RDN-280-25-8A反电势过低研究报告

Welling美好生活源动力Welling美好生活源动力目录研究背景1反电势与电机性能原因分析结论及控制措施234Welling美好生活源动力1、研究背景2011年10月24日总装B班生产RDN-280-25-8A时出现电机反电动势批量不合格，标准是：67.5-74.5V，示波器实测值：66V左右用万用表测量实测在65V左右，不良数/生产数：30/30台，不良率：100%。此款电机不良率高达100%，必须查明原因才能继续组织生产，本项研究迫在眉睫。Welling美好生活源动力研究背景1反电势与电机性能原因分析结论及控制措施234目录Welling美好生活源动力2、反电势与电机性能反电势与电机的性能有什么关系呢？Welling美好生活源动力2.1反电势基本概念反电动势的大小与化学力（或磁力）存在一定关系。电源电动势＝反电动势＋线路电阻×电流反电动势在永磁电机中是很重要的参数，对于矢量控制的电机反电动势的大小直接决定电机的性能。反电动势是指与电源的电动势方向相反的电动势。反电动势对应电能做功，转换为非静电力（化学力和磁力）形式的能量。Welling美好生活源动力2.2反电势与性能反电动势高，电机的过载能力会下降，但功率因数和效率会高一些；反电势低，电机过载能力会很好，但会影响效率和功率因数，这两方面是有矛盾的。转矩与磁链和电流成正比关系，磁链不变的情况下输出转矩要大输入的电流就要大。但匝数多了，反电势高了，电流就会小下来，转矩也会小下来。这就要看匝数与电流变化谁占优了，转矩变化得根据实际情况而定。Welling美好生活源动力空载反电动势过大或过小都会导致空载损耗和空载电流的增加，这是因为空载反电动势过大或过小都会导致空载电流中的直轴分量急剧增大。合理设计电动机的空载反电动势可以降低空载电流，提高电动机的效率，降低电动机的温升。一般来说电机的空载反电动接近额定电压是最好的。电机的反电动势理想情况是等于额定电压。总之，空载反电动势对电机的稳态运行性能均有很大的影响。Welling美好生活源动力既然反电势对电机性能影响这么大，那得尽快找到造成反电势偏低的原因。Welling美好生活源动力研究背景1反电势与电机性能原因分析结论及控制措施234目录Welling美好生活源动力3、原因分析该款电机总共生产了8个批次，其中只有051106065的76台和051108026的139台反电势基本合格，其他批次抽检情况反电势均偏低，其中还有051103064批次的49台反电势抽检结果未达下限，不合格。3.1以往生产抽检记录：Welling美好生活源动力编号：051103064（不合格）编号：051106065编号：051108026Welling美好生活源动力看来该款电机有过两批反电势尚可的，但多数情况反电势偏低问题一直纯在。Welling美好生活源动力本次实验选取了量产的RDN-280-25-8A电机两台，和一台封样电机。将两台电机分别编为1#和2#。由于本款电机为无位置电机，影响电机性能的只有定子总成和转子总成两部分。3.2实验探究Welling美好生活源动力首先，测试了几种方案电机的反电势如下：序号实验方案反电势有效值Ⅰ1#64.14VⅡ2#64.28VⅢ封样66.43VⅣ1#定子+封样转子65.44VⅤ2#定子+封样转子66.03VⅥ封样定子+1#转子64.71VⅦ封样定子+2#转子64.91VWelling美好生活源动力ⅠⅡⅢⅣⅥⅦⅤWelling美好生活源动力由以上结果可知：1、对比方案Ⅰ和Ⅳ与方案Ⅱ和Ⅴ知，使用封样转子，整机反电势会高1.5V左右;2、对比方案Ⅰ和Ⅵ与方案Ⅱ和Ⅶ知，使用封样定子，整机反电势会高0.5V左右；3、对比Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ可知，封样定子、2#定子和1#定子反电势性能依次下降0.5V；4、由Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对比可知，两台实验机反电势接近，而封样电机反电势比实验机高2V左右。Welling美好生活源动力定子影响反电势的那0.5V来自于哪里呢？从下面三个方面来研究：1、定子铁心RDN-280-25-8A的定子铁心是13L2、绕组方案RDN-280-25-8A的绕组方案为，铜线0.29×405T方案Welling美好生活源动力选取一台RDN-280-25-8A的BMC定子敲开后，测量铁心叠厚为13L；测试漆包线线径，实测值：0.287mm，判定定子无用错漆包线现象；数绕组的匝数为：405匝，故绕线时无用错漆包线和少绕或多绕匝数的不良现象存在。Welling美好生活源动力3、定子电阻（已换算到20℃）查检验标准TZJ-0090知，相间电阻标准为45-49Ω，以上三台电机均符合标准要求。且从电阻值看，最小47.4与最大47.68之间相差也不过0.6%左右，是在公差范围之内。电阻（Ω）封样1#2#红蓝47.4847.5547.68红黄47.447.5947.65蓝黄47.5747.6447.67实验到此，姑且先判定此批电机定子为合格品。Welling美好生活源动力如果问题不是出在定子上，那转子呢？我们先来看看磁瓦充磁情况：两台实验机表磁波形及峰值分别为：序号NS1#2069.1GS2107.3GS2#1980.9GS1970.3GSWelling美好生活源动力反电势波形及有效值为：序号反电势有效值1#64.72V2#63.78VWelling美好生活源动力结果表明：两台电机反电势均偏低。我们先来看看封样电机的转子表磁和反电势：序号NS反电势封样2121.2GS2280.3GS66.43VWelling美好生活源动力由以上结果可知：封样电机的转子表磁峰值比两台实验机的高100GS左右，而反电势有效值比实验机高2V左右。那是不是实验机转子表磁低引起的整机反电势偏低呢？我对两台实验机重新充磁，并加大充磁的电压和电容，重新实验结果如下：Welling美好生活源动力重新充磁后表磁波形及峰值分别为：序号NS1#2109.9GS2140.3GS2#2056.9GS2087.4GSWelling美好生活源动力重新充磁后反电势波形及有效值为：序号反电势有效值1#64.14V2#63.28VWelling美好生活源动力对比两台实验机充磁前后可知：转子表面磁密增加，会使反电势值变化，但变化值有正负波动，且只有0.5V左右。也可以认为是测试的正常波动。由此说明，磁瓦充磁已达饱和，转子表磁偏低不是造成本实验电机反电势偏低的主要原因。Welling美好生活源动力那转子还有没有其他问题呢？我们再看看转子冲片：转子冲片均是采用50AW800+δ0.5mm的冲片，因此，由于铁芯材料影响气隙磁密波形从而影响反电势这种情况也可以排除。Welling美好生活源动力另外，定转子配合时气隙大小有无变化呢？我测试了三台电机的转子外径和定子内径：又有：尺寸(mm)封样1#2#转子外径50.0250.0250.02定子内径50.8650.9050.88序号实验方案反电势有效值Ⅲ封样66.43VⅣ1#定子+封样转子65.44VⅤ2#定子+封样转子66.03VWelling美好生活源动力由此可知，由于定子内径大小不一，当与转子配合时，产生的气隙大的反电势较低，这也与理论推导相符。实验结果表明：一般0.02/2=0.01mm气隙对应反电势0.5V左右。这就可以解释定子影响反电势的那0.5V的原因了。Welling美好生活源动力剩下的问题就是转子总成所引起的那1.5V的差异了。既然从转子尺寸、表磁等方面找不到原因，那我们就从理论上来研究一下。无刷直流电动机反电势系数计算公式：——摘自微特电机2006年第一期P43式中：—反电势系数；—电枢槽数；—单位线线圈匝数；—极弧系数；—外定子电枢内径；—电枢铁芯长度；—气隙磁密；7.12K1eDLBkNeKk1NDLBWelling美好生活源动力对与方案Ⅰ和Ⅳ与方案Ⅱ和Ⅴ对比时，定子分别都是用的同一个定子，问题只能是出在转子上。反电势系数中，只有气隙磁密不同，这就是主要问题所在。BWelling美好生活源动力由此可以猜想电机在运转过程中，由于定子绕组电流在磁路中产生新的磁场，该磁场减弱了磁瓦所产生的磁力线，使磁瓦发生去磁，磁性能被削弱，从而使气隙磁密降低。联系到本款电机本来就是无位置电机，没有过流保护。电机在启动时产生的大电流就为磁瓦去磁制造了条件。而磁瓦去磁得归咎于磁瓦材料、制造工艺或制造条件等发生了变化，导致磁瓦的矫顽力降低了，使磁瓦发生了去磁。现在就可以解释转子总成所引起的反电势降低的原因了。BWelling美好生活源动力研究背景1反电势与电机性能原因分析结论及控制措施234目录Welling美好生活源动力4.1结论1、定子总成内径尺寸偏大，造成气隙增大，气隙磁密降低，从而引起反电势偏低；2、磁瓦来料不良，矫顽力偏低，电机运转时造成磁瓦去磁，从而引起反电势偏低。四、结论及控制措施Welling美好生活源动力4.2生产中控制措施既然分析找到了此批电机反电势偏低的原因，那以后我们怎么避免发生同样的问题呢？1、在定子铁芯冲片环节一定要严控尺寸，保证与设计相符；2、定子弯圆时一定要保证定子圆度足够高，尺寸控制好；3、定子打BMC时，不能破坏铁芯形状，定子内圆BMC残渣清理干净；4、磁瓦来料检验磁瓦尺寸一定符合设计要求；5、用新来磁瓦装机，看空载转速是否发生变化，转速升高可判断磁瓦矫顽力不够，发生了退磁。Welling美好生活源动力以上为我对RDN-280-25-8A电机反电势偏低原因的一点薄见，不周之处还望各位不吝指导。谢谢！