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      談微電機的結構設計基本原則和方法

      2019-08-26

      談微電機的結構設計基本原則和方法

          隨著計算機的普及,電機的設計也從手工的繪圖逐步被計算機取代,特別是對于年輕的設計人員,或是非電機專業的人員,直接采用軟件的設計模式多一些,可能對于一些電機結構設計的原則和要點不是很清楚。我們以交流電機的結構設計為鋪墊,再對直流電機結構設計進行一些簡單闡述。

      交流電機結構設計

          在初步確定總體結構后,通常從定子開始進行設計。對于定子鐵心,一般應確定其軸向和周向的固緊方式,如果是徑向通風結構,還應考慮徑向通風道元件的結構;采用扇形片時,還須決定扇形片如何劃分、燕尾槽的數目、尺寸和布置。大型電機中,則要確定鐵心兩端階梯部分的具體結構。

          對于定子繞組,應先由計算或作圖求得端部尺寸,并確定其固定方式。然后著手繪制定子的分裝草圖。繪圖時,先畫出定子鐵心、壓圈和繞組端部,再布置線圈間和極相組間的聯接線(這對高壓電機比較重要)。若定子鐵心軛部的徑向尺寸較大(如兩極電機),這種聯接線可沿徑向放在繞組端部和機座之間;若軛部的徑向尺寸較小(如多極電機),則應沿軸向放在繞組端部和端蓋之間。然后即可大致確定機座的軸向長度。

          對小型封閉式異步微電機的機座,若安裝尺寸許可,則適當放長機座將有利于散熱及保護定子繞組端部不受損傷,而且可減小端蓋深度、提高端蓋剛度,并可簡化端蓋形狀,對機座本身的穩定性也有好處。這對于采用軸承端蓋的大型氫冷汽輪發電機,一般也是適用的。對于冷卻器裝在電機內部的機座,其軸向長度或橫截面形狀應作相應考慮。機座橫截面的尺寸確定后,要核算其剛度是否滿足要求,然后,對于有底腳電機,根據對機座中心高的要求確定底腳位置。在采用端蓋軸承的小型電機中,底腳應低于機座的低點,對中大型電機,則要求不必抬起機座就能取出轉子,以利拆裝。

          轉子結構設計的主要內容是鐵心(同步電機包括磁極和磁軛)與轉軸的設計計算以及兩者之間的組合。轉子繞組的尺寸在電磁設計時已經算得,但在此需作些必要的補充計算。對轉場式同步電機轉子,需確定磁極和磁軛的詳細結構、尺寸與固緊方式。對其他轉子鐵心,除具有軸向風道時要確定相應的結構外,其余均與定子鐵心的情況相似。

          轉子鐵心(或磁軛)和轉軸之間的組合形式有套軸式和支架式兩種,究竟選用那一種,主要決定于轉子鐵心(或磁軛)和轉軸的徑向尺寸關系。若為繞線轉子異步電機和同步電機,則尚需確定集電環的結構型式、尺寸與位置。安排集電環的位置時,應考慮便于檢查和更換電刷。對繞線式異步電機,還應考慮安裝短路和舉刷裝置的可能性。其它各檔尺寸根據需要確定,但應向兩端漸次減小。一般情況下,傳動端和非傳動端軸承處的軸徑分別不超過轉子鐵心檔(或中間檔)軸徑的0.8和0.7倍。

          端蓋的結構和尺寸系根據通風系統、繞組對地絕緣距離、軸承套結構及端蓋的剛度與強度(包括從工藝上提出的)等方面的要求來確定。滾動軸承的內蓋與軸上零件間要有一定的間距,以便拆卸軸承時,有足夠的操作空間。


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