[發(fā)明專利]增加汽車燃油泵永磁直流電機(jī)壽命的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410117340.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN103840611A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊云飛;李陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶萬(wàn)力聯(lián)興實(shí)業(yè)（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號(hào): H02K13/10
• 分類號(hào): H02K13/10
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務(wù)所(普通合伙) 50211
• 代理人: 譚春艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種增加汽車燃油泵永磁直流電機(jī)壽命的方法。

背景技術(shù)

汽車燃油泵直流電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子包括電刷、金屬外殼以及固定在金屬外殼內(nèi)壁的永磁極，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、固定在轉(zhuǎn)軸上與電刷滑動(dòng)接觸的換向器以及電樞繞組。

目前，有刷電機(jī)的電刷都安裝在電機(jī)的幾何中心線上，也就是說電刷的電刷中心線與電機(jī)的幾何中心線（幾何中心線位于定子磁場(chǎng)的磁極中心線，定子磁極有幾對(duì)，相應(yīng)的幾何中心線就有幾條）重合。這樣能提高電機(jī)的工作效率。

但是我們知道：永磁直流電機(jī)最大的特點(diǎn)就是電機(jī)的換向，因?yàn)殡姍C(jī)有了換向，所以永磁電機(jī)才能轉(zhuǎn)動(dòng)。永磁直流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢(shì)和電流是交變的，只有借助旋轉(zhuǎn)的換向器和靜止的電刷，才能在電刷間獲得直流電壓和電流。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的電樞繞組元件經(jīng)過電刷下進(jìn)入另一條支路時(shí)，該元件的電流從一方向變?yōu)榱硪环较颍@種元件電流的變換稱為換向。這樣才能維持電機(jī)電樞正常的向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。圖1a、1b和1c為電機(jī)換向原理圖。其中圖1a中，按繞組通電方向產(chǎn)生磁極，異性相吸，轉(zhuǎn)子從中心線左邊順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。圖1b轉(zhuǎn)子在中心線時(shí)，電流需要換向，使得繞組產(chǎn)生反極性，同性相斥，使得轉(zhuǎn)子繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。圖1c，轉(zhuǎn)子從中心線右邊順時(shí)針運(yùn)行時(shí)電流已經(jīng)換向，這樣才能保持同向運(yùn)行。

在圖1a的位置，燃油泵電機(jī)的電樞是單疊繞組，A、B端接在換向器兩個(gè)相鄰的兩個(gè)換向片上，如圖2所示，電刷在這兩個(gè)換向片的交界處。這個(gè)位置時(shí)繞組是被短路的，并且被短路的換向元件是放在磁極中心，這時(shí)線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，其工作電勢(shì)為最大，繞組的火花最小。

在圖1b所示的位置，繞組的電流必須開始反向進(jìn)入B端，這樣繞組極性反向，兩個(gè)S極相互排斥，從而使繞組繼續(xù)同向運(yùn)行，這就是繞組的換向位置。這個(gè)換向維持電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)180°電角度。當(dāng)繞組旋轉(zhuǎn)180°電角度后，必須再進(jìn)行換向，以維持繞組按原運(yùn)轉(zhuǎn)方向繼續(xù)運(yùn)行。換向需要時(shí)間的，它與電機(jī)轉(zhuǎn)速和換向片的數(shù)量有關(guān)。如燃油泵電機(jī)轉(zhuǎn)速6000r/min，換向器片數(shù)為8片，則換向時(shí)間為：

Tk=60/（6000x8）（s）=1.25x10-3（s）

在換向過成中，換向?qū)w在電樞表面移過的距離稱為換向區(qū)；換向?qū)w中的電流稱為換向電流。在整個(gè)換向過程中，換向電流為+i～-i，如圖3所示。

換向?qū)w是電感線圈，其在換向過程中，于電流的變化將伴隨磁場(chǎng)能量的變化，它使換向延遲，直到換向結(jié)束時(shí)，由于電樞繞組本身是一個(gè)電感元件，電機(jī)的換向電流并不是按照?qǐng)D3那樣呈直線形換向，電感的存在導(dǎo)致?lián)Q向?qū)w的換向電流延時(shí)一段時(shí)間。啟動(dòng)慣性大。還由于延時(shí)的關(guān)系，使多余的能量強(qiáng)行放出，從而形成電刷下的火花，燒蝕燃油氣電機(jī)的換向器的表面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種改善換向、減小電刷與換向器表面的火花增加汽車燃油泵電機(jī)壽命的方法，解決了啟動(dòng)慣性大的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種增加汽車燃油泵永磁直流電機(jī)壽命的方法，將電機(jī)的電刷中心線偏離該電機(jī)的幾何中心線10-15度，所述電刷的中心線逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。

最好是：所述電刷中心線偏離電機(jī)幾何中心線的角度為15度。

把燃油泵電機(jī)的電刷逆電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，以適應(yīng)由于電感的存在而延時(shí)的電流，從而降低換向回路中的電流，改善換向。這樣就減小了電刷與換向器表面的火花。經(jīng)改進(jìn)后會(huì)造成效率下降、電流增加，但啟動(dòng)平穩(wěn)，不會(huì)震動(dòng)。運(yùn)行時(shí)參數(shù)合理，經(jīng)改進(jìn)后的汽車燃油泵電機(jī)，由于燃油泵電機(jī)單方向運(yùn)行，總的來(lái)說工作狀態(tài)穩(wěn)定，電壓、轉(zhuǎn)速波動(dòng)不大，解決了啟動(dòng)慣性大的問題。

將本發(fā)明改進(jìn)后的電機(jī)與改進(jìn)前的電機(jī)進(jìn)行1000小時(shí)耐久性試驗(yàn)，試驗(yàn)后將換向器表面質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比。不移動(dòng)電刷中心的燃油泵的換向器表面已經(jīng)被磨損0.2mm深度（如圖4所示），并且換向器表面燒蝕嚴(yán)重；而旋轉(zhuǎn)移動(dòng)電刷中心的燃油泵電機(jī)的換向器表面幾乎未磨損，表面也看不到被燒蝕的現(xiàn)象（如圖5所示）。

有益效果：本發(fā)明改進(jìn)后的電機(jī)工作狀態(tài)穩(wěn)定，電壓、轉(zhuǎn)速波動(dòng)不大，運(yùn)行參數(shù)合理，采用旋轉(zhuǎn)移動(dòng)電刷中心的位置的方法，達(dá)到了改善電機(jī)換向、減小火花，延長(zhǎng)壽命的目的，解決了啟動(dòng)慣性大的問題，啟動(dòng)時(shí)不震動(dòng)。對(duì)于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，這種方法具有改動(dòng)小、成本低、極易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1a-1c為電機(jī)換向原理圖；

圖2為電刷換向位置示意圖；

圖3為換向電流的換向過程示意圖；

圖4為改進(jìn)前燃油泵電機(jī)試驗(yàn)后換向器的照片；