菜鸟分享-直流有刷电机换向器特殊结构的观察与猜想

jsycwnw

事出偶然，时间跨度长。发现早，直到近日才确认帖文换向器具有特殊结构，分享一下。菜鸟无畏，高手指正！




杀电机见分晓

坏成这样，业余只能弃修了

照例看看转子

发现异样，但不敢确认。存疑吧，好在没扔

天气渐热，又惦记起这个灯扇了

大喜过望

莫非天意

量电阻，比对看看功率是否够

结果差别太大（尽管含接触电阻），必须拆了，再捡合用的凑一


刚拆开粗看，氧化、油污层覆盖的换向器片上，也有貌似的沟痕

擦净一看楞了，仅有些模糊的磨痕，并没有原配电机转子换向器片上那样的深而规整的环形沟槽

原来对沟槽来历就存疑，一时兴起拿近端详。确认电刷不可能磨出规整的环形槽；同时薄如蝉翼的电刷，也根本不可能磨出大于自身厚度的环形深槽

再仔细看，发现当前换向器片上的槽尾（按转子设计转向，电刷接触环槽先、后顺序描述）缺失一块，露出下方的塑料绝缘衬套。莫非制造缺陷？转动换向器把3片认真看了一下，金属槽段都在同样的位置缺一块。结论只能是，换向器上的环形槽，以及外端金属深槽三段的尾部缺失只能是特殊设计。

为了证明我的观察不假，现按换向器片接触电刷的先后顺序（扇叶正确转动方向），标记相邻换向器片缝隙处，逐一展示给坛友确认







到此，这个换向器的环槽是特殊设计，而非磨损，相信没有争议了吧？！虽然可能很多电刷都是3爪式，但与此种换向器匹配的3爪，就有了特别的意义，所以前帖二凑一修电机的文中，特别强调了要检查刷爪入槽的吻合情况，否则辜负了设计师用心的事小，很可能影响到电机输出功率（容后讨论）

这是另一侧电刷的外刷爪，在转子转动到特定位置时，与换向器片的接触情况。

总结一下观察的结论：有刷电机的转动原理大家都懂，无非是用整流子结构，适时切换通电绕组及通电绕组的电流方向，形成所谓旋转磁场与固定外磁场作用，产生切向推力推动转子转动。普通有刷电机，转子的某个通电绕组的磁极，只有当运行到与外部固定磁场的异性磁极几乎正对（推动转子转动的切向分力接近为0）时，才被电刷接触点跨绝缘缝隙、短路相邻换向器片而失去磁场，同时形成新的、维持转子继续转动的电磁磁极分布。下图列举了电机运行中几个关键点的情况供大家理解（A绕组因数匝数被拆去，请视为存在！）

讨论中的换向器，具有特殊设计的槽结构，适配了对应的平行多爪电刷后，能将这个短路的时间点提前，而不改变短路结束时间，相当于也延长了对应绕组的被短路时间。

最近很忙，以上帖文是断续发布完成的。以上观察如果不成立，抱歉无心浪费了大家的时间。可如果是真的，那意味着什么呢？本来观察后有些猜想，现在根据跟帖的情况看，已无必要了，就当胡思乱想自己吞了。

高手误入是我的错，耽误你们干正事了，见谅！

bxp2001

研究精神可嘉，称得上 格物致知

lwf2001

厉害   电机换向逻辑都给分析的很清楚

159187046

楼主真仔细，个人认为，换向器是在大电流下冒火花损坏的。

白发老头

详细，还没注意过换向器上缺一块的。

cc龙的传人

其实就是接触打火损坏的。看痕迹也知道了，不是加工形成的痕迹。拆过几十个这种电机，新点的几乎没有槽，旧点的槽有深有浅。从成本上来说也不可能加工到这么细致。

拆机专家123

优秀文章 谢谢分享

qq100150571

。。楼主想多了，很简单要这么设计不如增加碳刷延长的寿命。

sjz8968213

以前的随身听上就是这种电机 我有好多 换无刷吧

迈克老狼

工匠的精神了啊 分析的这么深入

lmy2003

电刷3个叉都是电气相通的，先接触后接触没有区别

lookball

那个狗艹，哦不，是沟槽，是电刷磨断了后只有末端接触换向器，因为接触面很小，在转到换向器间隙和换向器之间重复通断，所以会打火，很快换向器就烧出沟槽了，同时电刷末端也逐渐烧短，最后完全烧断就不转了。

sea圆

这是小马拉大车造成的！换向器承受了不应该承受的高电压，大电流，提前结束了它的寿命。其实这种换向器的寿命比那种碳刷的寿命要长很多，只是过不了大电流。

jsycwnw

159187046 发表于 2019-5-3 19:55
楼主真仔细，个人认为，换向器是在大电流下冒火花损坏的。

环槽规整，槽底部光洁、镀层完好，敢问使用条件下的电火花，是怎么做到的？鬼斧神工

阿伟

长篇大论也是白费功夫。这种电机拆掉的不止100个，那3道槽就是电刷磨出来的。你能想象断掉的电刷摩擦和电蚀能力有多强吗？:lol:

jsycwnw

阿伟 发表于 2019-5-4 14:59
长篇大论也是白费功夫。这种电机拆掉的不止100个，那3道槽就是电刷磨出来的。你能想象断掉的电刷摩擦和电蚀 ...

做过几天机械工，见过模具浸油脉冲电火花切削加工，我能想象到电蚀的威力有多大。可离开火花能量大小，讨论火花的危害的可能性，有实践意义吗？
抱歉，我确实想象不出使用条件下，电蚀的表面能光洁、规整；另外，火花放电走捷径是常识，而电刷触点距离外槽3段槽底的尾部，相比槽口和缝隙边沿要远得多，为什么蚀底不蚀口，蚀远不蚀近？而且3段金属槽底的尾部，还被蚀缺得惊人的一致，包括形状、大小，和清晰、平整的缺面。
帖题菜鸟分享，纯属老白的观察和猜想，这是我的权利，意在期望获得高手的专业理论指点。谁都知道并不代表真理，也不影响你传播真理，以正视听。所以有话好好说，最好是具有建设性，再不济呵呵、无视飘过也行。服人的是道理，其权威性不是来自你拆过多少个，如果按照你的逻辑，那我就不如直接去废品收购站求知了，相信你也不会认同这个推理结果吧？！

许少斌

那些凹槽就是电刷磨损出来的。因为电刷的材质比换相片的材质要硬，所以他会先磨损较软的一方。然后你说的缺口是因为打火的原因。

温力口

谢谢分享。为大锅工匠精神点赞！为大婶的探索精神点赞！虽然我不认同大婶的观点。。。。。

jsycwnw

cc龙的传人 发表于 2019-5-3 21:01
其实就是接触打火损坏的。看痕迹也知道了，不是加工形成的痕迹。拆过几十个这种电机，新点的几乎没有槽，旧 ...

就事论事，存在即有原因，不涉及成本-工艺精度比等经济问题。
要么就是火花蚀损无疑，能用打火完美解释观察到的所有结构现象。比如，槽底光洁、镀层还在，不符合火花蚀损特征；火花放电是走捷径，为什么近处的换向片缝隙边沿和槽口不蚀，偏偏去蚀损远处槽底尾部的一小截，不但被蚀损部分形状规整，而且3个换向片被蚀缺的大小、形态、位置还惊人的一致。
要么就是确实存在一种异构，老老实实用科学态度认识它，试图解读它的设计思想。
我不怀疑你见多识广，但你毕竟不是真理化身，拿什么证明你这次看的一定是真理？就凭看得多吗

jsycwnw

qq100150571 发表于 2019-5-3 21:54
。。楼主想多了，很简单要这么设计不如增加碳刷延长的寿命。

不是比较哪种设计耐用或经济。
老白没基础，有点观察难免求助论坛高手指点，不帮也罢。
要么，火花蚀损理论能完美解释我观察到的所有现象，证明我想偏了。
要么，对真实存在的东西，持有基本的科学态度，提出自己独到的见解，提升自己，照亮别人。