[发明专利]增加汽车燃油泵永磁直流电机寿命的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增加汽车燃油泵永磁直流电机寿命的方法。

背景技术

汽车燃油泵直流电机包括定子和转子，所述定子包括电刷、金属外壳以及固定在金属外壳内壁的永磁极，所述转子包括转轴、转子铁芯、固定在转轴上与电刷滑动接触的换向器以及电枢绕组。

目前，有刷电机的电刷都安装在电机的几何中心线上，也就是说电刷的电刷中心线与电机的几何中心线（几何中心线位于定子磁场的磁极中心线，定子磁极有几对，相应的几何中心线就有几条）重合。这样能提高电机的工作效率。

但是我们知道：永磁直流电机最大的特点就是电机的换向，因为电机有了换向，所以永磁电机才能转动。永磁直流电机电枢绕组的电动势和电流是交变的，只有借助旋转的换向器和静止的电刷，才能在电刷间获得直流电压和电流。当旋转的电枢绕组元件经过电刷下进入另一条支路时，该元件的电流从一方向变为另一方向，这种元件电流的变换称为换向。这样才能维持电机电枢正常的向一个方向旋转。图1a、1b和1c为电机换向原理图。其中图1a中，按绕组通电方向产生磁极，异性相吸，转子从中心线左边顺时针旋转。图1b转子在中心线时，电流需要换向，使得绕组产生反极性，同性相斥，使得转子继续顺时针旋转。图1c，转子从中心线右边顺时针运行时电流已经换向，这样才能保持同向运行。

在图1a的位置，燃油泵电机的电枢是单叠绕组，A、B端接在换向器两个相邻的两个换向片上，如图2所示，电刷在这两个换向片的交界处。这个位置时绕组是被短路的，并且被短路的换向元件是放在磁极中心，这时线圈内的感应电动势为零，其工作电势为最大，绕组的火花最小。

在图1b所示的位置，绕组的电流必须开始反向进入B端，这样绕组极性反向，两个S极相互排斥，从而使绕组继续同向运行，这就是绕组的换向位置。这个换向维持电机运转180°电角度。当绕组旋转180°电角度后，必须再进行换向，以维持绕组按原运转方向继续运行。换向需要时间的，它与电机转速和换向片的数量有关。如燃油泵电机转速6000r/min，换向器片数为8片，则换向时间为：

Tk=60/（6000x8）（s）=1.25x10-3（s）

在换向过成中，换向导体在电枢表面移过的距离称为换向区；换向导体中的电流称为换向电流。在整个换向过程中，换向电流为+i～-i，如图3所示。

换向导体是电感线圈，其在换向过程中，于电流的变化将伴随磁场能量的变化，它使换向延迟，直到换向结束时，由于电枢绕组本身是一个电感元件，电机的换向电流并不是按照图3那样呈直线形换向，电感的存在导致换向导体的换向电流延时一段时间。启动惯性大。还由于延时的关系，使多余的能量强行放出，从而形成电刷下的火花，烧蚀燃油气电机的换向器的表面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种改善换向、减小电刷与换向器表面的火花增加汽车燃油泵电机寿命的方法，解决了启动惯性大的问题。

本发明的技术方案如下：一种增加汽车燃油泵永磁直流电机寿命的方法，将电机的电刷中心线偏离该电机的几何中心线10-15度，所述电刷的中心线逆电机旋转方向旋转。

最好是：所述电刷中心线偏离电机几何中心线的角度为15度。

把燃油泵电机的电刷逆电机旋转方向旋转一个角度，以适应由于电感的存在而延时的电流，从而降低换向回路中的电流，改善换向。这样就减小了电刷与换向器表面的火花。经改进后会造成效率下降、电流增加，但启动平稳，不会震动。运行时参数合理，经改进后的汽车燃油泵电机，由于燃油泵电机单方向运行，总的来说工作状态稳定，电压、转速波动不大，解决了启动惯性大的问题。

将本发明改进后的电机与改进前的电机进行1000小时耐久性试验，试验后将换向器表面质量进行对比。不移动电刷中心的燃油泵的换向器表面已经被磨损0.2mm深度（如图4所示），并且换向器表面烧蚀严重；而旋转移动电刷中心的燃油泵电机的换向器表面几乎未磨损，表面也看不到被烧蚀的现象（如图5所示）。

有益效果：本发明改进后的电机工作状态稳定，电压、转速波动不大，运行参数合理，采用旋转移动电刷中心的位置的方法，达到了改善电机换向、减小火花，延长寿命的目的，解决了启动惯性大的问题，启动时不震动。对于大批量生产的产品，这种方法具有改动小、成本低、极易实现等优点。

附图说明

图1a-1c为电机换向原理图；

图2为电刷换向位置示意图；

图3为换向电流的换向过程示意图；

图4为改进前燃油泵电机试验后换向器的照片；