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摘要：针对某型起动直流电机修理过程中发现电机的定子线圈与壳体间绝缘电阻小于规定值的故障进行了分析，研究了起动直流电机绝缘电阻值偏小的故障原因，提出了解决措施和预防办法，对同类起动直流电机故障的排除和诊断具有一定的参考意义。
关键词：起动直流电机；绝缘电阻；故障模式影响
Keywords：DC electric starter；insulated resistance；fault mode effect
1 故障现象
某型直流电机修理过程中，使用高阻表连续测量三台电机的定子线圈与壳体间的绝缘电阻，阻值均小于规定值，如表1所示。技术文件规定，定子线圈与壳体间绝缘电阻应不小于20MΩ。
如果定子线圈与壳体间绝缘电阻小于规定值或为零，说明定子线圈与壳体出现导通或短路，使用过程中将导致定子线圈烧蚀和工作不正常，进而引起电机不能正常工作。
2 电机结构及工作原理
该型起动直流电机是串激磁式四极直流电动机，电机靠轴的自由端上的主动齿轮与燃气发生器相连，起动直流电动机由静子、转子、前板、后板、转速传感器、壳体等组成（见图1）。
静子的主要部分是一个钢制构架，其上固定有4个带线圈的极，每个极用两个螺钉紧固。每个极的线圈由圆截面的铜导线特殊绕制而成，以确保工作可靠和防蚀。静子的外面固定包有绝缘材料的接线柱，其将电源输送给起动直流电动机，如图2、图3所示。
起动直流电动机接通直流电压后，电机带转空气发生器，约5s后点燃燃烧室的燃油。在涡轮和起动直流电动机的带动下，将转速提高到35%左右。达到该转速后，控制盒切断起动直流电动机电源，之后在无电机情况下继续旋转。靠空气发生器加速使起动直流电动机的转速提高到加载慢车转速44%左右。空气发生器成功起动发动机后，空气发生器及起动直流电动机即停转。
3 故障原因分析
根据产品结构，绝缘电阻值小主要表现在以下四个方面（见图4）。
1）定子线圈表面损伤，与壳体接触导通。
2）导线绝缘套管表面损伤，与壳体接触导通。
3）刷架环组件上碳粉吹除不干净，壳体、刷架环组件上的碳粉、接线柱、导线接头形成通路，导致壳体导线导通。
4）固定刷架环组件和导线接头（引出线组件）的螺钉过长，从刷架环组件表面上的螺钉孔伸出，与壳体接触导通。
4 故障排除
根据图4所列故障树进行电机分解检查，螺钉长度满足技术文件要求，线圈、导线表面外观正常。于是，故障点被定位在碳粉上。
从电机上分下螺钉，取出导线接头和刷架环组件，发现刷架环组件表面上存在积炭，采用汽油清洗表面积炭，在110℃～120℃条件下对刷架环组件烘干，重新测量，三台电机的绝缘电阻如表2所示。
比较表1和表2，输出如图5所示的比对分析图。
5 预防措施
1）修理过程中，检查线圈表面、导线绝缘套管表面，不应有划伤、金属线芯裸露。
2）采用压缩空气吹除电机静子组件内腔中的碳粉后，建議将刷架环组件从电机壳体内分下，使用汽油清洗表面并烘干。
3）将螺钉通过导线接头、刷架环组件螺纹孔进行加装时，如果螺钉从刷架环组件伸出，应更换螺钉或刷架环组件。
4）增加对刷架环组件高度的微分测量要求。
5）设计制造过程中，建议刷架环组件上的通孔为一定深度的盲孔。
6）电机使用一段时间后，应定期用清洁的压缩空气吹除集电器内的碳粉。
7）检查整流子的工作表面，如果整流子被损坏，必须更换起动电机。
8）检查电刷和刷握中的移动灵活性以及弹簧是否处于正确位置。
9）检查电刷上导线的完好性，导线不应妨碍电刷在刷握内的进给。
10）检查电刷的状况及磨损。当电刷因磨损而高度下降≤10mm时，必须从其成套备件中取新件予以更换。新电刷应能自由进入刷握的孔，并应与整流子进行磨合。
参考文献
[1]某型空气发生器技术说明书[Z].中航工业航空动力机械研究所，2011.
[2]某型空气发生器使用维护手册[Z]. 中国南方航空动力机械公司，2002.
关键词：起动直流电机；绝缘电阻；故障模式影响
Keywords：DC electric starter；insulated resistance；fault mode effect
1 故障现象
某型直流电机修理过程中，使用高阻表连续测量三台电机的定子线圈与壳体间的绝缘电阻，阻值均小于规定值，如表1所示。技术文件规定，定子线圈与壳体间绝缘电阻应不小于20MΩ。
如果定子线圈与壳体间绝缘电阻小于规定值或为零，说明定子线圈与壳体出现导通或短路，使用过程中将导致定子线圈烧蚀和工作不正常，进而引起电机不能正常工作。
2 电机结构及工作原理
该型起动直流电机是串激磁式四极直流电动机，电机靠轴的自由端上的主动齿轮与燃气发生器相连，起动直流电动机由静子、转子、前板、后板、转速传感器、壳体等组成（见图1）。
静子的主要部分是一个钢制构架，其上固定有4个带线圈的极，每个极用两个螺钉紧固。每个极的线圈由圆截面的铜导线特殊绕制而成，以确保工作可靠和防蚀。静子的外面固定包有绝缘材料的接线柱，其将电源输送给起动直流电动机，如图2、图3所示。
起动直流电动机接通直流电压后，电机带转空气发生器，约5s后点燃燃烧室的燃油。在涡轮和起动直流电动机的带动下，将转速提高到35%左右。达到该转速后，控制盒切断起动直流电动机电源，之后在无电机情况下继续旋转。靠空气发生器加速使起动直流电动机的转速提高到加载慢车转速44%左右。空气发生器成功起动发动机后，空气发生器及起动直流电动机即停转。
3 故障原因分析
根据产品结构，绝缘电阻值小主要表现在以下四个方面（见图4）。
1）定子线圈表面损伤，与壳体接触导通。
2）导线绝缘套管表面损伤，与壳体接触导通。
3）刷架环组件上碳粉吹除不干净，壳体、刷架环组件上的碳粉、接线柱、导线接头形成通路，导致壳体导线导通。
4）固定刷架环组件和导线接头（引出线组件）的螺钉过长，从刷架环组件表面上的螺钉孔伸出，与壳体接触导通。
4 故障排除
根据图4所列故障树进行电机分解检查，螺钉长度满足技术文件要求，线圈、导线表面外观正常。于是，故障点被定位在碳粉上。
从电机上分下螺钉，取出导线接头和刷架环组件，发现刷架环组件表面上存在积炭，采用汽油清洗表面积炭，在110℃～120℃条件下对刷架环组件烘干，重新测量，三台电机的绝缘电阻如表2所示。
比较表1和表2，输出如图5所示的比对分析图。
5 预防措施
1）修理过程中，检查线圈表面、导线绝缘套管表面，不应有划伤、金属线芯裸露。
2）采用压缩空气吹除电机静子组件内腔中的碳粉后，建議将刷架环组件从电机壳体内分下，使用汽油清洗表面并烘干。
3）将螺钉通过导线接头、刷架环组件螺纹孔进行加装时，如果螺钉从刷架环组件伸出，应更换螺钉或刷架环组件。
4）增加对刷架环组件高度的微分测量要求。
5）设计制造过程中，建议刷架环组件上的通孔为一定深度的盲孔。
6）电机使用一段时间后，应定期用清洁的压缩空气吹除集电器内的碳粉。
7）检查整流子的工作表面，如果整流子被损坏，必须更换起动电机。
8）检查电刷和刷握中的移动灵活性以及弹簧是否处于正确位置。
9）检查电刷上导线的完好性，导线不应妨碍电刷在刷握内的进给。
10）检查电刷的状况及磨损。当电刷因磨损而高度下降≤10mm时，必须从其成套备件中取新件予以更换。新电刷应能自由进入刷握的孔，并应与整流子进行磨合。
参考文献
[1]某型空气发生器技术说明书[Z].中航工业航空动力机械研究所，2011.
[2]某型空气发生器使用维护手册[Z]. 中国南方航空动力机械公司，2002.