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电动车电机故障分析及排除

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在新能源车辆中,由内燃机更换为电机驱动,作为车辆的主要动力源,出现故障后会影响车辆的正常运行,能事先识别出电机的故障显得很关键,下文中将全面介绍一下电动车电机故障的分析判断和处理方式。

电机正常运行时应发出均匀且较轻的"嗡嗡"声,无杂音和特别的声音。若发出噪声太大,包括电磁噪声、轴承杂音、通风噪声、机械摩擦声等,均可能是故障先兆或故障现象。
1、对于电磁噪声,如果电机发出忽高忽低且沉重的声音,则原因可能有以下几种: 
  • 定子与转子间气隙不均匀,此时声音忽高忽低且高低音间隔时间不变,这是轴承磨损从而使定子与转子不同心所致。
  • 三相电流不平衡。这是三相绕组存在误接地、短路或接触不良等原因,若声音很沉闷则说明电机严重过载或缺相运行。
  • 铁芯松动。电机在运行中因振动而使铁芯固定螺栓松动造成铁芯硅钢片松动发出噪声。

图1 电磁噪声的产生
2、对于轴承杂音,应在电机运行中经常监听。监听方法是:将螺丝刀一端顶住轴承安装部位,另一端贴近耳朵,便可听到轴承运转声。若轴承运转正常,其声音为连续而细小的“沙沙"声,不会有忽高忽低。
  • 轴承运转时有"吱吱"声,这是金属摩擦声,一般为轴承缺油所致,应拆开轴承加注适量润滑脂。
  • 若出现"唧哩"声,这是滚珠转动时发出的声音,一般为润滑脂干涸或缺油引起,可加注适量油脂。
  • 若出现"喀喀"声或"嘎吱"声,则为轴承内滚珠不规则运动而产生的声音,这是轴承内滚珠损坏或电机长期不用,润滑脂干涸所致。

图2 安装误差导致的轴承噪声
3、若传动机构和被传动机构发出连续而非忽高忽低的声音,可分以下几种情况处理。
  • 周期性"啪啪"声,为皮带接头不平滑引起。
  • 周期性"咚咚"声,为联轴器或皮带轮与轴间松动以及键或键槽磨损引起。
  • 不均匀的碰撞声,为风叶碰撞风扇罩引起。
直流电机故障分析判断及处理
一、电机振动 
  • 电机振动对换向的影响是由电枢振动的振幅和频率高低所决定的。与电枢向某一方向振动时,就会造成电刷与换向器的接触面的压力波动,从而使电刷在换向器表面跳动、随着电机转速的增高,振动加剧,电刷在换向器表面跳动幅度就越大。
  • 电机的振动过大多是由于电枢两端的平衡块脱落使位置移动造成电枢的不平衡, 或是在电枢绕组修理后未进行平衡校正引起的。
  • 一般说来,对低速运行的电机,电枢应进行静平衡校验;对高速运行电机,电枢必须进行动平衡校验。所加平衡块必须牢靠地固定在电枢上。
三相异步电机故障分析及排除
一、运行中电机振动较大
表1 电机振动大原因及故障排除

二、通电后电机不转有嗡嗡声
表2 电机嗡嗡声故障及排除

三、电机不能启动
1、电机不转且没有声音:
电源或者绕组有两相或两相以上断路,首先检查电源是否有电压, 如果三相电压平衡, 那么故障在电机本身,可检测电机三相绕组的电阻, 寻找出断线的绕组。
2、电机不转但有嗡嗡声:
测量电机接线柱,若三相电压平衡且为额定电压值,可判断是严重过载,检查的步骤:先去掉负载,这时电机的转速与声音正常,可以判定过载或者负载机械部分有故障,若任然不转动,可用手转动一下电机轴,如果很紧或转不动,再测三相电流,若三相电流平衡,但比额定值大,说明电机的机械部分被卡住,可能是电机缺油,轴承锈死,或损坏严重,端盖或者油盖装的太斜,转子和内膛相碰(扫膛)当用手转动电机轴到某一角度时感到比较吃力或听到周期性的擦擦声,可判断为扫膛。
3、电机转速慢且有嗡嗡声:
这种故障表现为轴振动,若测得一相电流为零,而另两相电流大大超过额定电流,说明是两相运转,其原因是:电路或者电源一相断路,或电机绕组一相断路。小容量的电机可以用万用表直接测量是否通断。中等容量的电机由于绕组多采用多根导线并绕多支路并联,其中若断掉若干根或断开一条并联支路时检查起来就比较麻烦,这样的情况通常采用相电流平衡法或者电阻法。电阻法用电桥测量三相绕组的电阻,如三相电阻相差百分五以上,电阻较大的一相为断路相。
经验证明:电机的断路故障多数发生在绕组的端部,接头处或引出线的地方.
四、电机启动后转速低于额定转速
  • 若几部电机同时出现这样的问题一般会是供电电网电压过低。
  • 若一台电机启动有嗡嗡声并有些振动,要检查是否定子绕组一相断电,可测量三相电流是否平衡,有嗡嗡声但不振动检查三相电压是否太低。
  • 当空载后电机转速正常,而加载后转速降低,
检查步骤:
首先将电机空载启动,如转速正常,可将电机加上轻载,如转速低下来,说明负载机械部分有咔住现象,若机械部分没有故障,电机转速不见降低,可使电机在额定负载范围内运转,若电机转速下降,给人一种带不动的感觉,那就证明电机有故障,造成这种故障的原因是:误将三角形接法的电机接成星形,鼠笼转子断条,若是刚绕的电机,可能是某一极相组接反。
五、电机振动
电机通过传动机构与机械相连,电机振动可导致机械振动,机械振动也会使电机振动,将电机和机械传动部分脱开再启动电机,若振动消除说明是机械故障,否则是电机振动,振动的原因有:电机机座不牢,电机与被驱动的机械部分的转轴不同心,电机的转子不平衡,电机轴弯曲,皮带轮轴偏心,鼠笼多处断条,轴承损坏,电磁系统不平衡,电机扫膛。

图3 电机定子绕组的振动
六、电机运转时有噪声
故障分电机的机械部分和电磁部分,区分方法:先使电机通电运行,仔细听运转的声音,然后停电,让电机借惯性继续运行,若这时不正常的声音消失,说明是电机电磁方面的故障,否则是电机机械方面的故障。
  • 机械噪声:A轴承发出的噪声,可能是轴承钢珠破损,润滑油太少,这时,将一螺丝刀头部顶在轴承油盖的外面,柄部附耳旁,可听到咕噜咕噜的声音。B空气摩擦产生的噪声。这种声音很均匀,不是很强烈,可判断为正常。C电机扫膛引起的噪声,这种噪声的特点是有嚓嚓的声音,对于刚修过的电机,运行时若发现有噪声,可检查电流是否平衡,转动是否灵活,转速是否达到额定转速,如无以上问题,可能是定子槽内绝缘纸或竹屑突出于槽口外,致使转子与其相摩擦这时声音的特点是既尖又高。

图4 机械噪声的产生
  • 电磁噪声:A转子和定子长度配合不好,转子长度指一个轴承到另一个轴承的距离,定子长度指从一个轴承室到另一个轴承室的距离,正常情况下,定子长度比转子长度略长一点,如相差太多,可能出现一种低沉的“嗡”声。B转子轴向移位,这种移位也可能发生电磁噪声,而且造成空载电流增大,电机的电池性能降低。C定子,转子槽数配合不当,装配过程中错装了另外的转子。D定子转子间气息不均匀,定子转子失圆,也可能是轴有轻微的弯曲等。此外,电机绕组缺相,匝间短路,相间短路,过载运行等均能引起电磁噪声。
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来源:汽车NVH云讲堂
振动碰撞电源电路新能源电机传动螺栓
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首次发布时间:2023-04-10
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吕老师
硕士 28年汽车行业从业经验,深耕悬置...
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