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复印机用外转子无刷电机的维修
来源:本站整理  作者:佚名  2013-12-17 09:30:59

    无刷直流电机是永磁式同步电机的一种,英文简称BLDC。无刷直流电机不使用机械的电刷装置,采用方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器机构,以永磁材料作为转子,性能上较一般的传统交、直流电机有很大优势,是当今最理想的调速电机。近年来,随着技术的日益成熟与完善,逐渐在航模、医疗器械、家用电器、电动车等多个领域得到广泛应用。本文以京瓷复印机使用的“信侬”DR-6236-153型外转子无刷电机为例,重点介绍微型外转子无刷电机的维修方法,供同行参考。

    京瓷复印机在国内拥有较多的用户,其原稿供纸电机(OFM)和原稿传输电机(OCM)等都采用外转子直流无刷电机(以下简称“电机”)。复印机在使用5年左右时,会因为电机损坏而出现卡纸现象,一般采用更换电机的方法排除故障。这类配件电机的售价一般在1000元以上,为节约维修成本,本人对此类电机进行了剖析和尝试维修,多次维修实践证明:此类电机普遍采用专用的驱动电路(如:本例电机采用LB 1928作为核心驱动),保护性能比较完善,一般不会出现电路故障;三相定子绕组的工艺十分精良,也不会有问题;大多数电机是因为位于转子下部的6极橡胶永磁环的失磁(即磁场衰减)出现以下两种故障:
    1.电机转动噪声明显偏大,有时出现死点;
    2.电机转动10s左右后,自动停止。
    下面介绍针对以上两种故障的简单工艺实施维修方法。
    故障现象1:电机噪声大,存在死点。
    图1是电机拆解后的实物照片。由此可以看出故障主要集中在电机控制部分的转子转角定位和测速信号两个环节。

    转子转角定位由电机驱动电路板上的3个霍尔传感器(见图1转子旁边的3个黑色4脚元件)完成。控制电路依据3个霍尔传感器的信号组合,控制定子的3相线圈的通电相位,实现电机转动。控制逻辑关系见表1。

    从图1的结构配合及表1可知:6极磁环(见图2)所处的位置,决定着3个霍尔元件输出的信号电平,驱动电路依据3个霍尔元件输出信号的逻辑关系,输出OUT1、 OUT2、 OUTS的驱动电流相位。当6极磁环的某个磁极的失磁超过一定限度时,这个磁极转过霍尔元件上方时就不能使霍尔元件输出正确的电平信号,导致控制电路不能输出正确的3相驱动信号,从而影响电机的正常转动。
    由表1右边的霍尔元件输出组合做简单分析就可以发现,不存在3个传感器输出全部为“L”和“H”的组合。当6极磁环的某个磁极的失磁超过一定限度,这个磁极转过霍尔元件时,霍尔元件不能输出正常的位置信号,导致出现3个传感器输出全部为“L”和“H”的组合,控制电路将不会输出3相电信号,如果电机启动时转子正好处在这个位置,则电机不能启动,即出现“死点”;如果电机启动时转子不在这个位置,则电机能启动,但噪声明显。
    实测发现:本例电机使用的霍尔元件在磁场向下(N极接近)时,输出低电平“L”,无磁场或磁场向上时输出高电平“H”。因此,当出现电机噪声大和存在死点的故障时,只要设法加强6极磁环的N极磁场即可。由于电机磁环已经出现局部失磁问题,说明该电机的这个磁环质量有问题,因此,对其他两个N极磁场也进行加强。加强磁场采用在特定位置,粘贴高温钦铁硼强磁片的方法实施。具体步骤如下:

    拆下电机转子,转子底视图见图2所示,图中的黑点表示粘贴强磁片的参考位置。转子外壳上用油性笔画出转子磁铁相邻处的定位线。
    在控制电路板上找到3个霍尔传感器,并用油性笔在电路板上做好任意一个霍尔传感器位置的定位线。将转子装复。
    用手转动转子(由于转子磁场很强,转动时可以明显感到类似步进电机的步进跳动感),使任意一条转子磁铁相邻处的定位线与电路板上的霍尔传感器的定位线对齐(松开手,也会自然对齐)。
    顺时针转动转子“一步”,然后在转子外壳正对霍尔传感器的定位线处作贴磁片的定位参考标记;再次顺时针转动转子“一步”,然后在转子外壳正对霍尔传感器的定位线处作贴磁片的定位参考标记。
    重复上述步骤,做好6个粘贴磁片的定位参考标记。
    参考图2,将6个磁片(选择直径2mm,厚(0.5mm的高温钦铁硼磁片)用AB胶粘贴在定位参考标记相对应的部位。这一步十分关键,要特别注意磁片的磁极不能搞错,磁片的位置不需要十分精确。

    通电测试的具体操作是:每用手转动转子一步,然后抓紧转子,阻止转子转动,通电,能感觉到较大的转子转动的转矩,完成360°的测试即可。控制板CN1的引脚定义是:①脚:+24V,②脚:GND,③脚:ON/OFF,脚:CW/CCW,⑤脚:LD,最简单的通电方法是:将②、③、④脚短接,然后通电,即可使电机处于顺时针转动状态。

    故障现象2:电机转动10s左右后,自动停止。
    该故障的原因是控制电路没有接收到FG信号(测速反馈). FG信号是由在控制电路板上沿电机转子边沿的印刷测速线圈与转子磁场的电磁作用产生的,印刷测速线圈一般不会出问题,故障主要原因还是6极磁环失磁,解决的方法是沿6极磁环的最外圈粘贴磁片,粘贴磁片的要求是:以转子磁铁相邻处为分界点,一边粘贴8个磁片,靠近上例定位磁片的一侧磁片N向上,另一侧的磁片S极向上。

    如果粘贴磁片后出现转子与霍尔传感器碰触发卡现象,可以在转子轴承上加一个厚0.5mm的平垫。
    电机霍尔传感器的检测,可以拆下转子,然后用磁铁的磁极靠近霍尔传感器上面,瞬时接通电源,电流较大(1A左右),则说明霍尔元件正常。如果电流较小(0.2A左右),可能是磁场方向有误,调转磁铁磁极再次测试。
    外转子无刷电机的结构和原理大同小异,希望通过此文能起到触类旁通的作用。

关键词:复印机

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