- ВРемонт.su — ремонт фото видео аппаратуры, бытовой техники, обзор и анализ рынка сферы услуг
- Якорь электродвигателя автомобильного стартера, устройство и принцип работы
- Устройство обмотки якоря
- Схема намотки якоря коллекторного двигателя
- Устройство якоря болгарки
- Как проверить якорь болгарки на исправность
- Стандартная диагностика
- Как проверить с помощью мультиметра
- Видео: как проходит проверка
- Как проверить ротор болгарки с помощью лампочки
- Проверка индикатором короткозамкнутых витков (ИКЗ)
- Видео: ИКЗ в работе
- Диагностика прибором проверки якорей (дросселем)
- Видео: Как сделать дроссель своими руками и проверить якорь
- Как отремонтировать якорь в домашних условиях
- Проточка коллектора
- Видео по теме
- Как перемотать якорь
- Видео: Снимаем обмотку
- Видео: Намотка влево и вправо
- Инструкция по пропитке (с учётом регулятора числа оборотов)
- Ремонт: Устранение пробоя изоляции
- Пайка пластин коллектора
- С чего начать?
- Как найти короткое замыкание в роторе
- Порядок разборки, ремонта, сборки ротора перфоратора
- Этап I
- Этап II
- Этап III
- Как намотать ротор своими руками.
- Вариант I
- Вариант II
- Процесс бронирования оболочки ротора
- Процесс пропитки катушек ротора
- Процесс зачистки коллектора от излишков пропитки
- Процесс балансировки якоря
ВРемонт.su — ремонт фото видео аппаратуры, бытовой техники, обзор и анализ рынка сферы услуг
Home |
Якорь электродвигателя автомобильного стартера, устройство и принцип работы
Рис. 1. Роторный узел стартера BOSCH-DW: 12/1.1. 1 — первичный вал (вал электродвигателя); 2 — ламельный коллектор; 3 — якорная обмотка; 4 — магнитопровод якоря; 5 — продольная балансировочная выборка; 6 — паз якорного магнитопровода; 7 — фиксатор планетарной шестерни; 8 — ведущая шестерня планетарного редуктора (на валу электродвигателя); 9 — неподвижная планетарная шестерня; 10 — поводковая муфта; 11 — муфта свободного хода (МСХ); 12 — шестерня МСХ; 13 — проточка под запорное пружинное кольцо; 14 — крышка запорного пружинного кольца; 15 — запорное пружинное кольцо; 16 — вторичный (выходной) вал стартера.
Якорь электродвигателя стартера BOSCH-DW: 12/1.1 является составной частью роторного узла (рис. 1). Якорь состоит из магнитопровода 4, рабочей якорной обмотки 3, ламельного коллектора 2 и вала вращения 1.
Магнитопровод собран из 64 магнито-мягких пластин толщиной 0,46 мм, изолированных друг от друга лаком, спрессованных и склеенных в единое цельное тело. В магнитопровод запрессован вал 1 вращения, на одном конце которого нарезано 11 зубцов ведущей шестерни 8, а на другом установлен 28-ламельный коллектор 2. Магнитопровод якоря имеет 28 пазов 6, расположенных точно напротив ламелей.
В каждый паз магнитопровода вложено по два токопроводящих стержня рабочей обмотки, которые таким образом образуют двухстержневую (парную) полурамку. Каждый стержень — это половина U-образного витка, изогнутого по шаблону и вложенного в пазы якорного магнитопровода с лобной стороны в сторону коллектора. На ламелях концы U-образ-ных витков попарно свариваются контактной электросваркой, при этом на якоре образуется 28 якорных рамок, соединенных последовательно и замкнутых в кольцо.
Рис. 2. Последовательность подсоединения витков якорной обмотки к ламелям коллектора (стартер BOSCH-DW: 12/1.1): 1. 28 -номера ламелей (коллектор развернут); желтый цвет — щетки КЩМ в положении якоря на рис. 3; красный и синий цвет — зоны действия южного и северного полюсов статорных магнитов; « • » — стержни якорных витков.
U-образные витки уложены в пазы за пять обходов по окружности якоря. На рис. 2 схематически показана последовательность подсоединения U-образных витков к коллекторным ламелям при первом (сплошные линии) и втором (штриховые) обходах окружности якоря. Из рисунка очевиден порядок сборки якорной обмотки:
- первая волна — задействованы ламели 1-6-11-16-21-26-3;
- вторая волна — ламели 3-8-13-18-23-28-5;
- третья волна — ламели 5-10-15-20-25-2-7;
- четвертая волна — ламели 7-12-17-22-27-4-9;
- пятая волна — задействованы ламели 9-14-19-24-1.
Ясно, что начало первого витка и конец последнего 28-го коротко-замкнуты на одну (условно первую) ламель коллектора, так как они уложены в один (условно первый) паз якорного магнитопровода.
Таким образом из 28 U-образных токопроводящих круговых рамок складывается последовательная волновая коротко-замкнутая пятиобходная якорная обмотка на якоре барабанного типа.
Рис. 3. Схема электрических и магнитных цепей стартера BOSCH-DW: 12/1.1
Следует заметить, что в данном случае число якорных рамок, равное 28, не кратно числу статорных полюсов, которых шесть. Здесь важно другое: при любой конструкции барабанного якоря ширина каждой его токопроводящей рамки должна быть равна ширине полюсного деления на статоре (полюсное деление n — расстояние между центрами соседних разноименных магнитных полюсов, см. рис. 3). Этим обеспечивается наибольшее пото-косцепление между магнитным полем статора и витками якорной обмотки, чем в свою очередь достигается максимальный КПД электродвигателя. В конструкции стартера BOSCH-DW: 12/1.1 сказанное достигается охватом одной токопроводящей рамкой сразу четырех якорных полюсов. Так как четыре якорных полюса по ширине совпадают с шириной одного полюса на статоре, то потокосцепление полное.
Еще одной особенностью конструкции якоря является то, что четыре несимметрично расположенных щетки коллекторно-щеточного механизма делят обмотку якоря на четыре ветви, не равных по числу витков. При этом электрическая схема включения ветвей получается такой, как показано на рис. 3.
Из рисунка видно, что рабочий ток якоря протекает по ветвям а b и с d, в каждой из которых по четыре витка. Таким образом, во время работы электродвигателя под рабочим током якоря находится только 8 стержней из 56 или 4 рамки из 28. Остальные рамки в формировании крутящего момента электродвигателя участия не принимают до тех пор, пока при повороте якоря их положение не станет рабочим.
Для каждого рабочего положения рамок создается момент вращения электродвигателя стартера: Мст= 8FR, где 8 — число стержней, включенных в работу; F — сила электромагнитного взаимодействия электрического тока якоря и магнитного поля статора; R — средний радиус якорной рамки.
Во время работы электродвигателя происходит переключение витков якорной обмотки с помощью коллекторно-щеточного механизма.
Щетки относительно магнитной системы статора и внешней электрической цепи всегда неподвижны. Это обеспечивает постоянство крутящего момента электродвигателя как по направлению, так и по величине. Максимальный крутящий момент электродвигателя в заторможенном стартере BOSCH-DW:12/1.1 около 15 Нм.
Еще одной интересной особенностью описываемого стартерного электродвигателя является наличие на его статоре «неработающих» постоянных магнитов. Действительно, как следует из положения якоря, показанного на рис. 3 под полюсами N1 и S3, витки якорной обмотки в секциях (28. 20) и (14. 6) короткозамкнуты соединительными проводами Б+ и Б- между щетками ad и cb. Ясно, что закороченные секции якорной обмотки нерабочие. Казалось бы, можно допустить, что и полюса N1 и S3 нерабочие. Однако магнитная система статора рассчитана и сконструирована таким образом, что эти полюса выполняют три рабочие функции: обеспечивают равномерное распределение главного магнитного поля по всему круговому периметру воздушного зазора между статорными магнитами и магнитопроводом якоря; оптимизируют положение физической нейтрали магнитного поля якоря относительно щеток коллекторно-щеточного механизма и, таким образом, являются компенсационными (дополнительными) полюсами; уменьшают противоэлектродвижущую силу на щетках, улучшая коммутацию. В этой связи сами щетки несколько развернуты (на угол 12°) относительно геометрической нейтрали статорных полюсов в сторону против вращения якоря.
И последнее. Якорь современного электростартера обязательно точно балансируется. Эта технологическая операция стала необходимой, так как электродвигатель стартеров нового поколения высокооборотистый. Балансировку реализуют проточкой якоря после того, как он окончательно собран и залит эпоксидным компаундом. Точная доводка балансировки осуществляется с помощью продольных выборок на полюсах якорного магнитопровода (см. рис. 1). Выборки прорезаются алмазным кругом.
Устройство обмотки якоря
Обмотка машины постоянного тока состоит из одинаковых частей, называемых секциями. На рис. 8-8 представлена одна секция, состоящая из одного витка (ɯ = 1), вторая — из двух витков (ɯ = 2) , Число витков в секции может быть и большим. Начало и конец каждой секции припаиваются к петушкам двух коллекторных пластин, находящихся рядом или на некотором расстоянии друг от друга. Так как конец каждой секции и начало следующей за ней секции припаиваются к одной коллекторной пластине, то образуется замкнутая обмотка.
Боковые части секции (рис 8-8) лежат в пазах. При вращении в них наводится э. д. с, почему они и называются активными сторонами секции. Остальные части секций лежат на торцах якоря, вне пазов. Они называются лобовыми частями и в них э. д. с. не наводится.
Активные стороны лежат в пазах в два слоя: нечетные сверху, а четные снизу, у дна паза. Цифры на рис. 8-8 обозначают номер паза, а буквы, стоящие рядом, — слой: верхний (в) и нижний (н). Упрощенная схема обмотки якоря, составленная из секций, показана на рис. 8-9. Число витков в секции принято равным единице.
Рис. 8-8. Секция обмотки якоря.
Активные стороны, лежащие в пазах, идущие от зрителя за плоскость рисунка, изображены кружками, а лобовые части — сплошными линиями на лицевой стороне торца якоря и пунктиром на торце за плоскостью рисунка. Таким образом, из коллекторной пластины № 1 провод идет в верхний слой паза 7, затем по невидимому торцу (пунктир) в нижний слой паза 4 и из него в коллекторную пластину № 2. Из коллекторной пластины № 2 провод идет в верхний слой паза 2 и т. д. После полного обхода якоря обмотка замыкается на себя у коллекторной пластины № 1.
Если обмотка якоря вращается по направлению, указанному на рис: 8-9, то в активных частях ее проводов появятся э. д. с, направление которых определено правилом правой руки. В каждой секции наводится э. д. с. е = Ем sin ωt (рис. 5-2) и естественно, что сумма их всех в замкнутой на себя обмотке равна нулю. Однако при обходе всей обмотки можно заметить, что в одной части проводов э. д. с, имеют одно направление, в другой части — противоположное. Это указывает на наличие двух параллельных ветвей обмотки.
Рис. 8-9. Схема обмотки якоря.
На рис. 8-10 показано, как образуются параллельные ветви между коллекторными пластинами 1 и 4. Как и ранее, цифры на рисунке обозначают номер паза, а буквы рядом слой — верхний (в) или нижний (н). Оказывается, что коллекторная пластина 4 является точкой высшего, а коллекторная пластина 1 — низшего потенциала. На эти места и ставятся щетки. На рис. 8-9 щетки показаны условно расположенными внутри коллектора, в действительности же они всегда расположены на его наружной поверхности.
В момент времени, соответствующий положению якоря, показанного на рис. 8-9, между щетками будет действовать разность потенциалов, равная напряжению машины
Рис. 8-10. Упрощенное изображение схемы рис. 8-9
Можно заметить, что при повороте якоря на угол 60° величина напряжения U и поляр ность щеток сохраняется прежними, так как шестой паз займет место первого, первый — второго и т. д. На схеме на рис. 8-10 секция (3в — 6н) из верхней параллельной ветви переключится в нижнюю, а равноценная ей секция (3н — 6в) переключится из нижней ветви в верхнюю. Такое же положение будет и при повороте на любой угол, кратный 60°.
Однако при повороте якоря на угол, меньший чем 60°, положение будет несколько иное.
На рис 8-11 показано положение якоря при повороте на угол 30°, Лобовые части для простоты показаны только для секций (3в — 6н) и (3н 6в). В этом положении указанные секции замкнуты щетками накоротко и, следовательно, исключены из параллельных ветвей обмотки якоря. Напряжение машины теперь определяется суммой э. д. с
а сами e1 и е2 будут иметь другие мгновенные значения, чем при первом положении якоря. Очевидно, напряжение будет меньше, чем при положении якоря, представленном на рис. 8-10. При вращении машины ее напряжение будет непрерывно колебаться в некоторых пределах
Рис 8-11. Расположение обмотки при повороте якоря на 30° (сравнить рис. 8-9).
Чем больше секций включено в параллельную ветвь, тем меньше величина пульсаций напряжения U. В современных машинах пульсации настолько малы, что напряжение считают постоянным.
Геометрической нейтралью машины называется плоскость, проходящая через ось вала машины и делящая расстояние между полюсами пополам. Электродвижущая сила, наводимая в секции обмотки, проходящей через геометрическую нейтраль, равна нулю или очень мала. В этот момент времени и происходит замыкание секции щеткой накоротко. О процессах, происходящих при переключении секций из одной параллельной ветви в другую.
Статья на тему Устройство обмотки якоря
Схема намотки якоря коллекторного двигателя
Якорь болгарки больше всех узлов подвергается температурным, механическим и электромагнитным нагрузкам. Поэтому он является частой причиной отказа работы инструмента, и как следствие, часто нуждается в ремонте. Как проверить якорь на работоспособность и починить элемент своими руками — в нашей статье.
Устройство якоря болгарки
Якорь двигателя болгарки представляет собой токопроводящую обмотку и магнитопровод, в который запрессован вал вращения. Он имеет на одном конце ведущую шестерню, на другом коллектор с ламелями. Магнитопровод состоит из пазов и мягких пластин, покрытых лаком для изоляции друг от друга.
Схема якоря болгарки
В пазы по специальной схеме уложены по два проводника якорной обмотки. Каждый проводник составляет половинку витка, концы которого попарно соединяются на ламелях. Начало первого витка и конец последнего находятся в одном пазу, поэтому они замкнуты на одну ламель.
Как проверить якорь болгарки на исправность
Виды неисправностей якоря:
Если якорь неисправен, происходит перегрев двигателя, оплавляется изоляция обмотки, витки коротко замыкаются. Отпаиваются контакты, соединяющие обмотку якоря с пластинами коллектора. Прекращается подача тока и двигатель перестаёт работать.
Виды диагностики якоря:
- визуально;
- мультиметром;
- лампочкой;
- специальными приборами.
Стандартная диагностика
Прежде чем взять прибор для диагностики, осмотрите якорь. На нём могут быть повреждения. Если проводка оплавилась, подгоревший изоляционный лак оставит чёрные следы или специфический запах. Можно увидеть погнутые и смятые витки либо токопроводящие частицы, например, остатки припоя. Эти частицы являются причиной короткого замыкания между витками. Ламели имеют загнутые края, называемые петушками, для соединения с обмоткой.
Из-за нарушения этих контактов ламели выгорают.
Другие повреждения коллектора: приподнятые, изношенные или пригоревшие пластины. Между ламелями может скапливаться графит от щёток, что тоже указывает на короткое замыкание.
Загнутые пластины коллектора
Как проверить с помощью мультиметра
- Поставьте сопротивление 200 Ом. Соедините щупы прибора с двумя соседними ламелями. Если сопротивление одинаковое между всеми соседними пластинами, значит, обмотка исправна. Если сопротивление менее 1 Ом и очень близко к нулю, есть короткое замыкание между витками. Если сопротивление выше среднего в два и более раз, значит, есть обрыв витков обмотки. Иногда при обрыве сопротивление настолько велико, что прибор зашкаливает. На аналоговом мультиметре стрелка уйдёт до конца вправо. А на цифровом ничего не покажет.
Диагностика обмотки якоря мультиметром
Видео: как проходит проверка
Если у вас нет тестера, воспользуйтесь лампочкой с напряжением 12 вольт мощностью до 40 Вт.
Как проверить ротор болгарки с помощью лампочки
- Возьмите два провода и соедините их с лампой.
- На минусовом проводе сделайте разрыв.
- Подайте на провода напряжение. Концы разрыва приложите к пластинам коллектора и прокрутите его. Если лампочка горит, не меняя яркости, значит, короткого замыкания нет.
- Проведите тест замыкания на железо. Соединяйте один провод с ламелями, а другой с железом ротора. Потом с валом. Если лампочка будет гореть, значит, есть пробой на массу. Обмотка замыкает на корпус ротора или вал.
Эта процедура аналогична диагностике мультиметром.
Проверка индикатором короткозамкнутых витков (ИКЗ)
Попадаются якоря, у которых не видно проводов, подсоединённых к коллектору из-за заливки непрозрачным компаундом или из-за бандажа. Поэтому трудно определить коммутацию на коллекторе относительно пазов. Поможет в этом индикатор короткозамкнутых витков.
Этот прибор имеет небольшие размеры и прост в эксплуатации.
Сначала проверьте якорь на отсутствие обрывов. Иначе, индикатор не сможет определить короткое замыкание. Для этого тестером измерьте сопротивление между двумя соседними ламелями. Если сопротивление превышает среднее хотя бы в два раза, значит, есть обрыв. При отсутствии обрыва переходите к следующему этапу.
Регулятор сопротивления позволяет выбрать чувствительность прибора. У него имеются две лампочки: красная и зелёная. Настройте регулятор так, чтобы красная лампочка начала гореть. На корпусе индикатора есть два датчика в виде белых точек, расположенных на расстоянии 3 сантиметра друг от друга. Приложите индикатор датчиками к обмотке. Медленно крутите якорь. Если загорится красная лампочка, значит, есть короткое замыкание.
Видео: ИКЗ в работе
Диагностика прибором проверки якорей (дросселем)
Прибором проверки якорей определяют наличие межвиткового замыкания обмотки. Дроссель представляет собой трансформатор, у которого есть только первичная обмотка и вырезан магнитный зазор в сердечнике.
Схема прибора проверки якорей
Когда мы кладём ротор в этот зазор, его обмотка начинает работать как вторичная обмотка трансформатора. Включите прибор и положите на якорь металлическую пластину, например, металлическую линейку или ножовочное полотно. Если имеется межвитковое замыкание, от местного перенасыщения железа пластина будет вибрировать либо намагничиваться к корпусу якоря. Поворачивайте якорь вокруг оси, перемещая пластину так, чтобы она лежала на разных витках. Если замыкания нет, то пластина будет свободно перемещаться по ротору.
Прибор проверки якорей
Видео: Как сделать дроссель своими руками и проверить якорь
Как отремонтировать якорь в домашних условиях
Из-за якоря происходит треть поломок шуруповёрта. При каждодневном интенсивном режиме работы неисправности могут возникнуть уже в первые полгода, например, при несвоевременной замене щёток. При щадящем использовании шуруповёрт продержится год и более.
Якорь можно спасти, если не нарушена балансировка. Если во время работы прибора слышен прерывистый гул и идёт сильная вибрация, то это нарушение балансировки. Такой якорь подлежит замене. А отремонтировать можно обмотку и коллектор. Небольшие короткие замыкания устраняются. Если повреждена значительная часть обмотки, её можно перемотать. Изношенные и сильно повреждённые ламели проточить, нарастить или впаять. К тому же не стоит браться за ремонт якоря, если вы неуверены в своих возможностях. Лучше его заменить или отнести в мастерскую.
Проточка коллектора
Со временем на коллекторе образуется выработка от щёток. Чтобы от неё избавиться, необходимо:
- Проточить коллектор, используя резцы для продольного обтачивания, то есть проходные резцы.
Проходной прямой резец
Не забудьте очистить ротор от стружки, чтобы не произошло замыкания.
Видео по теме
Как перемотать якорь
Перед тем как разобрать якорь, запишите или зарисуйте направление обмотки. Оно может быть влево или вправо. Чтобы его определить правильно, посмотрите на торец якоря со стороны коллектора. Наденьте перчатки, возьмите острые кусачки или ножовку по металлу. Удалите лобовые части обмотки. Коллектор нужно почистить, а снимать необязательно. Аккуратно, не повреждая пазовые изоляторы, выбейте стержни оставшихся частей обмотки с помощью молотка и металлического зубила.
Видео: Снимаем обмотку
Надфилем, не повреждая плёнки изолятора, удалите остатки пропитки. Посчитайте проводники в пазу. Высчитайте число витков в секции и измерьте диаметр провода. Нарисуйте схему. Нарежьте из картона гильзы для изоляции и вставьте их в пазы.
Видео: Намотка влево и вправо
После намотки сварите выводы секций с петушками коллектора. Теперь проверьте обмотку тестером и индикатором короткого замыкания. Приступайте к пропитке.
Инструкция по пропитке (с учётом регулятора числа оборотов)
- Убедившись в отсутствии проблем, отправьте якорь в электродуховку на прогрев для лучшего протекания эпоксидной смолы.
- После прогрева поставьте якорь на стол под наклоном для лучшего растекания по проводам. Капните смолой на лобовую часть и медленно крутите якорь. Капайте до появления клея на противоположной лобовой части.
Пропитка под наклоном
Сушка якоря на воздухе до полимеризации
В конце процесса слегка проточите коллектор. Балансируйте якорь при помощи динамической балансировки и болгарки. Теперь проточите окончательно на подшипнике. Необходимо прочистить пазы между ламелями и отполируйте коллектор. Сделайте окончательную проверку на обрывы и замыкания.
Особенность обмотки для болгарок с регулируемым числом оборотов в том, что ротор намотан с запасом мощности. Плотность тока влияет на число оборотов. Сечение провода завышено, а количество витков занижено.
Ремонт: Устранение пробоя изоляции
Если пробой изоляции был небольшой и вы его нашли, необходимо очистить это место от нагара и проверить сопротивление. Если его значение нормальное, заизолируйте провода асбестом. Сверху капните быстросохнущим клеем типа «Супермомент». Он просочится через асбест и хорошо заизолирует провод.
Если вы так и не нашли место пробоя изоляции, то попробуйте аккуратно пропитать обмотку пропиточным электроизоляционным лаком. Пробитая и непробитая изоляция пропитается этим лаком и станет прочнее. Высушите якорь в газовой духовке при температуре около 150 градусов. Если и это не поможет, попробуйте перемотать обмотку или поменять якорь.
Пайка пластин коллектора
Ламели установлены на пластмассовую основу. Они могут быть стёрты до самой основы. Остаются только края, до которых щётки не достают.
Такой коллектор можно восстановить методом пайки.
- Из медной трубы или пластины нарежьте необходимое количество ламелей по размерам.
- После того как зачистили якорь от остатков меди, припаивайте обычным оловом с паяльной кислотой.
- Когда все ламели припаяны, сделайте шлифовку и полировку. Если нет токарного станка, воспользуйтесь дрелью или шуруповёртом. Вставьте вал якоря в патрон. Сначала отшлифуйте напильником. Потом отполируйте нулевой наждачной бумагой. Не забудьте прочистить пазы между ламелями и измерить сопротивление.
- Бывают не до конца повреждённые ламели. Чтобы их восстановить, необходимо провести более тщательную подготовку. Слегка проточите коллектор для очистки пластин.
Иногда даже надежная электродрель выходит из строя. Как свидетельствует статистика, отказы случаются не столько в ее механической, сколько в электрической части. Но если советов по восстановлению электрошнура, замене износившихся щеток, испортившегося выключателя или устранению других простейших неисправностей бытовой техники опубликовано немало, в том числе и на страницах «Моделиста-конструктора» (см., например, № 9’95,6’96,2’97), то о более сложных видах ремонта этого не скажешь. В частности, ощущается явный недостаток материалов об особенностях технического обслуживания и посильного (в условиях домашней мастерской) ремонта ротора коллекторных двигателей, обычно устанавливаемых в дрелях, гайковертах и других ручных электроинструментах.
Особенностей этих, увы, немало. Разобраться в них вряд ли возможно без уяснения устройства и принципа действия коллекторных двигателей (рис. 1). Нелишне также вспомнить, что в соответствии с законами физики на проводник с током I в магнитном поле напряженностью Н действует сила F, направление которой определяется по так называемому правилу левой руки. Причем если судить по упрощенной схеме, то наибольший крутящий момент создается, когда виток с током находится точно между полюсами электромагнита.
Однако реальный двигатель развивает максимальную мощность при расположении рабочего витка (петлевой обмотки) под углом опережения (коммутации), который для дрели составляет примерно 45°. При этом переменный ток после электромагнита поступает на щетку А, переходит на ламель А коллектора и далее, по виткам петлевой секции, на ламель Б. Но последняя электрически соединена с антиподом — ламелью Б’, от которой ток через щетку Б и уходит в сеть электропитания.
Рис. 1. Схема работы и упрошенная конструкции коллекторного двигателя:
1 — южный полюс электромагнита статора; 2 — истлевая обмотка ротора («+»—условное изображение тока, направленного к плоскости чертежа,а «-» — от нее); 3 — северный полюс электромагнита статора; 4 — медно-графитовая щетка А; 5 — ламель А; 6 — ламель Б; 7 — ламель Б’; 8 — медно-графитовая щетка Б; 9 — ротор;
а — угол опережения (коммутации); Н— магнитный поток; F — сила выталкивания проводника с током в магнитном поле (определяется правилом левой руки); Fа — сила, действующая на петлевую обмотку с учетом угла коммутации; i— электрический ток; w — угловая скорость вращения ротора
Однофазные коллекторные двигатели большинства ручных машин — нереверсивные, то есть вращаются лишь в одну, определяемую конкретной схемой включения, сторону. Щетки располагаются со сдвигом геометрической нейтрали на одно-два коллекторных деления. Угол сдвига уточняется экспериментально по минимальному искрению у рабочей поверхности коллектора при номинальной нагрузке для требуемого направления вращения. У реверсивных же двигателей, применяющихся обычно для привода резьбозавертывающих машин, щетки устанавливают на геометрической нейтрали.
Биение поверхности коллекторов контролируют в ходе техобслуживания двигателя индикатором часового типа при медленном поворачивании (вручную!) якоря или ротора электрических машин. Если же двигатель находится в разобранном состоянии, то якорь или ротор устанавливают в центрах и также поворачивают. При измерениях ножку индикатора устанавливают перпендикулярно к поверхности коллектора. Значение биения (а оно, как правило, не должно превышать 0,05—0,06 мм) определяют по разности между наибольшим и наименьшим показаниям прибора.
Контроль профиля — тоже весьма важный элемент при определении технического состояния коллектора. Выполняют эту операцию визуально, обращая внимание на глубину залегания миканитовых прокладок между ламелями, которая должна быть в пределах 0,3—0,5 мм.
Нарушения пайки или обрывы обычно определяют измерением падений напряжения в местах соединения коллекторных пластин с обмоткой якоря (рис. 2). Соединение выводов петлевых обмоток с соответствующими коллекторными пластинами считается удовлетворительным, если падения напряжения в местах пайки не отличаются более чем на ±10 процентов среднего значения.
Рис. 2. Схема проверки электрического соединения пластин коллектора с петлевыми обмотками ротора:
1 — электрический щуп (4 шт.); 2 — коллектор с ламелями; 3 — проверяемая петлевая обмотка; 4 — стрелочный милливольтметр; 5 — гальваническая батарея; 6 — переменный резистор; номиналы элементов 4—6 уточняются в ходе предварительной настройки схемы
Случается, что сами обмотки настолько плохи, что целесообразна замена всего ротора (якоря) на новый. Ну а если такой возможности нет, приходится идти на перемотку даже в условиях домашней мастерской. Дело это весьма хлопотное; для его выполнения необходимо располагать соответствующими инструментами, приспособлениями, расходными материалами и, конечно же, схемой-разверткой (желательно — с круговой диаграммой) намотки.
Например, перемотке подлежит ротор электрической дрели ИЭ1035Э1У2. У него — XII пазов (в дальнейшем для краткости — п) и 24 ламели (л).
Для верности вооружимся круговой диаграммой (рис. 3). Пусть щетка контактирует с ламелью 1. Значит, нужно закладывать витки секции так, чтобы они составляли с магнитным потоком угол а. Используем ли пVI и пХI или п/ и пХII — угол коммутации будет равняться примерно 45°.
Намотку необходимо выполнять в соответствии со схемой-разверткой (рис. 3). То есть виток с л1 должен следовать в пХI, затем в пV1 и приходить к л2. С л2 обмотка направляется через пазы I и VI на ламель 3, а с нее (через пХII и пVII) — на л4, откуда (через пXII и пVII) — на ламель 5 и так далее.
В заключение несколько советов. Как уже отмечалось, уточнение угла а позволяет свести к минимуму искрение между коллектором и щетками во время работы. Увеличение этого угла до 75° почти не сказывается на мощности двигателя.
Для изоляции петлевых обмоток (секций) от «железа» ротора вполне допустимо использование (вместо дефицитного пленкокартона) шелка. Уложив в пазы треть обмотки, нелишне подстраховаться от межфазного замыкания. Для этого достаточно поместить между витками еще один слой изоляции. Например, из того же шелка.
Случается, что «припаячные» крючки на ламелях обламываются. Но профиль каждой из этих деталей таков, что позволяет, слегка надрубив мягкую основу, без особых трудностей оснастить их новыми элементами монтажа в виде зацепов. А чтобы последующей пайке обеспечить высокое качество, целесообразно предварительно сделать зубильцем зазубринки на соответствующих местах ламелей.
Рис. 3. Круговая диаграмма и схема-развертка намотки ротора для электродрели ИЭ1035Э1У2; ламели условно пронумерованы арабскими, а обмотки— римскими цифрами
Рис. 4. Схема-развертка намотки ротора для популярных ручных сверлильных машин типа ИЭ1008
Рис. 5. Схема-развертка намотки ротора для популярных ручных сверлильных машин ИЭ2201, имеющих левое вращение ротора
При невозможности установить, сколько у пришедшей в негодность обмотки было витков и какого провода, для выполнения ремонто-восстановительных работ можно ориентироваться, например, на типовые, характерные для электродрели ИЭ1035, данные. А это значит, что подойдет провод ПЭВ2-0.2 (хотя лучше—в шелковой изоляции, типа ПЭЛШО-0,2). Намотка — по 40 витков в секции.
Выполняя намотку, следует учитывать, что в ходе эксплуатации нагрузку им предстоит испытывать довольно-таки напряженную. На каждый грамм проводов вращающегося ротора действует сила в 15 г. Отсюда и требование: обновляя обмотку, надо обязательно пропитывать ее в пазах эпоксидным клеем.
Если после ремонта двигателя дрель стала вращаться не в ту сторону, необходимо изменить направление тока в обмотках ротора на противоположное. А для этого поменять друг с другом два провода, чтобы ток, шедший от статора на щетку А (рис. 1), поступал на щетку Б.
В. ЗОРИН, Краснодарский край
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.
Если вы определили, что в вашем перфораторе вышел из строя ротор, а средств на новый у вас нет, или есть желание воскресить деталь своими руками, то эта инструкция для вас.
Устройство перфоратора Макита настолько простое, что ремонт Makita 2450, 2470 не вызывает особых затруднений. Главное, придерживаться наших советов.
Кстати, ремонт перфоратора своими руками может выполнить практически каждый пользователь, имеющий начальные навыки слесаря.
С чего начать?
Поскольку устройство перфоратора несложное, то ремонт перфоратора makita надо начинать с его разборки. Разборку перфоратора лучше всего выполнять по уже проверенному порядку.
Алгоритм разборки перфоратора:
- Снимаете заднюю крышку на ручке.
- Извлекаете электрические угольные щетки.
- Отсоединяете корпус механического блока и корпус статора.
- От механического блока отсоединяете ротор.
- Из корпуса статора извлекаете статор.
Запомните, корпус статора зеленого цвета, корпус механического блока с ротором черного цвета.
Отсоединив ротор от механического блока, переходим к определению характера неисправности. Ротор Makita HR2450 поз.54; артикул 515668-4.
Как найти короткое замыкание в роторе
Поскольку вы производите самостоятельный ремонт перфораторов, вам необходима
электрическая схема перфоратора Makita 2450, 2470.
В перфораторах Макита 2470, 2450 применяются коллекторные электродвигатели переменно тока.
Определение целостности коллекторного двигателя начинается с общего визуального осмотра. У неисправного ротора поз.54 видны следы подгорелой обмотки, царапины на коллекторе, следы гари на ламелях коллектора. Короткое замыкание можно определить только у ротора, в цепи которого отсутствует обрыв.
Для определения короткого замыкания(КЗ) лучше всего воспользоваться специальным прибором ИК-32.
Проверка якоря на КЗ при помощи самодельного индикатора
Убедившись, с помощью указанного прибора или прибора самодельного, в том, что у ротора между витками короткое замыкание, приступайте к его разборке.
Роторы перед разборкой
Перед разборкой обязательно зафиксируйте направление намотки. Это делается очень просто. Взглянув в торец ротора со стороны коллектора, вы увидите направление намотки. Направлений намотки бывает два: по часовой и против часовой стрелки. Зафиксируйте и запишите, эти данные вам обязательно понадобятся при самостоятельной намотке. У ротора перфоратора Makita направление намотки по часовой стрелке, правое.
Порядок разборки, ремонта, сборки ротора перфоратора
Вот последовательность ремонта ротора с коротким замыканием обмоток:
- Обрезка лобовой части обмоток.
- Снятие коллектора и лобовых частей и измерение диаметра снимаемого провода.
- Удаление и чистка изоляции пазов с подсчетом количества витков по срезам.
- Подборка нового коллектора.
- Установка нового коллектора.
- Изготовление заготовок из изоляционного материала.
- Установка гильз в пазы.
- Намотка якоря.
- Распайка выводов.
- Процесс термоусадки.
- Бронирование оболочки.
- Пропитка оболочки.
- Пропитка коллектора
- Фрезерование пазов ламелей коллектора
- Балансировка
- Зачистка и шлифовка ротора.
Теперь рассмотрим все по порядку.
Этап I
На первом этапе с якоря надо снять коллектор. Коллектор снимается после расточки или распиловки лобовых частей обмотки.
Разрезка лобовых частей обмотки
Если вы производите самостоятельный ремонт перфоратора, то распилить лобовые части обмотки можно при помощи ножовки по металлу. Зажав ротор в тисках через алюминиевые прокладки, распилите по кругу лобовые части обмотки, как показано на фото.
Этап II
Для освобождения коллектора, последний надо зажать газовым ключом за ламели и провернуть вместе с обрезанной лобовой частью обмотки, проворачивая ключ в разные стороны.
Второй способ снятия коллектора и лобовых частей
Ротор при этом зажмите в тиски через прокладки из мягкого металла.
Коллектор снят
Аналогично снимаете и вторую лобную часть, используя газовый ключ.
Всегда контролируйте усилие фиксации ротора в тисках, постоянно подтягивая зажим.
Этап III
Когда вы снимите коллектор и боковины обмотки, переходите к удалению из пазов остатков проволоки, следов изоляции. Лучше всего для этого использовать молоток и алюминиевое или медное зубило. Изоляция должна быть удалена полностью, а поверхность канавок зачищена наждачкой.
Зачищаем пазы от изоляции
Но перед тем, как удалить следы обмотки из паза, постарайтесь посчитать количество витков, уложенных в нескольких пазах. При помощи микрометра замерьте диаметр используемого провода. Обязательно проконтролируйте, насколько процентов заполнены пазы ротора проводом. При малом заполнении можно использовать при новой намотке провод большего диаметра.
Замер диаметра провода перед удалением проводов из пазов
Кстати, зачищать изоляцию можно, обернув наждачной бумагой кусок деревяшки нужного профиля.
Подберите новый коллектор нужного диаметра и конструкции. Установку нового коллектора лучше всего выполнять на деревянном бруске, установив на него вертикально вал ротора.
Засунув коллектор на ротор, мягкими ударами молотка через медную наставку запрессовать коллектор на старое место.
Насаженный новый коллектор
Подошла очередь к установке гильз изоляции. Для изготовления гильз изоляции используйте электрокартон, синтофлекс, изофлекс, лакоткань. Короче, то, что легче всего приобрести.
Установка новых гильз в зачищенные пазы
Теперь самое сложное и ответственное.
Как намотать ротор своими руками.
Намотка ротора представляет собой трудоемкий и сложный процесс и требует усидчивости и терпения.
Вариантов намотки два:
- Самостоятельно вручную без приспособлений намотки;
- С применением простейших приспособлений.
Вариант I
По первому варианту, надо брать ротор в левую руку, а заготовленный провод нужного диаметра и нужной длины с небольшим запасом в правую и наматывать, постоянно контролируя количество витков. Вращение намотки от себя по часовой стрелке.
Порядок намотки простой. Закрепите начало провода за подшипник, проденьте в паз ламели и начинайте намотку в пазу ротора напротив паза ламели.
Вариант II
Для облегчения процесса намотки можно собрать простое приспособление. Приспособление целесообразно собирать при намотке якорей более одного.
Вот видео простого приспособления для намотки роторов коллекторного двигателя.
Приспособление для намотки якоря со счетчиком количества витков
Но начинать намотку надо с подготовки данных.
В перечень данных должны входить:
- Длина ротора=153 мм.
- Длина коллектора=45 мм.
- Диаметр ротора=31,5 мм.
- Диаметр коллектора=21,5 мм.
- Диаметр провода.
- Количество пазов= 12.
- Шаг катушки =5.
- Количество ламелей на коллекторе=24.
- Направление намотки катушек ротора=правое.
- Процент заполнения пазов проводом=89.
Данные длинны, диаметра, количество пазов и количество ламелей вы сможете получить во время разборки ротора.
Диаметр проволоки измеряйте микрометром, когда достанете обмотку из пазов ротора.
Все данные вам надо собрать во время разборки ротора.
Алгоритм намотки якоря Макита
Алгоритм перемотки ротора
Порядок намотки любого ротора зависит от количества пазов в роторе, количества ламелей коллектора. Направление намотки вы установили перед разборкой и зарисовали.
На коллекторе выберите ламель отсчета. Это будет начало намотки. Обозначьте начальную ламель точкой при помощи лака для ногтей.
Начало намотки
При разборке ротора мы установили, что у ротора пазов 12, а у коллектора 24 ламели.
А еще мы установили, что направление намотки по часовой стрелке, если смотреть со стороны коллектора.
Установив в пазы изоляционные гильзы из электрокартона или его аналога, припаяв конец обмоточного провода к ламели №1, начинаем намотку.
Провод укладывается в паз 1 напротив, и возвращается через шестой паз(1-6), и так до нужного количества витков с шагом z=5. Середина обмотки припаивается к ламели №2 по часовой стрелке. В эту же секцию наматывается такое же количество витков, а конец провода припаивается к ламели №3. Одна катушка намотана.
Начало новой катушки производится с ламели №3, середина распаивается на ламели №4, намотка в те же пазы(2-7), а конец на ламели №5. И так до того состояния, когда последняя катушка не закончится на ламели №1. Цикл замкнулся.
Ротор намотан
Пропаяв концы обмоток к ламелям коллектора, переходим к бронированию ротора.
Процесс бронирования оболочки ротора
Бронирование ротора производится для закрепления обмоток, ламелей и обеспечения сохранности ротор и его частей при работе на высоких оборотах.
Правильное закрепление обмотки перед пропиткой
Бронированием называется технологический процесс закрепления катушек ротора при помощи монтажной нити.
Процесс пропитки катушек ротора
Пропитку ротора следует выполнять с подключением к сети переменного тока. Это делается при помощи ЛАТРа. Но лучше такую процедуру делать с использованием трансформатора, на обмотку которого подается переменное напряжение через ЛАТР.
Фото пропитки с ЛАТРом
Задача состоит в том, что при подаче переменно напряжения витки намотанных катушек вибрируют, нагреваются. А это способствует лучшему прониканию изоляции внутрь витков.
В качестве изолирующего материала рекомендуется использовать эпоксидный клей.
Эпоксидный клей
Разводится клей в теплом состоянии согласно инструкции. Наносится эпоксидный клей на разогретую обмотку ротора при помощи деревянной лопатки.
Пропитка ротора перфоратора Makita 2470 в домашних условиях
После тщательной пропитки дайте ротору остыть. В процессе остывания пропитка затвердеет и станет сплошным монолитом. Вам останется удалить ее потеки.
Процесс зачистки коллектора от излишков пропитки
Как бы вы тщательно и аккуратно не наносили пропитку, ее частицы попадают на ламели коллектора, затекают в пазы.
На следующем этапе и надо все пазы и ламели тщательно зачистить, заполировать.
Пазы можно зачищать куском ножовочного полотна, заточенным как для резки оргстекла. А зачистку ламелей можно производить мелкой наждачной бумагой, зажав ротор в патрон электродрели.
Сначала зачищается поверхность ламелей, затем фрезеруются пазы коллектора.
Фрезерование пазов
Переходим к балансировке якоря.
Процесс балансировки якоря
В обязательном порядке балансировка якорей производится для высокооборотистого инструмента. Перфоратор Макита таковым не является, но проверить балансировку не лишне.
Правильно отбалансированный ротор значительно увеличит время работы подшипников, уменьшит вибрацию инструмента, снизит шум при работе.Балансировку выполнят на ножах, двух направляющих выставленных, в горизонт при помощи уровня. Ножи устанавливаются на ширину, позволяющую уложить собранный ротор на вал. Ротор должен лежать строго горизонтально.
Балансировка путем высверливания излишков металла
Если нарушен баланс ротора, то он всегда будет занимать положение, при котором лишний вес будет внизу. Для компенсации надо с противоположной стороны всунуть груз под прокладку катушек, так чтобы он не выходил за пределы диаметра ротора. А можно засверлить излишки металла со стороны лишнего веса.
Так, перекатывая ротор на ножах, вы сможете его тщательно отбалансировать.