浅谈单相串激电机电枢元件的借偏

庄晓龙

（ 金华职业技术学院，浙江 金华 321000 ）

浅谈单相串激电机电枢元件的借偏

庄晓龙

（ 金华职业技术学院，浙江 金华 321000 ）

以电刷的放置原则为切入点，引出串激电机电枢元件的借偏概念，介绍电枢元件借偏大小判断的原理和基本步骤。

电刷 放置 电枢元件 借偏

0 引言

电刷在电动工具中通常被称为碳刷，作为单相串激电动机的一个部件，它在单相串激电动机中起到连通电枢与外电路的作用。在电机工作时，电刷和换向器之间存在着机械磨损和机械振动，使用不当时会产生严重火花，极大地降低换向器寿命，影响电动机的正常运转。

1 电刷放置原则

就连接电路来说，电刷在换向器上的位置可以是任意位置。但为了使电机获得最大的输出功率，电刷在换向器上的位置是根据空载时在正负电刷之间能获得最大感应电势这一原则来确定的。为了获得最大感应电势，电刷应与感应电势为零的电枢元件所连接的换向片相接触，这时电刷将电枢的相邻元件短路。

当电枢元件转至几何中性线时，元件感应电势为零，电刷应与处于此位置的导体相连，此时电刷将电枢的相邻元件短路。

串激电机在旋转过程中，由于电枢元件结构上的对称性，无论是整距、短距或是长距元件，必然有一个时刻电枢元件的两条有效边的中心线即元件轴线与串激电机的磁极中性线重合，此时电枢的相邻元件应被电刷短路。一般，将此时的电枢元件称为换向元件。换向元件首端和尾端在所接换向片上的中心线称为换向元件中心线。

综合上述，理论上，电刷应固定放置在换向元件中心线上，即电刷中心线与换向元件中心线保持重合。

串激电机在旋转时，冲片实槽必然会转到几何中心线位置，此时冲片实槽的电枢元件应当被电刷短路。因此，当电枢绕组在冲片实槽内的虚槽数μ不同时，被电刷短路的元件，即换向元件的个数不同。μ＝1时，换向元件个数为1；μ＝2时，换向元件个数为2；μ＝3时，换向元件个数为3。因此，μ不同时换向元件中心线在换向片上的位置是不一样的。图1所示为虚槽数μ不同时，电刷与换向元件中心线在换向片上的位置关系。

图1 电刷与换向元件中心线在换向片上的位置

2 电枢元件的借偏

由于结构和制造上的原因，电刷通常是固定在几何中性线上时，因此理论上来讲换向元件中心线应与几何中性线重合。如图2和图3所示。

图2 μ＝1不借偏

图3 μ＝2不借偏

为了改善换向，换向元件中心线往往偏离几何中性线，称之为借偏。若换向元件中心线顺着电机转向偏离几何中性线称之为正偏，反之为反偏。如图4和图5所示。

图4 μ＝1正偏1片

图5 μ＝2正偏1片

3 借偏大小的判断

以Z=12，μ＝2，y1=10的串激电机接线为例，步骤如下：

第一步：确定磁极中性线

串激电机在旋转过程中，任意一个电枢元件都将会转到几何中性线位置或与磁极中性线垂直位置，此时电枢元件的两条有效边的中心线即元件轴线与串激电机的磁极中性线重合，此时电枢元件应被电刷短路。再看接线图时，可以取任意一个元件作为换向元件，取其的两条有效边的中心线即磁极中性线。如图6所示。

图6 确定磁极中性线

第二步：确定几何中性线

由于几何中性线与磁极中性线相差90°，可知对于24片的换向器从磁极中性线数过6片换向片的位置即是几何中性线。如图7所示。

图7 确定几何中性线

第三步：确定换向元件中心线

确定换向元件首端和尾端在所接换向片间的中心线即换向元件中心线。如图8所示。

图8 确定换向元件中心线

第四步：确定借偏

最后可以确定电枢元件借偏为正偏1.5片即22.5°。如图9所示。

图9 确定借偏

[1]汪镇国.单相串激电动机的原理设计制造[M].上海，科学技术出版社，1991.

[2]庄晓龙.单相串激电动机设计制造[M].北京，科学出版社，2012.

On the Deflection of Single-Phase Series Motor Armature Element

Zhuang XiaoLong
(Jinhua College of Profession and Technology，Jinhua 321000，China)

With the principle of placing the brush as a starting point, the concept of universal motor armature element deflection is pointed, and the principle and basic steps of armature elements deflection judgment is introduced.

Brush Placement Armature element Deflection

TM08

A

1674-2796（2014）03-0011-03

2014-04-10

庄晓龙（1972—），男，本科，副教授，主要从事电动工具设计与制造方面教学工作。