西安西瑪直流電機碳刷的主要失效機理。

      隨著(zhù)智能家居的興起與發(fā)展，以自動(dòng)感知、智能控制、自動(dòng)執行為特征的智能家電成為行業(yè)發(fā)展的趨勢，而西安西瑪直流電機作為最重要的自動(dòng)控制執行器之一，開(kāi)始在智能家電和智能廚電中被廣泛使用。
      然而，廚電中使用的直流電機，長(cháng)期工作在高溫、潮濕、多鹽等腐蝕性物質(zhì)的環(huán)境中，再加上其頻繁啟停，西安西瑪直流電機故障頻發(fā)，成為困擾智能家電生產(chǎn)廠(chǎng)商和用戶(hù)的一大難題。

一、直流電機失效模式

      西安西瑪直流電機結構相對簡(jiǎn)單，主要由磁瓦、換向器、碳刷、繞組、刷架、軸承等零部件組成，各零部件失效。

二、碳刷失效機理分析

      西安西瑪直流電機運轉過(guò)程中，碳刷在電流通過(guò)下不斷摩擦磨損，是典型的載流摩擦磨損過(guò)程。由于電場(chǎng)、電流及電弧等電因素介入到摩擦系統中，再加上濕熱、鹽霧對潤滑、腐蝕等因素的耦合，碳刷的腐蝕磨損存在粘著(zhù)磨損、磨粒磨損、氧化磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損、電弧燒蝕等多種不同機理。

      隨著(zhù)西安西瑪直流電機碳刷與換向器運動(dòng)摩擦，摩擦副表面材料溫度升高，材料微觀(guān)區域表面發(fā)生塑性變形，摩擦阻力增大，進(jìn)而產(chǎn)生粘著(zhù)磨損，并伴有磨粒磨損。碳刷與換向器之間有電流通過(guò)，其接觸表面除機械摩擦之外，還由接觸電阻產(chǎn)生大量熱量，進(jìn)一步加劇了碳刷的粘著(zhù)磨損。再加上碳刷在脫離換向器瞬間會(huì )產(chǎn)生電弧，電弧侵蝕造成碳刷材料的融化、氣化和噴濺，既造成材料的直接消耗，又使得碳刷換向器之間接觸電阻增大，生成更多熱量。

      而在鹽霧和濕熱環(huán)境條件下，鹽溶液粘附在碳刷表面、形成電解質(zhì)液膜，碳刷材料為金屬銅合金，非?；顫?，生成電化學(xué)反應，腐蝕效果明顯。再加上西安西瑪直流電機換向器和碳刷之間的電場(chǎng)作用，電化學(xué)反應速度更快，對碳刷的腐蝕磨損作用更大。

      由于載流摩擦磨損和電化學(xué)腐蝕的耦合作用，鹽霧+潮熱環(huán)境條件下的西安西瑪直流電機碳刷腐蝕磨損速度遠超單一機理下的磨損，并且該腐蝕磨損過(guò)程是一個(gè)惡性循環(huán)過(guò)程，碳刷磨損速率越來(lái)越快，其耦合失效。

      有刷西安西瑪直流電機具有成本低、調速性能好、控制簡(jiǎn)單等幾乎一切優(yōu)點(diǎn)，唯一的缺點(diǎn)就是不耐用，壽命相較其他類(lèi)型電機較短。主要原因是由于有刷直流電機的碳刷與換向器在換向過(guò)程中不可避免發(fā)生劇烈腐蝕磨損，從而限制直流電機壽命與使用次數。

      為應對上述情況，無(wú)刷西安西瑪直流電機得到快速發(fā)展，通過(guò)電路控制取代碳刷換向，可有效地將直流電機壽命提高十幾倍以上，與有刷直流電機一起，廣泛應用于自動(dòng)控制、儀器儀表、醫療器械、家電、武器裝備等各領(lǐng)域。

三、小結

      載流摩擦磨損是西安西瑪直流電機碳刷腐蝕的主要失效機理，也是決定有刷直流電機使用壽命的最主要因素。而工作在鹽霧等惡劣環(huán)境下的有刷直流電機，載流摩擦磨損和電化學(xué)腐蝕耦合作用，其使用壽命更是大大縮減。


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