图解单相串劢式电动机的维修

项目七单相串劢式电动机的维修
项目情境创设
在功率相同的情况下，串劢式电机结构相对复杂，但体积小，轻便、过载能力强，转矩大、空载转速高达4000~12000r/min，机械特性软(电动机输出功率基本稳定，转速随负载的增大而降低）,调速范围广，可以采用交流或直流电源供电，维护、维修方便易学，广泛应用于各种电动工具的驱动。

项目学习目标
学习目标学习方式建议学时
知识目标①掌握串劢式电动机的基本组成；
②知道串劢式电动机的应用；
③理解串劢式电动机的基本原理
第1 步、教师指导学生阅读知识点一 1
第2 步、教师指导学生阅读知识点二、酌
情讲解
2
第3步、教师指导学生阅读任务一，再讲
解、示范
1
第4 步、实训：将学生酌情分组，每组提
供电动工具一台，万用表、螺丝刀，让学生
完成“任务一”
1
第5 步、教师指导学生阅读任务二，并设
置部分故障进行演示
2
第6步、教师指导学生阅读任务三，酌情
讲解
2
技能目标
①对常用电动工具串劢式电动机进行熟练地维护和保养；
②熟练检修串劢式电动机的一般故障(不含重绕转子）
③掌握串劢式电动机定子和转子重绕的方法
项目基本功
一、项目基本知识
知识点一、认识使用串劢式电动机的常用电动工具
常见的使用串劢式电动机的电动工具按用途可分为:电钻类、砂磨类、冲击类、剪切类（电剪刀、电动锯等）、装配类（如电动螺丝刀、电动扳手等)和医疗类等,详见表7—1。

表7-1 使用串劢式电动机的常用工具
名称图示说明
手电钻
手持打孔；适用于木、塑料、金属的钻孔
名称照片用途
冲击钻
手持打孔; 用于木、塑料、金属等的钻孔.用冲击档时，也可给混凝土打孔
电锤
手持式；
用于混凝土、墙体的打孔
手砂轮
手持式；
用于金属等材料的初步磨光
砂轮切割机
用于切割金属线材
电动扳手（套筒）
用于拆、装螺栓
知识点二、串劢式电动机的运转原理 （1）串励式电动机的组成
串励式电动机由定子绕组、电刷（碳刷）、换向器、转子绕组等组成，如图7—1所示。

（2)串劢式电机各部件配合工作的过程和原理
定子绕组、转子绕组通过电刷1和电刷2、换向器串联在一起。

加上交流电后，定子绕组可等效成一对磁极不断改变的条形磁铁，所以定子绕组又叫劢磁绕组。

定子绕组产生的磁场对通电转子产生磁力矩，使转子转动。

如图7—2a 所示.具体地说，当交变电压处于A 正B 负时，定子形成的磁极如图7—2b 所示,同时电流通过碳刷1、换向器流进图中转子下部的有效边(垂直进入纸面),从转子上部的有效边流出（垂直离开纸面)，经碳刷2流至B 点，根据左手定则,定子的磁场对转子中的通电导体产生磁场力,使转子逆时针旋转。

当电压为B 正A 负时，定子形成的磁场和转子导体中的电流如图7—2c 所示,根据左手定则,转子仍然逆时针旋转.
(3） 调速
串劢式电动机可以通过改变电动机的端电压来改变转速.措施有串联电阻调速、并联电阻调速、晶闸管调速等，如图7—3所示。

,
图7-2 串劢式电动机的运转原理示意图
S N + +
+ ． ． ． + - N Ｓ +
- b c + + + ． ． ． A B A B
～ a A
B
碳刷1 碳刷2 碳刷2 碳刷1 图7-1 串劢式电动机的组成
（4) 正反转控制
方法一、通过转换开关，将接在碳刷上的两个线头对调，即可改变串劢式电动机的旋转方向，如图7-4所示。

方法二、通过转换开关，将每一组定子绕组的两个线头对调,也可以改变串劢式电机的
二、项目基本技能
a 串联电阻调速
b 并联电阻调速
C 采用晶闸管调速 图7-3 串劢式电动机的调速
b 反转 a 正转 图7-4 改变串劢式电动机旋转方向的方法一 图7-5 改变串劢式电动机旋转方向的方法二 b 反转
a 正转
任务一、串劢式电动机的认识与部件检测 现以某手电钻为例进行介绍。

1．拆卸机壳、认识与检测碳刷、碳刷架
拆卸机壳、认识与检测碳刷、碳刷架的方法如图7—6所示。

步骤① 拆卸手柄处机壳的固定螺钉，取下机壳，露出、认识碳刷、碳刷架、换向器、开关
② 取下、观察碳刷和碳刷架组件
步骤③ 拆下、检测电源开关
说明:将按钮按下时，接线柱1与2应能接通(电阻为0）,同时3与4也应能接通（电阻为0），否则 开关损坏
a 观察碳刷的金属编织导线是否断裂、散开、碳刷架是否破裂、弹簧是否无力
边缘有棱角，应进行修正
修正成光滑 的小圆角
b 观察碳刷表面是否光滑圆润
开关的按钮
开关
碳刷架
碳刷
换向器 电源线
1 2
3
4
步骤④ 拆卸固定转子部分的螺栓（三颗)，取下转子
步骤⑤ 检测转子绕组和换向器的绝缘性能
说明:用兆欧表检测，绝缘电阻应大于2M Ω；用 万用表最高电阻挡检测,阻值应为∞
步骤⑥ 目测检查换向器是否光滑，片与片之间是否有碳刷磨损后的大量碎屑造成的短路现象
a 装在转子上的换向器
b 换向器（配件）
步骤⑦ 取下定子铁芯、检测定子绕组
步骤⑧ 检查轴承
说明：检查轴向间隙、横向间隙,是否转动灵活,是否缺油
图7-6 串劢式电动机的认识与部件检测
转子绕组的每一抽头都焊在换向片的钩爪上（一个抽头对应一个钩爪）
螺栓
1
2
3
4
任务二、串劢式电动机一般故障的检修
串劢式电动机的故障主要表现为以下三类，下面分别学习其检修思路。

故障现象一、通电且按下开关后不运转
串劢式电机通电且按下开关后不运转，说明电流未形成通路或者机械部分卡住了，其检修流程如图7—7所示.
图7-7 串劢式通电且按下开关后不运转的故障检修流程
故障现象二、串劢式电动机运转无力、碳刷与换向器处火花大（形成了环状火花）、机身温度高.
该故障现象说明串劢式电动机存在接触不良、短路、机械阻力过大等故障。

这是一个较为普遍的故障现象，其检修流程如图7—8所示。

图7-8 串劢式电动机运转无力、碳刷与换向器处火花大、机身温度高故障检修流程
故障现象三、外壳的金属部分带电
该故障现象说明串劢式电动机的绕组搭铁、绝缘性能下降或连接导线破损等，其检修流程如图7—9所示。

任务三、串劢式电动机的重绕
一、串劢式电动机定子绕组的重绕
定子绕组的重绕较为简单，其方法如下： 第1 步、拆除旧绕组、记录原始数据
① 将定子铁芯从机壳内取出，并记录定子绕组的4根引线与碳刷、开关的接线位置。

② 将固定定子绕组的金属卡扣松开,取下金属卡扣，再取出定子绕组的线把，如图7-10所示。

图7-10 取出定子绕组
③ 压平定子绕组的线把(可用两块木板夹住旧线把，置于台虎钳上压紧、基本压平)，拆去包扎线把的绝缘带,测量线把的厚度和内径、外径。

④ 记录线把的匝数、并绕的漆包线根数、漆包线外径等数据。

第2步、制作绕线模 串劢式电动机绕组的线把较小， 不能在万能绕线模上绕制，一般可 以根据记录的原始数据或查阅的有 关数据用木板制作模芯和夹板，并 用砂纸适当打磨，使表面基本光滑. 如图7—11所示。

第3 步、绕制线把
将制作的绕线模装在绕线机上，并在挡板的开口处放进绑扎线,绕到所需的的匝数（记录的原始数据）后，进行绑扎，然后取出线把，将两端引线焊上多股铜芯塑料线后,再用黄漆绸带包缠。

故障现
象： 外壳
的金属部
分带电
第1 步、拆下部分外
壳，检查导
线是否破损 是 用绝缘胶布包好或套上绝缘套
否 检测碳刷的编织线是否散开与铁芯等相接通 是 否 更换碳刷及编织线 检查定子绕组是否搭铁或绝缘下降 是 否
在定子绕组与定子铁芯间加绝缘纸或重绕定子绕组 说明转子的换向器或转子绕组搭铁，可以用万用表检测加以确诊后，重绕转子绕组或更换转子
图7-9 串劢式电动机外壳的金属部分带电的故障检修流程 固定定子绕组的金属卡扣
两个突出的极掌（用
于嵌放定子绕组）
图7-11 串劢式电动机转子的固定绕线模 夹板 模芯
绕线机螺
杆的插孔
线把的
绑扎线预先放入该槽 线把的绑扎线预先放入该槽
第4 步、浸漆、烘干 为了装配方便，需先将绕制的各线把装入定子(在线把和定子之间放一层绝缘纸），再浸漆、烘干。

二、串劢式电动机转子绕组的重绕
转子绕组的拆除和重绕相对较为复杂，其方法如下：
第1 步、检测换向片的绝缘电阻、圆度、光滑度是否正常,如果不正常,则应更换。

第2 步、拆除旧绕组、记录原始数据
由于转子绕组一般采用环氧树脂酚醛漆浸、烘,绕组非常坚硬，很难采用冷拆法，所以可用钢锯将靠近换向器的端部锯割，再放至烘箱加温,使绕组软化，再用φ6的钢筋制成的冲子（直径略小于转子铁芯的槽）将槽内的漆包线逐槽打出,也可以用钢丝钳夹住没有锯割的另一端将槽内的漆包线逐一拉出。

在拆卸过程记录线把的跨距、匝数，各引出线（即抽头）在换向片上的焊接位置。

再将各槽清理干净。

第3 步、重绕转子
重绕转子有叠绕法和对绕法两种。

为了提高重绕转子的速度,可用钢材制作一个串劢式电动机转子重绕专用夹具，装在绕线机上助绕,其匝数可由绕线机记录，如图7—12所示.
1．叠绕法
叠绕法工艺简单、绕制顺序易记，不易出错，绕制方便,缺点是每个线把的平均重量有差异，会导致产生振动、噪声、碳刷与换向器处的火花变大现象，一般用于较小功率电动机的转子绕组，现以某线把跨距为1～5的9槽转子的叠绕法为例进行介绍,如图7—12所示
步骤① 给各槽编号，绕制跨1~5槽的线把，方法是一匝一匝地绕到应有的匝数后,将漆包线不剪断,抽至槽外，绞2～3圈，形成抽头1
步骤② 绕制跨2～6槽的线把，方法同步骤①
转子的铁芯
换向器
活动螺杆杆：顺时针（从下向上看）转动，可将转子夹紧，逆时针转则旋松
固定杆 图7-12 串劢式电动机转子重绕专用夹具
该孔穿在绕线机的螺杆上，再用螺母固定
5
4
3
2 1
9
8
6
始端
抽头1 5
4
3
2
1
9
8
6
抽头2
抽头1
始端
步骤③ 绕制跨3~7槽的线把,方法同步骤①
步骤④ 绕制跨4～8槽的线把，方法同步骤①
步骤⑤ 绕制跨5～9槽的线把，方法同步骤①
步骤⑥ 用同样的方法绕制跨6～1的、跨7～2、 跨8～3、跨9～4的各线把，漆包线的末端和始端 焊接在一起形成抽头9，总共形成9个抽头
图7—12 串劢式电动机转子的叠绕法
2．对绕法
对绕法的特点是电流平衡、端部整齐、机械功率平衡等优点。

对绕法又可分为V 型对绕法和平行对绕法。

这两种方法和叠绕法一样都是将每一个线把一匝一匝地绕制到应有的匝数(即该线把绕制完毕)后，将漆包线不剪断，绞接2～3圈形成成1个抽头后,再绕制下一个线把，不同之处是绕制的顺序不同,下面分别介绍。

（1） V 型对绕法
① 适用场合：一般用于奇数槽的转子。

② 绕制过程（顺序)：以线把跨距为1～5槽的9槽转子为例进行详细讲解（其它的与此类似),如图7—13所示。

5
4
3 2
1
9
8
6
始端
抽头1
抽头2
抽头3
抽头4
5
4
3
2
1 9 8
6
始端 抽头1 抽头2
抽头3
抽头4
抽头5
5
4
3
2 1
9 8
6
抽头2
抽头1
始端 抽头3
7
7
步骤①绕制跨1、5槽的线把
步骤②绕制跨5、9槽的线把
步骤③绕制跨9、4槽的线把
步骤④绕制跨4、8槽的线把
步骤⑤绕制跨8、3槽的线把
步骤⑥绕制跨3、7槽的线把；跨7、2槽的线把；
跨2、6槽线把;跨6、1槽线把，已形成了8个抽头，
漆包线的末端和始端再焊接在一起形成1个抽头，
图7—13
（2） 平行对绕法
① 适用场合:一般用于偶数槽的转子。

② 绕制过程(顺序）：以线把跨距为1～4槽的8槽转子为例进行详细讲解(其它的与些类似）,如图7—13所示。

步骤① 绕制跨1、4槽的线把（漆包线的始端 留在1槽外）
步骤② 绕制跨5、8槽的线把
步骤③ 绕制跨7、4槽的线把
步骤④ 绕制跨 3、8槽的线把
步骤⑦ 绕制跨5、2槽的线把
步骤⑧ 绕制跨1、6槽的线把，已形成了7个抽头,漆包线的末端和始端再焊接在一起形成1个抽头，
图7—14 第4 步、打入槽楔
方法与单、三相电动机相同，略。

第5 步、焊接
无论转子采用什么绕法
,都要将转子绕组的每个抽头焊在换向器相应换向片的钩爪上,常用的方法如图7-15所示。

a 将引出线的抽头焊在正对的换向片钩爪上
b 根据转子旋转方向将引出的 抽头向左偏斜1～2个换向片焊接
c 根据转子旋转方向将引出的 头向右偏斜1～2个换向片焊接
图7-15 串劢式电动机转子绕组的抽头与换向器的焊接
第6 步、扎线
由于转子运行时，绕组受到较大的离心力，另外，运行时会发热,所以其接线头可能被甩脱、散开.因此,需要用棉索或纤维线将从换向器端的焊接头到铁芯之间的绕组捆扎一层,如图7—16所示。

图7-16 转子重绕后端部的绑扎
第7步、通电试验
将转子不浸漆,装配后通电试验,如果发现旋转方向相反,则可以将接在碳刷上的两根导线对调（如果对调后碳刷处火花太大，可以通过微调碳刷架的角度来解决。

如果微调碳刷架的角度还不能解决，则应将各引出线抽头焊接在换向片上的位置改变)
第8步、浸漆与烘干
1．绝缘漆的选用
由于串劢式电动机转速很高，所以浸漆非常重要。

一般采用无溶剂绝缘漆漆进行浸漆（若采用有溶剂漆浸漆,在烘干过程,溶剂挥发导致绕组中留下的空隙，会使绕组整体的机械强度下降,在高速旋转的状况绕组容易散开成几股，以致出现匝间短路等故障）。

2．浸漆的方法
为了保证转子的平衡,可采用以下滴浸工艺:
①将转子预烘至80℃以上；
②第1次滴浸:取出转子，将其竖立（换向器朝上），约倾斜10～15°，用小毛刷蘸取无溶剂漆滴在绕组的上端部及绑绳处,当漆浸透、从下端部渗出时,则第1 次滴浸完毕。

③第1 次烘干：将铁芯等表面醮上的漆擦干，放入烘箱,换向器朝下，进行烘干(当绝缘漆基本胶化后，再将换向器朝上进行固化烘干）。

④第2次滴浸、烘干：方法同上，但在最后固化烘干时，换向器要朝下立放。

项目学习评价
一、学生填写以下学习过程记录单，并上交。

通过教材的学习和老师的讲解，学生将已理解的内容（要点）和有所不解并需要老师指导的问题详细填入下表。

学习过程记录单
二、思考练习题
1．判断下列说法是否正确
①
单相串劢式电动机常用于电动工具的驱动 （ ） ② 串劢式电动机的换向器固定在转子上，不可拆卸 （ ） ③ 串劢式电动机的碳刷和换向器处总是有一些火花，一般只要不
出现环状火花就可以认为正常 （ ）
④ 串劢式电动机的定子绕组是显极式，极相组之间采用反串接法 ( ） ⑤ 串劢式电动机的碳刷对换向器的压力要合适，二者接触处要恰当吻合 （ ） 2．问答题
① 某手电钻通电后无任何反应，可能的故障原因有那些? ② 某电锤出现运转无力、高温现象,可能的故障原因有那些？ ③ 怎样检测串劢式电动机的漏电现象？ ④ 怎样重绕串劢式电动机的定子绕组？
⑤ 举例说明串劢式电动机转子绕组叠绕法的方法 ⑥ 举例说明串劢式电动机转子绕组对绕法的方法。