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谈电机的结构设计基本原则和方法

2019-08-16 15:07:33     来源:电机技术日参        

【大比特导读】对于定子绕组,应先由计算或作图求得端部尺寸,并确定其固定方式。然后着手绘制定子的分装草图。绘图时,先画出定子铁心、压圈和绕组端部,再布置线圈间和极相组间的联接线(这对高压电机比较重要)。

随着计算机的普及,电机的设计也从手工的绘图逐步被计算机取代,特别是对于年轻的设计人员,或是非电机专业的人员,直接采用软件的设计模式多一些,可能对于一些电机结构设计的原则和要点不是很清楚,这也是Ms.参推出该文的初衷。我们以交流电机的结构设计为铺垫,再对直流电机结构设计进行一些简单阐述。

交流电机结构设计

在初步确定总体结构后,通常从定子开始进行设计。对于定子铁心,一般应确定其轴向和周向的固紧方式,如果是径向通风结构,还应考虑径向通风道元件的结构;采用扇形片时,还须决定扇形片如何划分、燕尾槽的数目、尺寸和布置。大型电机中,则要确定铁心两端阶梯部分的具体结构。

对于定子绕组,应先由计算或作图求得端部尺寸,并确定其固定方式。然后着手绘制定子的分装草图。绘图时,先画出定子铁心、压圈和绕组端部,再布置线圈间和极相组间的联接线(这对高压电机比较重要)。若定子铁心轭部的径向尺寸较大(如两极电机),这种联接线可沿径向放在绕组端部和机座之间;若轭部的径向尺寸较小(如多极电机),则应沿轴向放在绕组端部和端盖之间。然后即可大致确定机座的轴向长度。

对小型封闭式异步电机的机座,若安装尺寸许可,则适当放长机座将有利于散热及保护定子绕组端部不受损伤,而且可减小端盖深度、提高端盖刚度,并可简化端盖形状,对机座本身的稳定性也有好处。这对于采用轴承端盖的大型氢冷汽轮发电机,一般也是适用的。对于冷却器装在电机内部的机座,其轴向长度或横截面形状应作相应考虑。机座横截面的尺寸确定后,要核算其刚度是否满足要求,然后,对于有底脚电机,根据对机座中心高的要求确定底脚位置。在采用端盖轴承的小型电机中,底脚应低于机座的最低点,对中大型电机,则要求不必抬起机座就能取出转子,以利拆装。

转子结构设计的主要内容是铁心(同步电机包括磁极和磁轭)与转轴的设计计算以及两者之间的组合。转子绕组的尺寸在电磁设计时已经算得,但在此需作些必要的补充计算。对转场式同步电机转子,需确定磁极和磁轭的详细结构、尺寸与固紧方式。对其他转子铁心,除具有轴向风道时要确定相应的结构外,其余均与定子铁心的情况相似。

转子铁心(或磁轭)和转轴之间的组合形式有套轴式和支架式两种,究竟选用那一种,主要决定于转子铁心(或磁轭)和转轴的径向尺寸关系。若为绕线转子异步电机和同步电机,则尚需确定集电环的结构型式、尺寸与位置。安排集电环的位置时,应考虑便于检查和更换电刷。对绕线式异步电机,还应考虑安装短路和举刷装置的可能性。其它各档尺寸根据需要确定,但应向两端渐次减小。一般情况下,传动端和非传动端轴承处的轴径分别不超过转子铁心档(或中间档)轴径的0.8和0.7倍。

端盖的结构和尺寸系根据通风系统、绕组对地绝缘距离、轴承套结构及端盖的刚度与强度(包括从工艺上提出的)等方面的要求来确定。滚动轴承的内盖与轴上零件间要有一定的间距,以便拆卸轴承时,有足够的操作空间。

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