CN101714736A - 一种对有刷电机的轴和换向器表面质量进行评定的方法 - Google Patents

Abstract

一种对有刷电机的轴和换向器表面质量进行评定的方法，可以替代目前常用的圆度仪。利用高精度位移传感器获取微弱的位移信号，配合专用测试模块，将传感器位移信号转换成国际公认的长度位移量。做为一种专用设备，其效率和方便程度要远远好于圆度仪。主要应用在电机制造厂家的对电机转子换向器精车后的质量评定，可以帮助生产厂家对产品质量进行全方位的控制。

Description

一种对有刷电机的轴和换向器表面质量进行评定的方法

技术领域

本发明是一种对有刷电机的轴和换向器表面质量进行评定的方法，主要应用在电机制造厂家对电机电枢转子换向器精车后的质量评定，可以帮助生产厂家对产品质量进行全方位的控制。

技术背景

有刷电机由于其制造技术成熟、性能优越、使用方便等特点，在家用电器、工业制造、航空航天等领域得到了大量的应用。由于其本身设计、结构的原因，需要对通过电机电枢中的电流进行换向。由于电机电流换向时是在电机高速运转的情况下，因此对电机电流进行换向用的换向器、及安装换向器的轴的质量，直接影响电机的寿命和品质。其中，转子换向器表面质量和轴的平直度，直接影响电机的换向火花、振动、电磁噪声等性能指标。目前，电机生产厂家对转子轴和换向器进行测试评定大多采用圆度仪，而国外则采用专门的测试仪。使用圆度仪测试时，由于圆度仪是垂直单端装夹，所以，其装夹工装的误差和其工作时的工件回转误差，也就是工装的不平度和不同心度，不可避免的进入测试系统，从而给测试带来不准确性。圆度仪主要是用来分析圆状物体在圆周上制造偏差，不能直观的给出电机换向器每一片的制造偏差，测试结果不直观，测试速度慢。由于圆度仪结构上的问题，导致其测试调整工装的程序很繁琐，不能适应现代化的大规模的生产需要。本发明使用专门设计的工装和测试程序，较好的解决了生产中存在的设备调试时间长、测试效果不直观等问题，使对电机轴的测试和换向器表面质量的评定变得简便快捷。

发明内容

为克服目前在电机轴和换向器测试中，存在不是使用专用设备，测试调试时间长，误差较大的问题，本发明利用高精度位移传感器，专门测试转换模块和专用工装，组成专用的电机轴和换向器的表面质量测试设备。利用高精度位移传感器在零点附近很好的线性和灵敏度，可以将电机轴和换向器的微小变化反应出来。通过专门的测试模块，将位移传感器的位移信号，用显示器直观的再现出来，并且可以计量和校核。利用本发明，可以测试和检查的项目包括：电机轴的不直度、电机换向器上每一片的三角差异(最高点和最低点)、每两邻两片的阶差异、换向器上换向片一周范围内的最大差异、真圆度及换向器的直径。

本发明和目前现在使用的圆度仪的主要区别在于测试的侧重点不同，圆度仪是用角度传感器配合位移传感器对被测物在圆周方向上的差异进行测量。由于圆度仪采用的工装是垂直装夹，存在不平度和不同心度误差，并且不可完全消除。圆度仪不能直观的对每一片的差异情况进行直观的描述，不能显示每片的具体差异情况。

本发明可以显示和测量电机轴和换向器的综合误差，由于“V”形支架选用钢性很好的材料，在测试中不存在变形，其在测试过程中是固定不动的，其制造误差不会叠加到测试中，并且电机轴的装夹位置是电机装配好时的轴承位置，所以评定的是电机轴和换向器的最终实际真实状态。因此本发明使测试结果可以更加接近被测物体的真实状态。

要解决的技术问题

根据高精度位移传感器在微小位移时，信号比较小，容易受到干扰的情况。要对测量电路的增益进行有效的提高，达到不但能很好不失真的对信号进行放大，还要有效去除各种干扰对测量带来的不利影响。首先，要对电源的噪声进行有效遏制，不能让电源的噪声影响到测量结果。第二，对测量放大模块进行防干扰设计，对高频信号的处理采用专门的处理方法，尤其在硬件设计上对其进行特殊处理。由于是高精度测量，对测量结果的重复性、线性的要求很高，所以在电路采样和数模转换设计上要做专门处理。

考虑到此项目的测量是高精度测试，所以工装的设计就显得很重要。本发明的工装，是专门配合此方案的设计。在电机轴的支撑方向上能够做到沿轴向任意调节，保证了测试时装夹的位置就是电机的轴承位置。这样才能更加直观、实际的把电机真正运行时的状态表现出来。

有益效果

使用本发明可以对电机的轴和换向器的综合情况进行判断，不但可以节约设备的投资，也可以使测试的时间大为缩短。在精度上完全可以达到同类进口设备水平，为企业节省宝贵的资金。

具体实施方式

实施的主体由测试工装和专门测试转换模块组成。

工装由转子驱动部分、传感器及调整支架、支撑“V”形架和底板组成。

测试转换模块由专用传感器信号处理模块和测试结果数据显示模块组成。

首先，利用轴向距离调整支架，确保电机“V”形块支撑在电机轴承的安装位置。调整驱动部分使皮带与电机轴线成锐角，并配合限位调整，使在皮带转动时，能够给轴一个固定方向的力，这个力迫使转子的轴和限位紧靠，从而保证测试过程中轴不发生轴向窜动。然后，放上被测转子。调整传感器支架，结合显示模块，使传感器的测头与可被测部位(电机换向器)可靠接触，并让传感器的测头基本位于处于“零点”位置。根据显示模块的提示，细调整传感器的水平调整机构和垂直调整机构，使传感器的测头位于其“零点”。然后，将测试模块中的各项参数上、下限值按工艺要求设定，进入自动测试模式，就可以正常使用了。

开始测试后，驱动部分的皮带带动电机转子转动，传感器测头就会在换向器表面滑动，将换向器表面的细微位移变化变成电信号送到测试模块，测试模块根据设定程序，将测试结果自动显示在屏幕上。由于此时轴的不平度位移是叠加在换向器表面位移上的，所以，轴的不平度也就同时会被检测出来。

将除去换向器槽内的数据点后，就可以得到，换向器表面除槽内点外所有的点的位移，根据这些点可以测试出换向器的真圆度。

由于驱动部分是恒速转动，所以，在对样品进行测试后，就可以利用测试完成的时间，对换向器的直径进行测量。

如测试结果超过设定数值，则设备会自动声光报警。

在附图中

图1是整个测试的示意。

图2是测试工装。1表示被测转子；2表示支撑“V”形架；3表示驱动部分；4表示传感器及调整支架；5表示工装底板

图3是传感器测头调整机构。6表示传感器支架；7表示传感器；8表示水平调整机构；9表示垂直调整机构

图4是转子放置位置调整机构。2表示支撑“V”形架；10表示轴向限位调整机构；11表示轴向距离调整支架。

Claims (7)

1.一种对有刷电机的轴和换向器表面质量进行评定的方法，包括电机轴的不平度和换向器的每一片的表面质量的三角差异，相邻两片之间的台阶差异，换向器一周方向上的所有换向片表面的最大差异，换向器的真圆度和直径的大小。

2.根据权利1的要求，其特征是利用高精度位移传感器，测出电机换向器每片上每相邻两点的位移差异。

3.根据权利1的要求，其特征是利用计算机和采样电路，对高精度位移传感器的位移信号进行处理，转换成国际通用的长度单位，便于分析。

4.根据权利1的要求，其特征是利用专用工装，对电机转子用“V”型架进行装夹，对高精度位移传感器进行装夹，并使高精度位移传感器能在垂直方向上的进行位移调节。

5.根据权利1的要求，其特征是利用专用工装，对高精度位移传感器进行水平方向的前、后和左、右四个方向上的调节。

6.根据权利1的要求，其特征是利用专用工装，用受控电机和皮带驱动被测电机转子转动。

7.根据权利1的要求，其特征是利用皮带和电机转子的夹角，产生在电机转子轴向上的分力，使电机转子在一个方向上持续受力，并通过定位使电机转子固定在一个相同的位置上进行测试。

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