Вторая жизнь электродвигателя
Дата публикации: 02-06-2014Рубрика: ЮТ №3 1984 год
Тема: Заочная школа радиоэлектроники
В хозяйстве каждого юного техника наверняка есть несколько электромеханических игрушек, на вид совершенно новеньких, но почему-то не работающих. Возьмешь в руки такую игрушку — и батарейка в ней вроде бы свежея, и вал двигателя не заклинен — проворачивается свободно, от руки. Но если в цепь «двигатель — батарейка» последовательно включить амперметр, стрелка его так и останется на нуле. Это значит, что внутри двигателя произошел разрыв электрической цепи. Причину поломки нетрудно определить: износились токоведущие щетки — тоненькие бронзовые полосочки, которые и пальцами-то трудно ухватить, до того они малы. А двигатель без них не двигатель. Именно нестойкость этих деталей и ограничивает ресурс двигателя («чистое» время, в течение которого двигателю положено работать безотказно) всего лишь 15 часами — да и то при условии, что с ним будут бережно обращаться и не станут подавать на него напряжение свыше 4,5 В. Практика показывает, что примерно в 95 случаях из 100 причина выхода двигателя из строя — в щетках.
Согласитесь, обидно выбрасывать двигатель из-за такого пустяка.. Но прежде чем приступить к ремонту, давайте убедимся, что наш случай не относится к остальным 5 случаям из 100 — тогда ремонт скорее всего потребует полной разборки двигателя и может оказаться довольно сложным.
В большинстве электромеханических игрушек двигатели установлены в пере с редукторами.
От пластмассового редуктора двигатель отделить проще простого. А чтобы отделить двигатель, закрепленный в металлическом редукторе, необходимо сначала отогнуть лапки в арматуре редуктора, что немногим сложнее. Итак, двигатель у вас в руках. Убедитесь, что его вал легко прокручивается от руки. Подсоединять к нему батарейку пока не стоит. Мы же еще не знаем, насколько изношены его щетки. Он может внезапно заработать, а через несколько минут встанет окончательно. Но как же взглянуть на щетки? Ведь конструкция микроэлектродвигеля не предусматривает съема крышки.
Скобы из белой жести, которыми щетки крепятся к двигателю, вставлены в пазы крышки. Отмерьте по 3 мм от края каждого паза и лобзиком осторожно спилите боковинки корпуса, как показано на рисунке 1.
Таким образом, вы получили сквозные окна, через которые весь щеточно-коллекторный узел двигателя виден как на ладони. Теперь удалите пыль и стружку из полости двигателя.
Проверьте состояние щеток. Если они целы или сквозные щели в их желобках едва наметились, то такой двигатель может прослужить еще несколько часов, если нанести на поверхность коллектора и на желобки щеток консистентную (густую) смазку, например масло для автоподшипников «Литол-24» или технический вазелин. Нельзя лишь использовать масла типа ЦИАТИМ, содержащие свободную щелочь: она разъедает полистирол, из которого изготовлен коллектор двигателя.
Другое дело, если обе щетки или одна из них заметно изношены. Чтобы заменить их, не отделяя крышки, надо вооружиться тонкой отверткой, маленькими плоскогубцами и… терпением. Чтобы разобрать щеточный узел, необходимо прежде всего извлечь скобы, крепящие щетки в крышке (рис. 2). Скобы держатся на трех лапках: две боковые отогнуты в стороны (они хорошо видны в прорезанные вами окна), а одна, средняя, загнута внутрь и лежит на консольной полочке. Средняя,лапка видна в глубине со стороны короткого плеча щетки. С этой средней лапки и начнем. Поставьте двигатель на опору так, чтобы скоба плотно легла на нее. Если у вас есть маленькие тиски, зажмите в них крышку, но не сдавливайте ее сильно (используйте прокладки из фланели или тонкого войлока). Главное, чтобы во время отгибания лапок скоба оставалась неподвижной. Тонкой отверткой зацепите край средней лапки и осторожно отогните ее, чтобы она встала перпендикулярно оси вала. Затем отогните боковые лапки. Не давите слишком сильно на консольную полочку в крышке: она очень хрупка, и если ее сломать, вся работа пойдет насмарку. (На рисунках 2 и 7а скоба для простоты показана без консольной полочки.)
Дальше придется быть еще осторожнее. Выньте крышку из тисков. Введите кончик тонкой отвертки под контактную лапку скобы с наружной стороны крышки (рис. 3). Не наклоняйте отвертку, держите ее по возможности вдоль оси вала. Постепенно, немного прокручивая отвертку в обе стороны, выводите скобу из пазов в крышке так, чтобы одна боковая сторона отвертки опиралась через перемычку щетки на консольную полочку а другая — на скобу изнутри. Все три лапки скобы при этом
должны выходить из пазов равномерно, без перекосов. Отделив скобу, извлеките отверткой или пинцетом щетку (рис. 4). То же проделайте со второй скобой. По крайней мере одну щетку, наиболее хорошо сохранившуюся, не выбрасывайте: она пригодится вам в качестве образца при изготовлении новых. Этим мы сейчас и займемся (рис. 5).
Потребуется листовая бронза толщиной 0,1—0,12 мм или, если нет бронзы, латунь. Отрежьте ножницами полоску такой ширины, чтобы она могла пройти в паз сбоку от консольной полочки в крышке. Хорошо, если щетка получится шире серийной: это позволит повысить ресурс двигателя. Длина заготовки для щетки 30—32 мм. Отмерьте от конца заготовки дважды по 5 мм, согните ее по этим линиям в противоположные стороны, чтобы получилась «гармошка» (рис. 5а). Молоточком или плоскогубцами сожмите эту гармошку так, чтобы на конце заготовки образовалось трехслойное утолщение (рис. 56). В этой утолщенной части будущей щетки необходимо проделать желобок. Для этого положите заготовку на деревянный брусок (вдоль его волокон) отогнутыми концами вниз, поставьте отвертку точно вдоль середины утолщенной части заготовки и не очень сильными ударами молоточка сформуйте желобок. После каждого удара проверяйте, не нарушилась ли симметрия желобка. Потом согните заготовку по контуру серийной щетки, так, чтобы угол между длинным плечом щетки и ее перемычкой был в пределах 70—80° (рис. 5в).
Теперь можно приступить к сборке щеточного узла. Вы не забыли, как были расположены щетки до разборки? Если смотреть со стороны крышки, то верхняя щетка должна касаться коллектора с правой стороны, а нижняя — с левой. Если поставить их наоборот, то в положении щеток нарушится так называемая физическая нейтраль. В результате ток, потребляемый двигателем при прямом и обратном вращении якоря, будет неодинаковым и двигатель потеряет мощность.
Подправьте плоскогубцами лапки скоб (рис. 6). Вставьте щетку в пазы крышки и то же самое проделайте со скобой (рис. 7а). Затем кончиком отвертки подогните среднюю лапку скобы так, чтобы она плотно легла на внутреннюю поверхность консольной полочки, а затем отогните в стороны боковые лапки (рис. 7б). То же самое проделайте со второй скобой. Не забудьте смазать коллектор и щетки.
О правильности закрепления щеток и сборки щеточного узла можно судить по следующим признакам:
— контактирующая часть щетки должна плотно прилегать ребром желобка к коллектору, причем точка ее касания с коллектором должна быть на середине желобка;
— ребро желобка должно быть перпендикулярно оси коллектора;
— скоба должна быть прочно соединена с крышкой (попробуйте пошевелить пальцем наружную лапку скобы — она не должна сдвигаться с места);
— скоба должна сидеть в своих пазах без перекосов (рис. 8).
Если все эти требования соблюдены, остается лишь убедиться в том, что при разборке и сборке щеточного узла вы не нанесли никаких повреждений обмотке якоря и коллектору. Подключите к двигателю батарейку и проверьте его в работе. Исправный старый двигатель с новыми, хорошо смазанными щетками прослужит вам верой и правдой не 15 ч, а в несколько раз дольше.
В. ХИТРУК начальник лаборатории микроэктродвигателей московского завода игрушек «Кругозор»
Рисунки А. МАТРОСОВА