作原理及裝配工藝，內(nèi)容包括：直流電機的結(jié)構(gòu)介紹、工作原理分析、裝配工藝及所涉及參數(shù)、在實際裝配中所使用的各種裝配工具、在實際裝配過程中所使用的技巧及常見問題與解決方案。本課題來源于歐邦精密電機有限公司，歐邦電機生產(chǎn)的直流電機有多種不同的型號，其中以用于掃地機的80電機最受其他各大生產(chǎn)廠家的青睞，于是本課題就以此型號電機來簡單

5、的說明一下直流電機的工作原理和裝配工藝的分析。1一、直流電機基本結(jié)構(gòu) 本課題研究的對象是直流電機，如圖1-1所示。直流電機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。1.定子定子由磁瓦、電刷裝置、機殼和端蓋組成，是電機的可見部分，如圖1-1所示。其中磁瓦粘合在機殼上，作用是產(chǎn)生恒定的磁場與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電場相互作用以帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。電刷裝置安裝在后端蓋兩側(cè)，作用是與換向器配合，完成直流與交流的互換，機座和端蓋則起支撐和固定作用。2.轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子的的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)機電能量的轉(zhuǎn)換，它主要包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸片、漆包線繞組以及換向器。圖1-1直流電機二、直流電機的工作原理直流電機中有許多個線圈牢固地嵌在轉(zhuǎn)子

6、鐵芯槽中，當導體中通過電流，在磁場中因受力而轉(zhuǎn)動，就帶動整個轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這就是直流電動機的基本工作原理。要使轉(zhuǎn)子按照一定的方向旋轉(zhuǎn)，關(guān)鍵問題是當導體從一個磁極范圍內(nèi)轉(zhuǎn)到另一個異性磁極范圍內(nèi)時（也就是導體經(jīng)過中性面后），導體中電流的方向也要同時改變。換向器和電刷就是完成這個任務(wù)的裝置。在直流發(fā)電機中，換向器和電刷的任務(wù)是把線圈中的交流電變?yōu)橹绷麟娤蛲廨敵?，而在直流電動機中，則用換向器和電刷把輸入的直流電變?yōu)榫€圈中的交流電?？梢姄Q向器和電刷是直流電機中不可缺少的關(guān)鍵部件。3、 直流電機的裝配直流電機的裝配主要包括前、后端蓋的后期加工、機殼與磁瓦的粘合、轉(zhuǎn)子的加工以及組裝等工序，以下是針對直流電機各工

7、序的加工裝配方法以及注意事項進行簡單敘述，首先是前端蓋的后期加工。（一）前端蓋的裝配前端蓋如圖3-1所示，四角有四個6的通孔，其內(nèi)是與機殼相配的環(huán)，兩側(cè)是用于打進連接整個電機的5螺桿孔，內(nèi)圈則是24的軸承孔以及18的油封孔。圖3-1 前端蓋前端蓋的后期加工由我們小組完成，步驟如下：1.塞入油封，油封的作用是防止齒輪箱中潤滑油在轉(zhuǎn)子的帶動下流入電機導致電機短路等問題。這里要注意油封是否完整的塞入油封孔，不符合要求除了會導致漏油以外還將導致整個孔的伸縮距離縮小以致軸承卡死，使整個電機無法正常運轉(zhuǎn)。2.放入24彈片，彈片只需平穩(wěn)的放進去就可以了，一般不會出錯。彈片的存在是為了給轉(zhuǎn)子留下足夠的伸縮距離

8、，一旦彈片與軸承卡死，會使轉(zhuǎn)子與前后端蓋的活動距離過大或過小，活動距離過大會使整個電機不夠穩(wěn)定而引發(fā)一系列問題，過小則會造成轉(zhuǎn)子卡死，使電機不能正常運轉(zhuǎn)，電機不合格。如果是這樣引發(fā)的電機通電后無法轉(zhuǎn)動則需要將電機整個拆開重新裝配。3.按進軸承，為了防止裝配時軸承漏出，軸承一般與軸承孔一樣大，這里需要先將軸承放平，然后用力按進，不放平軸承會導致軸承卡住按不進去，這時就需要將軸承敲出，重新來過。軸承的作用是固定轉(zhuǎn)子，讓轉(zhuǎn)子在安全的位置轉(zhuǎn)動。而軸承的按入必須按照要求進行，強行壓入會使軸承損壞，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，造成噪音過大等問題。（二）后端蓋的裝配后端蓋的后期加工過程如下：1. 裝入刷盒（圖3-2中兩

9、側(cè)黑色柱體與矩形銅以及銅片），先將刷盒放進兩側(cè)的刷盒孔內(nèi)，因為精度原因，有時需要用到壓機才能將刷盒壓入，壓入后用螺絲刀打進兩顆M5螺絲以固定刷盒。完成后將銅片掰到如圖所示位置。2.在引線孔內(nèi)塞入引線套，引線套由軟塑膠制成，作用是避免引線與后端蓋直接接觸，保護引線不易損壞。3.穿入引線，這里要注意不能將引線套帶出，一般采用旋轉(zhuǎn)推進的方法即黑粗線一邊轉(zhuǎn)動一邊向內(nèi)推進，之后將剝好的藍黑線分別穿入兩側(cè)刷盒銅片孔內(nèi)（兩條線穿入的刷盒銅片如圖所示），最后點焊引線銅片，確保引線銅片不會脫落且將銅片掰到指定位置后不會有點焊錫碰到端蓋，藍黑線穿入的銅片以及最終位置如圖所示，一般黑線穿入遠離引線孔的銅片內(nèi)，同時檢

10、查黑線是否遮住螺桿孔，以及后端蓋是否干凈無異物。4.按進軸承，這里的軸承同樣用于固定轉(zhuǎn)子同時為轉(zhuǎn)子提供轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子能夠正常轉(zhuǎn)動，方法與前端蓋按軸承方法相同。圖3-2 后端蓋（三）機殼的裝配機殼作為電機的主體，工藝簡單，但裝配起來卻比較繁瑣，裝配步驟如下：1首先將機殼放到如圖3-3所示的工裝上，工裝的左右是固定機殼與磁瓦的位置，兩側(cè)有兩塊凸起，其他部分則是凹進去的。2.機殼放平以后用AB膠涂抹圖中右上角的磁瓦，這里要注意的是磁瓦上膠水要全部抹勻，不能有遺漏，遺漏會使磁瓦與機殼相接觸的面留有氣隙導致機殼與磁瓦不能緊密貼合，使磁瓦易脫離機殼。3.將涂好膠水的磁瓦分別放入機殼內(nèi)，工裝上下凹的部分。用力按

11、住磁瓦中間位置，帶動磁瓦上下貼合機殼滑動。兩片磁瓦都這樣滑動幾次之后進行下一步。4.在兩片磁瓦中留下的空間里敲進卡片用來固定磁瓦，卡片的主要作用是方便裝配時螺桿能夠更容易找準位置。同時也讓我們在膠水未干的情況下可以將機殼取下來而不至于磁瓦脫落，增加工作效率。5.將機殼從工裝上脫離，在磁瓦上做好標記后放到充磁機上充磁，這樣可以讓磁瓦充滿磁性，能夠產(chǎn)生磁場。圖3-3 機殼與工裝、磁瓦、卡片（四）轉(zhuǎn)子的裝配轉(zhuǎn)子的加工工藝最為復雜，包括了轉(zhuǎn)軸片的壓鑄、防止短路的插片套管以及纏繞漆包線等。裝配過程如下：1.首先是轉(zhuǎn)軸片的壓鑄，如圖3-4所示，因為這類電機需求較大，公司為這類電機準備了專門的轉(zhuǎn)軸片，即只需

12、要將準備好的轉(zhuǎn)軸片放到特定的工裝上固定好，插入轉(zhuǎn)軸，再放到壓鑄機上壓鑄即成。轉(zhuǎn)軸片兩端一般各有兩片膠片，其作用是阻隔漆包線與轉(zhuǎn)軸片接觸造成短路。2.插入紙片與套管，如圖3-5所示，紙片的作用是與轉(zhuǎn)軸片兩端的膠片組合隔斷轉(zhuǎn)軸片與漆包線，防止短路。紙片要求一般比轉(zhuǎn)軸片與膠片總長度高0.5mm,這樣既可以避免轉(zhuǎn)軸片露出與漆包線接觸也可以不影響到后面的纏繞漆包線。套管作用是防止轉(zhuǎn)軸與漆包線接觸造成短路，套管完成后應(yīng)該略短于軸承位（類似圖中兩端紅片內(nèi)側(cè)黑色槽位置）。如果套管過長，會導致占用軸承位使軸承卡死，過短則可能在纏繞漆包線過程中使漆包線壓下套管從而造成轉(zhuǎn)軸與漆包線接觸而短路。圖3-4 轉(zhuǎn)軸片的壓鑄

13、圖3-5 插紙片圖3-6 壓換向器3. 壓換向器，如圖3-6所示。換向器的作用是產(chǎn)生附加磁場，使電機能夠換向。這里選擇的是M38的24角換向器。具體方法是先將換向器放入適合的工裝內(nèi)，將轉(zhuǎn)子沿卡槽插入，放置到壓機上合適位置，壓至合適位置。全部完成后則可纏繞漆包線。圖3-7 纏繞漆包線4.纏繞漆包線后，即是主磁極，主磁極總是成對的，并按N極和S極交替排列。繞線有專用的繞線機，將轉(zhuǎn)子放到特制的工裝中，轉(zhuǎn)軸片槽位對準兩邊以方便漆包線纏繞，按一定的順序在換向器上拉好漆包線，啟動機器，漆包線自動纏繞，然后調(diào)整轉(zhuǎn)子，重復纏繞，直到所有的轉(zhuǎn)軸槽內(nèi)都纏好漆包線。當然在纏繞前需選擇漆包線規(guī)格與纏繞次數(shù)及圈數(shù)，這些

14、影響到最后電機的轉(zhuǎn)速、功率、以及電壓等。纏繞漆包線后如圖3-7所示。5. 換向器點焊，纏好漆包線的轉(zhuǎn)子還需要將換向器的24角全部貼合到換向器主體上才算基本完成，這里需要將轉(zhuǎn)子裝到點焊機上點焊，點焊頭接通電流能瞬間產(chǎn)生靠近一千攝氏度的高溫，足以在點焊頭壓下角的時候使角融化粘合到換向器主體上，旁邊的出氣口則負責冷卻。全部點好后需要檢測轉(zhuǎn)子是否短路。6. 短路檢測使用的是耐壓測試機，火線與零線分別接觸轉(zhuǎn)軸與換向器，機器鳴叫即短路，無聲響則可以進行最后一步，換向器的車削。7. 換向器的車削在粗精車機上進行，目的是將換向器與碳刷接觸部分車削的光滑，減小轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時與碳刷摩擦的噪音。方法一般是粗車刀先車削到

15、換向器表面，然后由精車刀車削，由于這里對精度要求極高，所以要盡可能控制車削量越小越好，如一次不能完成則需要多次調(diào)整刀具多次車削，直到換向器表面符合要求為止，如圖3-8所示。最后打磨換向器，轉(zhuǎn)子制作完成。轉(zhuǎn)子裝配后如圖3-9所示。圖3-8 換向器粗精車圖3-9 轉(zhuǎn)子（5） 直流電機裝配1. 首先將轉(zhuǎn)子換向器一端對準軸承中心孔壓進后端蓋中，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子看是否能夠轉(zhuǎn)動。如圖3-10所示。圖3-10 轉(zhuǎn)子插入后端蓋2. 套上機殼，因為此時機殼內(nèi)一對磁瓦已經(jīng)具有磁性，在套機殼時需同時按住轉(zhuǎn)子以防止磁瓦將轉(zhuǎn)子吸出。磁瓦的具體位置以標記和后端蓋為準，一般充磁時做記號的那片磁瓦靠近引線一端，同時卡片中心對準后端蓋

16、螺桿孔。如圖3-11所示。圖3-11套入機殼圖3-12 電刷裝置（碳刷帽、碳刷、刷盒）3. 蓋上前端蓋，在這個過程中要防止因為軸承孔太松造成的軸承脫落。同時前端蓋的螺桿孔對準后端蓋螺桿孔，進行位置上的微調(diào)。穿進螺桿，打緊，機殼主體完成。4.碳刷的安裝，碳刷主要由碳刷片、彈簧、銅絞線以及碳刷組成，如圖 ，首先將銅絞線卡到碳刷片的卡槽中，按要求將碳刷放進刷盒內(nèi)，用一字螺絲刀壓緊，蓋上刷盒蓋，用螺絲刀擰緊。如果不能順利擰緊，則說明碳刷沒有放好就需要重新來過，如圖3-12所示。碳刷安裝完成以后整個電機也就完成了，接下來則需要進行檢測。（六）檢測調(diào)整電源電壓到指定電壓，將裝好的電機接到電源上，如圖3-1

17、3所示。打開開關(guān)，正反方向讓電機旋轉(zhuǎn)，觀察示波器波形是否過長，過長則不合格。再聽電機旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的噪音，過大則不合格。最后用耐壓測試機的火線與零線分別接電機引線與端蓋，鳴叫則表示電機短路不合格。全部合格則電機完成裝配，有一項不合格則需進行一些簡單的修理，下面就簡單介紹一些簡單問題的修理。圖3-13 電源1.示波器波形過長說明電流不穩(wěn)定，是繞線存在問題，一般這種情況需要將纏繞的漆包線全部拆除重新纏繞漆包線，而這個過程比較繁瑣，考慮效益我們一般選擇報廢轉(zhuǎn)子，進而重新選擇一個備用轉(zhuǎn)子重新裝配。2.噪音過大可能的原因有三種，一是碳刷安裝不夠規(guī)范，這時只需將碳刷拆開重新安裝即可。二是安裝碳刷時選用了不合格

18、的碳刷，即碳刷與換向器相觸的圓弧不符合規(guī)格要求，這時可以選擇打磨碳刷或者更換合乎規(guī)范的碳刷。三是換向器車削時精車刀車削量過大造成的換向器表面不平滑，這時需要將整個電機拆開，將轉(zhuǎn)子拿到粗精車機上再次車削。3.電機短路的可能情況有三種，第一種情況是刷盒上銅片掰動的距離過大導致引線接觸到后端蓋而引發(fā)的短路，這時選擇的做法是將銅片撥到指定位置。第二種情況是在剪線時失誤導致引線內(nèi)銅線暴露接觸到機殼或者后端蓋，這時的做法是更換后端蓋，同時將更換下來的后端蓋上破損的引線更換掉。第三種情況則是轉(zhuǎn)子短路，由于車削的問題是可能造成轉(zhuǎn)子在車削前后短路情況不一樣的，同樣考慮效益問題這里轉(zhuǎn)子直接報廢，更換轉(zhuǎn)子重新裝配。

19、總結(jié)從開始工作到如今已快一年光景，從一開始剛離開校園時青澀的菜鳥成長為一個合格的直流電機裝配員，我經(jīng)歷了這上述的每一步。寫畢業(yè)論文查找資料我才了解到自己做的電機也應(yīng)用在了生活中的方方面面，初步了解了它的原理，在工作中一步步了解它的結(jié)構(gòu)，在校外指導老師的教導下一步步成長，學習端蓋、機殼、轉(zhuǎn)子的制作，最后整個電機的裝配，犯過很多的錯誤，甚至有過屢教不改的壞習慣，老師也一直不停的提醒我，一刻不停的教導我，讓我做得更好。歐邦電機的工作是我第一份正式的工作，在這里我學到太多，不止于工作的技能。后端蓋的按軸承，雖然看上去一份很簡單的工作，但只有做起來才知道只是差一點也可能需要你付出更大的努力才能將軸承放到你想放的位置。這告訴我只有方法和方向都是對的才可能盡快完成自己的目標。電機裝配最后的檢測工作一直都是歐陽完成的，他堅持這份工作有多久我并不清楚，我只知道他對