电机风叶的有关知识.docx

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电机风叶的有关知识

电机风叶的有关知识

风叶

$g（r$u-R6N1P:

Z  H7F%Z一、风叶的叶片形式

7h/I7y:

?

4^（P#P    共六种，如下：

    其中，①②③式可归化为前弯式类，④⑤可归化为后弯式类，⑥为发散式，如下图：

二、各种叶片的特点及应用场合

1、前弯式类叶片特点：

k:

V.T7g#N0D1M!

a、叶片比较短小；

b、叶片间矩小；

c、叶片数多； 

d、噪音低；

e、压力低（即叶片对气体作功最大）；    

f、风量大； 

 h、效率低；

I、风叶的曲率半径小（如果大，效率更低）；

:

F2]8n"]8g5v4\"R2、后弯式叶片特点

+p'v:

K-O&j）`  a、叶片比较长；  

b、叶片间距适中；

c、叶片数适中； 

 d、噪音底；  

e、压力高；  

f、效率高； 

 h,  风量小；

I,  叶片的曲率半径大；

3、发散式叶片特点

a、叶片比较长；  

b、叶片间距适中；  

c、叶片数适中；  

d、噪音高；  

e、压力低；  

f、效率低；

5\4q,`2Y  m（I）Y,x2D4、不同叶片的应用场合,

• 前弯式叶片用于低压，转速不高的场合，如果需风量大，可将叶片数增多，亦可用于高速场合，如电刨；

• 后弯式叶片用于高压，转速较高的场合u2=c2mcosβ/2（c2mcosβ/2）2+gHtg∞），电动工具中叶片优先选用后弯式叶片;• 经向式叶片用于正反向旋转的电机;

:

A%}6S-]9?

9}三、叶片数的选择

  R%Z"[;A;T+~!

W• 根据风动理论：

叶片数的最值范围在18～24；

• 串接电机用风叶，其叶片数多为好，正常在20～26之间，如用前弯式叶片，要求大风量时，其叶片数最高可达38；

$?

#M5M7I9N"z&B7[• 用于强风冷却的电机（即工具效率低的），从噪音角度考虑，叶片数可少，最少可做成5～6处（如吹吸机），有的7～8，有的12～13片，如打草机、割草机等都比较低；

  N5G!

w+V7b!

t（d• 叶片数不能太多，太多空气噪音会大    fv=Nn/60（N为叶片数）

（^（M'h"X"q.^）d5X1I8F#l四、叶片的高度

• 用于50％效率的电机，对离心风扇而言，其高度5～8mm，对轴流风扇12～20mm；

• 用于强风冷却的电机，叶片的高度适当加大，视工具的工况而言；

五、叶片的厚度

6u（\  S-h;E:

T"^• 对于直径较小的风叶，转速低的，其厚度可薄些，一般：

上端：

1.2～1.5,下端:

1.5～1.8，转速大的，直径大的可适当加厚。

6v%G"P/w  i0y/b6`六、压力特点.

• 风扇外径压力高，内径压力低

• 低压风应从低压区进入高压区，进风时，风不得从高压区进入；

7h3B!

w:

a  ^9]'q0_9u+j• 压力大小为P=（W12-W22）/2g+（u22-u12）/2g（空气压力柱），其中，W1为入风口相对叶片的速度，W2为出风口空气相对叶片的速度，u1为入风口空气的牵年速度，u2为出风口空气的牵年速度。

  B"w$d5t5[七、叶片弯曲方向与电机的转向关系

+`"j,\.Q#y:

G• 离心风扇其叶片的弯曲方向与电机转向如图

（1）

• 轴流风扇其叶片弯曲方向根据下面判断方法确定：

当电机的转向为顺时针方向时（沿换向器向风扇看），其风扇的叶片弯曲方向为逆时针，反之，为顺时针。

八、叶片弯曲方向与风的流向关系

• 轴流风扇：

应严格按（七）项规定设计，否则，风的流向将改变（向后吹）；

5f0D!

J  @'R/~"~）{#Y8S#L• 离心风扇：

风叶的弯曲方向如反置的，风的流向不变，仅是风损变大；

.i4K.}&D#s  p*i九、离心风扇、轴流风扇特点

• 离心风扇噪音较大，轴流风扇噪音较小；

（O/X7e/w;I-T• 离心风扇效率较低，轴流风扇效率较高；

• 离心风扇风量较小，轴流风扇风量较大；

7W  p（n4D3l*z${  c*m• 离心风扇压力较高，轴流风扇压力较低

• 离心风扇用于小功率，轴流风扇用于大功率；

• 离心风扇用于低速，轴流风扇用于高速；

+j（u6y（G"Q$P4L#O"o;y十、风扇外径大小的确定

一、根据电机效率确定风扇外径，对于效率在50％的电机而言：

1、离心风扇其外径：

）h;c9N5N（l;r（S.\*}    a、对54、58、62（有的66）电机而言，其外径d=定子外径；

    b、对于73、电机而言，其外径d≤定子外径，一般来说，73电机而言，如需风量较大，电机有足够的磁场，风扇外径可以等于73；

4X8u4R!

?

*P7I7N9l#D    c、对85、95电机，风扇外径绝对小于定子外径；85电机不超出80，95电机不超出85；

    d、外径超出85的风扇，其强度要足够；

   e、确定风扇外径要考虑空气噪音，风扇直径越大，噪音越大，减小风扇直径10％，可减少噪音2-3dB；  

2、轴流风扇：

5`&A$r（W%|4c9u8A  其各电机其风扇外径≈定子外径，对于95电机而言，不超出95，正常90-93，且多用于金属材料制造；

二、对于强风冷却电机（小体积，大功率电机），其风扇  外径应根据工具的工况条件确定

  1、对于效率在30～40％的工具：

+D0N1T5O.t%Q/X  E   a、对于54、58、62而言，其风扇外径≈（1.3～1.5）定子外径；

b、对于73、85电机，其风扇外径≈（1.1～1.2）定子外径；

2`%D-R,|）S3s*L   c、对于95电机，其风扇直径≈（1～1.1）定子外径； 

2、对于效率在（10～20）％的工具：

2S2G:

X1u!

|-|  ^      a、对于54、58、62电机而言，其风扇外径≈（1.3～1.6）定子外径；

"H2M2r5R#@）l'V8v/i2J      b、对于大型号电机而言，电机定子外径可做成方型的，其风扇外径有的是定子外径的2倍。

对于这种工具事实上要搞清楚它的工况要求，观工具效率来定。

但其原则为：

如果需要大扭力的，风扇外径可以小些，如果扭力足够，风扇外径可大些。

'D4o0S#g4?

+E:

N*e风道

一、风口

      1、进风口面积≈（1.2～1.4）出风口面积，当然要视机体内部情况而定，如内部孔腔大，比例关系可降低；

      2、根据电动工具的安全要求，出风口的载面宽应小于6.5mm，正常取5.5mm；

@9q3w:

V-u:

z      3、出风口的长度不能太长L≈（50～70）mm，太长会使进出风乱向（在出风口处，一边进风，一边出风）；

      4、进风口应考虑其换向器的火花不被看见为原则，做成其百叶窗式，或直接开在端部；

.X!

?

#E'?

%D*{  z4t      5、进风口进风边缘应做成圆角，包括其拐弯处也应做圆角，这样可将风损减少；

      6、进风口处应考虑换向器的冷却；

      7、考虑换向器的冷却，可以将进风口做成两个进风口，一个用于冷却换向器，另一个用于冷却电机。

但此时风扇应做成两边均在叶片的风扇，确保两个压力区不受影响；如：

高速钻（电木铣、直流风扇）；如：

E03、E04电机风扇做成不够好。

9T;I0O-l）N4r.R0Q      8、出风口对准风扇，冷却效果好，但噪音较大，出风口与风扇位置相互错开为好，以降低噪音；

    9、离心风扇如需轴向进风，经向出风的，出风口应对准风扇叶片处，如因工具使用问题，需轴向出风的，应在结构上做个导风圆，且风扇外径与导风圈内径之间的距离较大，一般为4～5mm；以便让离心风扇从经向出来的风沿轴向流动，

6I2u9t,V;_7G+i5L二、定子与机壳间的风道

      1、定子与机壳间的风道间隙为2～3mm，如温升值有较大的余量，也可不设置风道；

%U2\"U  r（g$j      2、三相（单相）异步电机一般要设4mm以上的风道；

!

y0v）L/_6N*w三、挡风板（导风圈）

6E-s#n2~-\4c 1、对串接电机而言，挡风板到风扇端面的距离为2～2.5mm，过大会使空气在此处形成涡流，过小则加工工艺要求高；

 2、挡风板到定子绕组端部距离一般为2mm，当然挡风板如是金属应考虑6mm爬电距离；

8a/I,e+h,g  3、轴流风扇电机，如果定子铁心与机壳间留有风道，也应设置挡风板，且挡风板与风扇端面间距离应大些，一般6～8mm以上，有的大于10mm，无风道，可不用；当然，考虑成本及工具尺寸，可以为2-3mm.

  4、三相（单相）异步电机因转速n较低，风扇外径又受结构限制，风压较低，一般采用离心式风扇，为减少风阻，挡风板内孔一般为定子绕组端部最大内、外径的平均值，挡风板到定子绕组端部的距离不少于4mm；

3U:

A'],V  g5D*J   5、如挡风板内径有其它件如轴承，其挡风板内孔的外径应比转子外径大1～2mm或相等；一般应确保孔距6-10。

.M9G4[-|:

_/J风扇与导风圈或机壳之间的距离

$r7X8I  i*U*Y&q'e      风扇外径与导风圈或机壳之间的距离一般2～3mm，太小会有笛音，太大会有涡流。

.x3V#T2X%O0T-o吸尘风扇与吸尘通道

一、吸尘风扇

2a4e7O;[5V  c1f5e（T    1、吸尘室与冷却室最好隔离，这样可以提高吸尘效率，主要表现在防漏尘方面，根据以往经验：

隔离的可提高2倍；

6O8}.X&|%D,h:

\,g      2、根据1的要点：

吸尘风扇、冷却风扇最好做成两个；

D3O4?

"b5r8R$D5l      3、冷却风扇的大小是由工具效率而定的，已前述，吸尘风扇的大小是根据吸尘的效率确定的，一般不超出定子外径；

      4、冷却风扇的叶片数前已述，吸尘风扇的叶片数比冷却风扇的叶片数要少，主要考虑到叶片间距要大些，有利于尘土或草叶顺利通过，另冷却风扇的叶片数多，吸尘风扇的叶片数可以为冷却风扇的叶片数的2/3，当冷却风扇的叶片数少时，可以相等；

!

i6s2Y7x6P/u%m;[/R      5、叶片高度：

冷却风扇已述，吸尘风扇的叶片高度要视工具的工况，对工具的效率在30～40％或50％以上的，一般其高度与冷却的相当，但当两个风扇做成一个整体的，其高度最好比冷却要低些（为防漏尘），对于工具效率在10～20％的，主要考虑其压力的建立，其高度比冷却的高些；

    6、吸尘风扇的叶片形式与冷却相同，与风扇的转向与冷却判别方法相同；

-P*F*H"h,\$i#m#{6M'a0?

n;S&i7_（m%^8R二、吸尘通道

吸尘通道要考虑到吸尘的顺畅：

^

      1、涡壳的设计：

设计涡壳时应考虑吸尘风扇的出风方向，见图：

      2、进尘口：

最好让灰尘或草叶从底压区进入，如从叶片的正面进尘，进尘品的半径不应超出叶片的内、外半径和的一半，如不从叶片的正面进尘，也应设法让进尘口延伸至底压区或叶片的内、外半径和的一半处，且进尘口大小也应考虑整个吸尘通道，吸尘通道至进尘口应做成逐变形的。

如做成长方形：

出尘口的宽度B≤（1/2～1/3）D（D为吸尘风扇直径），出尘口的高度h≤（1/3～1/4）B；如做成圆形的：

圆周形面积≈B×h；

碳刷与换向器表面摩擦之薄膜图

碳刷的选择！

碳刷与换向器表面摩擦之薄膜图

1良好情形：

!

E:

S%i2b$g.H浅色薄膜：

换向器表面薄膜均匀，表示电机及碳刷运行情况令人满意，薄膜颜色的深浅主要受薄膜厚度之影&v4A4O（h"G&o响，只要均匀即可。

%n%|3n5M*Y5_$T!

W  ]2良好情形：

'u2k%Y6_  R/Q6p:

k#~'^暗黑色薄膜表示换向器非常良好情况，薄膜颜色较图1深黑且相当均匀。

3尚可情形：

浅暗色片痕相错换向器并不是很好情形，根据经验得知电机长期在此种情况下连转结果尚令人满意。

其交错片数与电枢绕组有关，完全取决于每槽中的分绕组数。

&?

3\.~,a/e2X4不良情形：

条痕薄膜但换向器无磨耗经常是电机于低负载操作下，碳刷数目过多或碳刷材质不对。

空气与环境状况亦是重要因素。

5不良情形：

5j5x（E3]/K"B-h+B.p不均匀薄膜不同密度与形状的欠调和颜色。

换向器在不干净或不正常的物理性状况造成。

"X7G6_  ]2Y:

j（L/b:

P'w6不良情形：

-V7k4W$y0I#B带有黑区只薄膜黑区可能是偶发的或有规则的分布，其原因可能是换向器欠真圆或是由于振动或是设备操作，轴承。

连接器等缺陷造成。

7不良情形：

._;[#q6I,z$A%J4D1P9}换向器车修不良换向片的前后缘比中间部分低造成，这种情形换向器须做进一步保养。

8不良情形：

7]  s7]5?

6s9K换向器车修不良换向片的中间部分比前后缘低，造成这种情形换向器须做进一步保养。

8J8|6]3U6n（m0Z'|-i）C8W2{3_9不良情形：

:

z2m'@,\,O!

u  ]条痕薄膜且换向器磨耗比例图1更严重的情形，碳刷材质，电机之操作和工作环境的不适当均会引起这种现象，必须注意早期的改善和修正。

&R4@8X/p&R（h"Y;{"[（x&}10不良情形：

*X;C'~:

N4x!

j8x3n8s2倍极距之图纹换向器表面产生有规则之2倍极距的暗色图纹,表示电枢故障,可是在线圈、升压片，均压线圈之连接处有缺陷

%e,a/M,Q9W11不良情形：

碳刷接触斑点电机长期存放碳刷在固定位置所致,亦可能因电机长时间的卡机情况所致。

&U'I6f/O7i7B$L#Z12不良情形：

换向片边缘燃损造成高云母图例表示换向器每槽均是高云母也可能只有一片发生。

高换向片或低换向片也会造成此种情况

9C-e,C$~%}13不良情形：

:

_（G.E9K2d不规则亮点造成原因与电机过负载及碳刷压力不足有关,碳刷火花在换向器表面产生不规则分布之斑点。

若不校正会在换向器上产生刻痕。

附件1良好情形

*D9C;X7],V!

k3

2良好情形：

0y$\（i,a5i8m

2f:

l$i（T-E4q3尚可情形：

.t）b*v（k#B7V/@$B

4不良情形：

.T:

Q*G  h.z2q5不良情形：

6不良情形：

K/h（z6}）f.B%O/~7不良情形：

5n  L4^&W9J4|%L  M7~8不良情形：

8\6L.v+k'@!

t%Z+Q

9不良情形：

3X$Y.v9t5k%s8c

0l0_4D.r'v;L,r10不良情形：

%y（g"]6f$k;X#|9\）x

0l5[9E!

T4~!

i*a11不良情形：

）S6W*p&@/|/u）c2U12不良情形：

#^1b5J.M）L;J8n/L2i*R13不良情形：

't*e;S0k"X*|8w

火花等级

电机国家标准GB755-87规定的火花等级如下表;

火花等级    

*r5]9M*n'^9x3N0b$|（}1级  

a.无火花    

b.换向器上没有黑痕及电刷没有灼痕

1—1/4级    

电刷边缘大部分有点状火花（约1/5至1/4刷边只有断续几点）  

1—1/2级    

a.电刷边缘大部分（大于1/2刷边）有连续的较稀的颗状火花    

b.换向器少年宫有黑痕，但不发展，用汽油擦其表面即能消失，同时在电刷表面有轻微灼痕,

2级    

a.电刷边缘全部或大部分有连续的，较密的颗粒火花，开始有断续的舌状火花    

b.换向器上有黑痕，用汽油不能擦除，同时电刷上有灼痕，如短时出现这一火花，换向器上不出现灼痕，电刷不烧焦或损坏

3E  A*?

#r.D1B3级    

a.电刷整个边缘有强烈的舌状火花，伴与爆裂的声音    

b.换向器黑痕较严重，用汽油不能擦除，同时电刷上有灼痕。

如在这一火花等级下短时运行，则换向器将出现灼痕，同时电刷将被烧焦或损坏

*l,m%q1_+d1l0M可以看出，GB755-87标准规定的火花等级，是用两种方法加以判别的，一是电刷下火花特征，即火花大小、亮度和密集程度；二是火花对换向器表面和电刷的损害程度。

  e0_$c*_9|,@在上述火花等级标准中可以看出，1级和1—1/4级是无害火花，1—1/2级火花虽然在换向器和电刷表面产生轻微灼痕，但仍允许长期运行，不致造成对电机的威胁，2级火花的电弧能量较大，会造成对换向器和电刷的灼伤，只允许在过载时短时出现，3级火花是危险火花，它能导致环火事故，不允许经常出现。

关于换向火花允许等级，国内各制造厂和使用单位，通常规定如下；从空载到额定负载，换向火花应不大于1—1/2级；在最大工作过载时，换向火花不应大于2级，这种规定实际上是认为1—1/2级以下的火花为无害火花，因此允许电机长期连续运行，2级火花是有害火花，只允许在过载时短时出现，3级火花则是十分危险的，有可能导致环火，不允许经常出现。

当支流电机采用晶闸管供电时，换向火花通常会比电池或机组供电大一些，原因是晶闸管供电电动机火花中含有交流分量，用眼睛观察到火花亮度虽然大一些但是实际上其电弧能量较小。

换向火花划分原则

保持电刷与换向器良好的工作状态，保持优良的换向性能是保证直流电机安全运行的重要条件，通常情况下，电机无火花运行（或微弱的无害火花下运行），换向器表面氧化膜均匀而有光泽，电刷与换向器磨损轻微等均可认为是良好的换向性能的表现，相反，强烈的换向火花，换向器表面氧化膜破坏或异常，电刷与换向器之间滑动接触不稳定，电刷与换向器的异常磨损等都是换向不良的症状，将直接威胁电机运行。

火花是电刷与换向器之间的电弧放电现象，是直流电机换向不良的最明显的标志，由于轻微的电刷火花释放能量微弱，不会构成对电机运行的危害，故称无害火花。

较强的火花其能量将破坏电刷与换向器之间的滑动接触，灼伤电刷镜面和换向器表面的氧化膜，使两者磨损增加，并造成恶性循环。

这种火花属有害火花，更有甚者，由于强烈的电刷火花使电刷磨道上空气游离，因电弧飞跃而导致环火事故对电机机造成巨大的损失，构成对直流电机运行的威胁，不同的换向火花对直流电机运行的影响和危害不同，为了确定换向火花对支流电机运行的影响和危害，必须划分火花等级。

换向火花是电刷和换向片脱离接触时换向元件中释放电磁能量，以电弧放电形式表现出来。

根据对换向火花研究表明，它是一种频谱广阔的电磁波，其频谱主要范围是30KHZ到1MHZ，换向火花的危害性应根据火花的能量来确定，而火花的亮度和电压则是火花能量的标志，可以作为评价换向火花的标准，但由于火花测量十分复杂和困难，因而通常都是以火花亮度、密集程度和大小作为划分火花的依据。

&D4L-A%m+V&z世界各国对于火花的划分标准各不相同，但是所有这些标准都是根据换向火花的亮度、密集程度、大小以及对电刷和换向器的损害表现，来划分换向器等级的，由于至今尚未有某种机器可精确测量换向等级，都是由观察者目视来决定的，因而不可避免的带有火花观察者的某些主观因素。

电动工具火花解决方法

当火花＞2级的时候,应该是带一点紫色并有红色的散火,更严重的是环火,具体的解决方法:

1、机壳与碳刷架的配合（用游标卡尺检查）

  a、两个碳刷架是否对称并在几何中心线上，经验值≤0.1mm；

.A"i"C-b$Q1G6A  G  b、碳刷架离换向器的距离单边在1.5-2mm之间；

+V3A  ^6n-C7V  c、碳刷与碳刷架配合间隙为0.1mm左右；

  `0S*N3n:

A"`/b"E9^2、转子的问题

  a、检查偏槽与绕线方法：

电钻、电圆锯、电刨类等看换向器端逆时针方向旋转的要采用反绕，正反转的采用超前1/3偏槽，单转

4C）H+}1I$T.^    的尽量超前换向0.5片换向器；修边机、角磨、切割机类等看换向器端顺时针方向旋转的要采用正绕；绕线看的方法：

2442绕法是转子转进绕线模的绕法为反绕，转子转出绕线模的绕法为正绕，三根单线的绕法（如是正绕），那应该是反绕的；如偏片换向器正绕，那应该是反绕；

3h:

f-E6E&J/L9b（q  b、检查有没有虚焊、短路现象；（电枢检查）

  c、换向器的跳动≤0.025mm，最好是用精车机，再看粗糙度，应该是表面看没有丝头，可以上磨床用干磨试验两只装配一下，或用

0k&Z2}/~5_%d$n#u  D%y    精车机试验两只装配一下，或用车床加金钢刀车，跳动要保证≤0.025mm（顶尖跳动要在0.015mm内） 

  d、开槽部位要清；

3`"G:

e5s3g;R$W;C/J3、碳刷问题：

  a、电阻值要小在8以下（可用万用表测）

5c0b（k7m  h*J;y  b、装配后的碳刷不能有焦痕或换向器表面粗糙，可能是碳刷过硬，更换碳刷。

4、定、转子参数会不会有问题（包括电流密度、安匝比等）；

1o/E5X/A）X%x7Z5、定子有没有短路或两个线圈多、少圈。

6、电机转速要如正反转≤28000r/min以下，单转的要在≤33000r/min以下；

1@$G6H.j'y&a2g$}2T（m2F3O1e9a'|*e#V

电动工具碳刷

型号  肖氏硬度e  额定电流密度（g/cm2）  主要用途_Q/l-tJ8O_A6o

EG845  55  15  切割机等小功率电动工具Below800W

__$e

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