黄越诚，冯桑，欧阳洁榆，胡雄辉

（510006 广东省 广州市 广东工业大学 机电工程学院）

0 引言

永磁电机因其成本低、环保、结构简单、容易控制等特点，被广泛使用于汽车、家电设备等行业之中[1-3]。由于永磁电机的结构特点，换向时容易出现各种问题[4]，例如换向时的火花过大，烧坏换向器[5]；电刷磨损过快[6-7]；过槽时产生的振动噪音[8],接触电阻的大小的选择和测量等[9]。

在电机设计中，设定电刷的接触压降有两种方法，一种是设电刷的接触压降是一个常数，另一种是设碳刷的接触电阻是一个常数[10-11]。实际上接触电阻会随着电机的运动状态发生改变。在测试接触电阻实验的相关研究中，Tadashi[12]在与磁场方程耦合的电路方程中考虑了直流电刷电动机的电刷与换向器之间的接触电阻，定量地研究了接触电阻对动态特性的影响，并通过与测量结果的比较，阐明了使用适当的接触电阻的重要性；Kazumi[13]使用示波器，将一端接在换向器上，另一端接在了电刷，记录了电压降的变化曲线，并将实测曲线代入到有限元分析中，得到此测试方法对电机寿命计算特别有效；Takahiro[14]通过滑动接触实验，使用辅助银刷和测试电刷，用笔式记录器实时记录石墨刷与滑环之间的接触电压降实际数据；Wae 和Ueno[15，16]的实验使用了转子和碳刷做了个简化的电机模型，记录通过碳刷和换向器的电流和一对碳刷两端的电压，但是他们只是测试了静态的接触压降，并没有直接测试接触电阻的数据。

1 换向过程中的接触电阻

1.1 接触电阻与电流

图1 是简易的换向回路图例，根据基尔霍夫第二定律，可列出电压方程式：