掃膛,是電動機產品經常會遇到的一種機械性質量故障,有的發生在電機的試驗階段,而有的則出現在電機的使用階段,而且,不同的故障原因導致的掃膛故障表象不同,並具有一定的規律和特徵。

掃膛是電機產品中相對通用的質量故障專業術語,是指定子鐵芯內圓在前面的文章中,我們談了電機零部件本身,以及整機產品的同軸度控制要求,同軸度符合要求是規避電機掃膛質量問題的基礎,而在實際生產加工過程中,總會因林林總總的原因,導致在不同的時段發生掃膛故障。

掃膛故障的極限狀態是氣隙不均勻,即電機定子與轉子不同軸,但還不至於造成定子與轉子相擦,但是在電機帶負載的情況下,則極有可能發生事實性的掃膛質量故障。

氣隙不均勻是電機零部件物理空間不符合的一種缺陷,在電機通電後,會因爲單邊磁拉力作用加重氣隙不均勻度,發生掃膛故障的同時,對電機的通風散熱、振動和噪聲性能均有不同程度的影響。

01產品試驗階段發生的掃膛故障分析

對於大多數電機,出廠時只進行空載試驗,如果在空載時即發生掃膛故障,則說明導致故障的問題比較嚴重,而且屬於典型的製造質量故障。比較常見的幾類掃膛故障表象有:

(1)定子鐵芯兩端局部有掃膛表象,且兩者呈對角線分佈,而轉子的對應軸向位置均有一圈的摩擦痕跡。發生該類故障的主要原因是電機兩端軸承系統發生不同軸問題,與電機機座與端蓋的配合關係比較密切。

(2)定子鐵芯一端局部有實擦痕跡,轉子對應位置有一圈實擦。該問題主要由定子局部的凸起導致,導致該問題的原因是鐵芯壓入機座時因受到不適宜外力,深層次的原因可能是定子壓入機座的胎具、定子部分的壓圈等不匹配,或者是定子與機座旋轉不當所致。該問題發生的同時,還可能伴有定子繞組槽底對地的電氣故障,而且該電機故障修復的可能性較小,即使修復了對地故障,還極有可能發生繞組的匝間故障。

(3)鐵芯中間發生的掃膛問題。這問題大多是由於定子或轉子局部問題所致,要區分屬於定子問題還是轉子問題,可以從故障的特徵分析,如果是定子問題,其故障的表象爲定子局部而轉子一圈摩擦痕跡,相反,當轉子局部有問題時,故障表象爲轉子局部而定子內膛一圈。導致該問題的原因大多與定子鐵芯或轉子加工有關。

02電機運行過程發生掃膛問題分析

一般情況下,只要電機經過嚴格的檢查試驗,基本可以排除掃膛故障因素,但往往在電機的實際運行中,還是有掃膛故障的發生。從諸多掃膛故障電機分析,導致發生該問題的原因大致可以歸結爲以下幾類:

(1)軸承系統故障衍生的掃膛故障。當電機軸承系統發生嚴重的故障時,如軸承破損和散架,將同時會導致電機定子與轉子的不同軸問題,發生兩者摩擦甚至抱死的嚴重問題,由此,在很短的時間內,會因爲電機低速運行或被堵轉而發生繞組發熱燒燬問題。

(2)轉子或定子中異物(或異常物料)進入定子與轉子的氣隙。對於大多數的電機產品,特別是帶徑向通風道的電機,轉子表面車削時的金屬屑,可能會進入一些不宜清理的空間,而在電機運行時被甩出;對於定子部分,特別是採用磁性槽楔的電機,槽楔有可能在電機運行時發生彈出;對於鑄鋁轉子電機,特別是細長型轉子,可能會由於轉子溫度過高而發生流鋁問題等。所有這些都可能導致電機運行時發生掃膛故障。

(3)由於軸的裂變而發生的掃膛問題。該問題大多發生在焊接軸的電機,由於電機軸的生產加工過程中焊接應力、機加工應力,以及使用過程中的負荷衝擊等因素,導致電機軸的局部發生裂變,導致定子與轉子不同軸而發生掃膛故障。

電機的掃膛故障對電機的性能影響極其嚴重,大多數掃膛故障會發生次生的電氣故障。因而,在電機設計、生產製造環節,應採用必要的措施,預防該類問題的發生。

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