引 言
近年来，随着电子、计算机以及控制技术的迅速发展，微型电机行业取得了迅猛发展，长三角和珠三角地区诞生了诸多电机制造企业。电机厂每天生产成千上万个甚至几十万个电机，如何保证质量与如何检测是一个不容忽视的问题。传统的检测方法是通过听和看的方法，然后采用万用表或示波器的波形图显示，由专业的人员观看与判断电机的好坏。这种测试方法不仅麻烦，而且效率极其低下，再加上专业的测试人员需要多年的检测经验积累，才能从细微的波形变化中识别出电机的好坏。随着电机产量的增大也造成了检测人员的工作量增大，对于人力成本也是一种负担。如若出现节假日或者工人离职等不可抗的因素，会造成产线的大面积停滞，给工厂的造成的损失相当巨大[1]。因此自动化检测对于实现电机的自动化生产、减低人工成本以及提高生产良率具有十分重要的意义。
本文根据微型电机的组成及生产工序特点，分析电机生产过程中的不良因素，并根据不良因素产生的常见现象来探讨相应的检测方法，结合自动化产线特点，为保证微型电机的大批量和合格生产提供一些指导性意见和思路。
1 几种常见的不良现象
微型电机在生产过程中存在不良现象，但不良现象对应的诱因不尽相同。电机产生的不良因素很多，根据生产过程分析，不良的因素包括但不限于换向器不同心、绕线断线、换向片焊脚焊接不良（虚焊）、绝缘线破损、定位圈不同心、转子不平衡以及组装不达标等。几种常见的不良现象如下。
1.1 空载电流过大
电动机启动是指电动机从接入电源开始响应至额定转速为止的过程。启动电流过大将带来以下不良后果，使驱动电路电压产生波动，从而造成信号干扰或者旁路扰动，绕组发热老化，加剧电动机使用寿命的衰减等。但是如果启动转矩小于负载转矩则电动机也将无法启动。因此，为了减小电动机启动电流，应当采用适当的启动方法。
电动机空载电流过大的原因有组装和返工不当或空隙过大、铁芯性能不良、硅钢片冲模、磨损飞边明显以及绝缘喷涂不良等，造成片间绝缘损坏，诱发空载电流大。
1.2 轴向窜动量不良
电机轴向窜动的主要原因有定转子磁场中心超差明显、风冷系统轴向分力、外力作用以及装配异常等，也可以是以上因素的任意组合。电机定转子磁力中心线自对正调节工序加剧窜动量的显性，即在反复调节的过程中，可能造成部分配合失准或失效而造成窜动量明显。因配合问题出现轴与转子间有相对运动或整体位移都是窜动的一种表现。铁芯与轴安装采用过盈配合实现，一般轴的加工尺寸超差影响与铁芯轴孔的配合时会显性转子铁芯与轴之间的相对位置变化（轴向与径向），窜动量过大时会出现端盖与转子端部磨损挤压变形和绕组变形磨损绝缘失效等。同时轴承室配合异常造成轴承失效窜动，这一现象一般采用孔用止动挡圈和增加波形弹垫的方式来改善。风冷系统轴向分力的波动也会造成窜动量显性，如风扇转动特性波动明显、扇叶损伤以及静平衡不佳等。
1.3 动平衡不良
由静不平衡导致的离心力在两个支座上产生大小相等和相位相同的振动，由动不平衡导致的离心力的力偶在两个支座上产生大小相等和相位相反的振动。实际中最常碰到的还是混合不平衡，这是残余静不平衡离心力和动不平衡离心力偶合共同作用在两个支座上产生大小不等与相位不同的振动。转子的机械不平衡可以通过校平衡来加以消除。
1.4 电机异响
异响产生的可能原因有磨擦、撞击、对流、放电以及共振等。摩擦有电刷与换向器轴和轴承、轴与小壳、轴承与介子、电刷和换向器以及其他异常摩擦情景，撞击有转子的窜动，装配游隙不合理等，对流现象受有机体类扰动气流的影响，放电一般在环境湿度大的情景下且电磁声更明显，共振多发生在机体跨越其共振频率时。振动与噪声在电机运行过程较为常见，诱发因素很多。多数情况下，在转子动平衡检测工段综合分析振动和由振动导致的噪声来源，常见的异响（机械振动和噪声）有动平衡不良产生的振动和噪声、轴承类的噪声（自身振动和激振）等。
2 微型电机生产过程中的自动化检测探讨
电机自动化检测包含两类，一类是依托工序，在特定工序后设置一道检测工序。另一类检测是根据表征量，电机装配完毕至出厂前，检测电机的综合性能是否达到出厂标准。
2.1 依托工序自动化检测
永磁直流微型电机的主要由定子、转子以及端盖3大基本结构组件组成。根据永磁直流微型电机的结构，生产过程分为四段式生产，即转子段、定子段、端盖段以及电机组装段。
2.1.1 转子段
一般测量电机绕组绝缘电阻时分为绕组间绝缘电阻和对机壳绝缘电阻两大类。当中性点不易分离时，应测量所有连在一起的绕组对机壳的绝缘电阻，有条件的可在绕线阶段对个绕组进行阻值筛查分选，以提高绕组集成良率。测试过程中，不参加测试部分应与机壳连接并接地，测量结束后绕组放电处置。绕组绝缘电阻的自动检测策略如下，在绕线至中性点连接前可追加各绕组电阻值自动测定以及工装基准绝缘电阻的测定，以便进一步筛选出绕组不良的定位，如绕线断丝、绝缘层不良以及其他绕线机导入干扰等。试走电测电阻工序可以防止圈仔焊接不良等问题。转子段很关键的一道检测工序为动平衡测试，电机在旋转过程中，若转子质心与轴心不重合且转动惯量过大时，那么会造成电机出现异响，严重影响电机的寿命。
动平衡测试就是为了检测质心，确定不平衡量的位置和大小，然后根据测量结果进行校正，包括去重和加重两种方式，关键技术是如何测试转子不平衡量。文献[3]提出了对不平衡的转子转动过程中的振动量和波形监测，根据算法找出不平衡量及不平衡相位。文献[4]采用永久标定法，通过测量转子转动时的转速信号和振动信号，经公式计算确定不平衡量的位置和大小。
2.1.2 定子段
生产包含的过程为铁壳上料、压入铜杯士（轴承）、搽胶、磁铁弹簧夹上料、压入磁铁和弹簧夹、焗干以及充磁。在充磁工序后面可增加一道检测磁通的工序，以免出现磁极同性，或者由于机械损伤产生的磁碎而无法充磁，造成不稳定的磁场，使电机性能不良。
2.1.3 端盖段
生产包含的过程为插头冲压、电刷片冲压、插头组装、炭精组装、电刷片整形、电容组装以及焊锡等。电刷片整形工序后可以增加电刷片角度检测工序，以免因电刷片的整形不良造成电刷片与换向器接触不良，无法稳定换向，最终影响电机的性能。
2.1.4 组装段
组装段是组装定子、转子以及端盖的过程，它包含的过程为测量胶盖拨片、测磁底端面到定位圈、胶盖拨片检测、底端面到定位圈检测、电枢入介子（垫片）、端盖入电枢、预装磁底和端盖、电机封装以及出厂前性能测试。工序比较多，关键组件的组装工序后都有一个检测到位工序。一些电机有装配扭簧的工序，扭簧用于压紧碳刷与换向器，装配完成后需要用一个治具固定电机，使用直线位移传感器接触扭簧的装配位，符合预定值范围则为合格品。
轴突虚位对于电机是非常重要的参数，虚位过大，电机转子转动松动会产生噪音，虚位过小，电机转动不良，在使用过程中会容易卡死，损坏电机，转测测试时电机性能测试中最为常见的检测手段之一。安装完成后要测量轴突虚位，主要测试办法为固定电机，测试夹具抱紧轴枝，并带动轴枝分别向磁底方向和端盖方向运动到极限位置，分别用直线位移传感器测量其位移值，与初始值进行相应的运算，得到虚位值，符合预定值范围则为合格品。而且电机轴枝上的齿轮装配，装配工序后也需要一个位移传感器测量齿轮到轴端的距离的工序，以确保齿轮装配合格。
异响测试可以用共鸣箱扩大声音。转速作为电机性能表征值之一时，其测试覆盖面不限于空载测试、流速测试、风叶负载测试、测静态扭矩、测空转转矩、试圈仔、试电压、试电流以及NI性能测试等。业界较为常见的有闪光测试仪和激光测速仪等。
2.2 根据表征量自动化检测
随着中小功率直流电机市场需求的大幅增加，相应的行业标准也跟着增加并日趋完善，因此也对电机的各项性能指标有了更高要求，对其出厂试验要求也更加严格。电机出厂前的试验包括电机噪声、机械特性等参数测量和性能测量[5]。主要性能有NI性能、K特性、机械特性以及静态扭矩等。测试电机负载下的机械特性方法主要有两种，一种采用测功机，整个测试过程不需人工调节，机器自动完成所有测试，可以得到单负载点性能或电机机械特性曲线和效率曲线等，另一种采用单负载点加载负载的形式。
3 结 论
随着科学技术的迅猛发展，微型电机行业的市场需求量逐步扩大，在汽车、仪器设备、精密制造、智能制造领域以及小型化、智能化、微控等都得到广泛应用。在市场经济环境下，在微型电机生产制造技术革新的同时，对其质控的要求越发追求高标准，以确保电机质量。依托不良因素的特征现象，分析及精准检测定位，是电机生产制造体系中不可或缺的部分。
参考文献：
[1] 潘稚英.微特电机的现状及发展趋势[J].微特电机，1994（6）：34-38.
[2] 莫焱珣.浅析微型直流电机的智能测试[J].科学与财富，2017（6）：148-149.
[3] 黄励勤.电机转子全自动动平衡机的研制与开发[D].广州：华南理工大学，2016.
[4] 任赛璞.小型直流电机转子动平衡测试系统关键技术研究[D].长沙：长沙理工大学，2017.
[5] 汤蕴谬，史 乃.电机学[M].北京：机械工业出版社，2001.
[6] 程 明.微特电机及系统[M].北京：中国电力出版社，2008.
