電機(jī)結(jié)構(gòu)知識(shí)培訓(xùn)20150201

1、電機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)電機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)中山百可德機(jī)電有限公司中山百可德機(jī)電有限公司編制：吳駿編制：吳駿 日期：日期：2015年年2月月5日日目錄目錄第一章第一章 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本知識(shí)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本知識(shí)第二章第二章 軟磁材料軟磁材料第三章第三章 永磁材料和磁滯材料永磁材料和磁滯材料第四章第四章 繞組繞組第五章第五章 絕緣處理絕緣處理第六章第六章 電動(dòng)機(jī)中的塑料結(jié)構(gòu)件電動(dòng)機(jī)中的塑料結(jié)構(gòu)件第七章第七章 電動(dòng)機(jī)中的五金件電動(dòng)機(jī)中的五金件第八章第八章 裝配與測(cè)試裝配與測(cè)試v第一章 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本知識(shí)v1.1 電動(dòng)機(jī)的分類v電動(dòng)機(jī)主要分驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，控制電動(dòng)機(jī)v微型驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般指機(jī)殼外徑不大于300mm，

2、或電機(jī)軸中心高不大于132mm的電機(jī)，功率范圍從小于1W到3.7KW，轉(zhuǎn)速?gòu)男∮?r/h到500000RPM，驅(qū)動(dòng)微電機(jī)著重力能指標(biāo)、安全可靠、壽命v1.2 微電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)v在確定微電機(jī)整體結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)主要考慮一下幾方面：v一、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠v可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力v完成規(guī)定功能能力的終止叫失效v電機(jī)的可靠性，即考察是否失效，主要考核兩方面：v按規(guī)定時(shí)間和規(guī)定條件考核電機(jī)的額定數(shù)據(jù)；v從開始工作到第一次故障發(fā)生電機(jī)的工作時(shí)間，即產(chǎn)品壽命v二、電機(jī)工作環(huán)境條件v電機(jī)環(huán)境條件包括環(huán)境溫度、大氣壓力、濕度、鹽霧情況、振動(dòng)、沖擊、恒加速度，同時(shí)需考慮電機(jī)對(duì)環(huán)境的污

3、染，包括噪音、電磁干擾v電機(jī)工作環(huán)境除正常環(huán)境條件外，特殊環(huán)境還包括熱帶用電機(jī)（T）、濕熱帶電機(jī)（TH）、干熱帶電機(jī)（A）、高原用電機(jī)（G）、船海用電機(jī)（H）、化工防腐蝕用電機(jī)（F） v三、貫徹三化原則v電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則第二章 軟磁鐵芯v2.1 把磁性材料充磁到飽和，然后連續(xù)緩慢的改變外磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度一個(gè)循環(huán)周期，將形成B-H閉合磁化曲線，即極限磁滯回線，vB與H同方向，B=H，為磁導(dǎo)率v極限磁滯回線與Y軸正向的交點(diǎn)Br為材料的剩磁感應(yīng)，與X軸負(fù)向的交點(diǎn)Hc為材料的矯頑力v2.2 磁性材料按矯頑力大小分為軟磁和硬磁。導(dǎo)磁用的鐵芯材料，矯頑力很小，稱為軟磁材料。v建立

4、電機(jī)磁場(chǎng)用的永磁材料，矯頑力較大，稱為硬磁材料。v軟磁材料的性能可由磁化曲線、磁導(dǎo)率曲線、磁滯回線來(lái)說(shuō)明 v對(duì)磁性材料反復(fù)磁化，得到一系列不同大小的磁滯回線，連接磁滯回線在第一相線的頂點(diǎn)形成的曲線，即為材料的磁化曲線v2.3 軟磁鐵芯是電機(jī)主磁路的導(dǎo)磁體，電機(jī)主要功能性部件之一，它的性能直接影響電機(jī)的性能v軟磁鐵芯常用的材料有硅鋼片，電工純鐵，鐵鎳合金，鐵鋁合金，軟磁鐵氧體v2.4 硅鋼片是鐵硅合金鋼片，按制造工藝不同分為熱軋和冷軋兩種，冷軋又有各向同性和各向異性兩種，v熱軋硅鋼片分DR系列低硅鋼片（50Hz檢驗(yàn)）、DRG系列高硅鋼片（400Hz檢驗(yàn)）v冷軋無(wú)取向電工鋼片分低硅電工鋼片（含硅量

5、低于0.5%）、含硅電工鋼片（含硅量高于0.5%），DW800-DW1550為低硅，DW240-DW-770為含硅v2.5 軟磁鐵氧體是鐵和其它金屬元素的復(fù)合氧化物，采用粉末壓制法壓制成型，豬主要有鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體，軟磁鐵氧體電阻率高，飽和磁感應(yīng)低（0.2-0.4T），適用于要求鐵損小、低磁感應(yīng)強(qiáng)度的鐵芯v第三章永磁體v3.1 永磁式微電機(jī)中廣泛采用的永磁材料有鋁鎳鈷系列、硬磁鐵氧體系列、稀土鈷系列和稀土釹鐵硼系列。v永磁材料又叫硬磁材料，其主要特征是剩磁感應(yīng)和矯頑力高。永磁材料經(jīng)飽和磁化以后，去掉磁化的磁場(chǎng)仍能長(zhǎng)時(shí)間的保持強(qiáng)的、穩(wěn)定的磁性，給電機(jī)勵(lì)磁，建立磁場(chǎng)。v3.2 按生產(chǎn)工藝的不

6、同，各種永磁材料和磁滯材料有各向同性和各向異性的區(qū)別，對(duì)各向異性材料，其磁性最好的方向也是容易磁化的方向，這個(gè)方向上的磁性比同一種類的各向同性材料有明顯提高，各向異性的永磁材料又存在兩種類型，一種是晶粒取向型或定向結(jié)晶型的，另一種是熱磁處理后具有磁疇取向的感生各向異性材料v對(duì)各向異性的永磁體，其磁性能的方向性必須在技術(shù)要求中和圖紙上注明。v3.3 磁滯體v磁滯電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的磁滯體不預(yù)先磁化，而是被電機(jī)勵(lì)磁磁場(chǎng)磁化，而且通常是在低于飽和磁化狀態(tài)下工作，因此也可以說(shuō)磁滯材料是非飽和磁化狀態(tài)下工作的永磁材料v永磁材料的磁滯回線和去磁曲線是反映永磁材料基本性能的曲線，通過(guò)這兩條曲線可以確定永磁材料的飽

7、和磁感應(yīng)Bs、剩磁Br、矯萬(wàn)里BHc、內(nèi)廩矯頑力MHc、最大磁能積(BH)max、回復(fù)磁導(dǎo)率r等。v常把B=f(H)的曲線叫去磁曲線v永磁材料的磁性能隨溫度變化而變化，常溫時(shí)，飽和磁化強(qiáng)度隨溫度升高而降低，當(dāng)溫度升高的一定值時(shí)，永磁材料的飽和磁化強(qiáng)度將下降為零，失去永磁材料的基本特性，這個(gè)溫度叫居里溫度（居里點(diǎn)）Tc，一般情況下，材料的Tc高，允許使用的溫度也高v3.4 鋁鎳鈷系列v鋁鎳鈷系列永磁材料包括鑄造和粉末冶金加工兩種，這種材料又有各向同性、熱處理各向異性和定向結(jié)晶各向異性等三個(gè)系列v粉末燒結(jié)的鋁鎳鈷系列的磁性能略低于鑄造系列，但不產(chǎn)生鑄造缺陷，適于做體積小或要求工作磁通均勻性高的電機(jī)

8、，這類材料也可制成各向同性和各向異性系列，做成的永磁鐵芯表面粗糙度較低，可不進(jìn)行磨削加工，它密度小，原材料消耗較低v鋁鎳鈷的材料內(nèi)，鎳和鈷的成分比重較大，而鎳和鈷為稀有金屬，產(chǎn)量少，鋁鎳鈷材料的Hc值相對(duì)較低，抗去磁能力差，應(yīng)用受到一定限制v由于鋁鎳鈷系列材料Hc值較小，永磁體長(zhǎng)細(xì)比都較大，出圓筒形外，其它幾種結(jié)構(gòu)型式中，軟鐵極靴結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，由于Hc值較低，為了防止過(guò)多的去磁，有時(shí)需要在加工或裝配過(guò)程中采取保磁措施，如加保磁環(huán)等。v3.5 鐵氧體永磁系列v這種永磁材料也有各向同性和各向異性兩個(gè)系列，各向異性v用鐵氧體制成的永磁體多是薄片形或圓筒形，沿磁化方向的長(zhǎng)度Lm較短，這是因?yàn)樗腍c較

9、大的緣故。這類永磁體結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，適于用粉末冶金壓制成型，大批量生產(chǎn)，因?yàn)镠c較大，抗去磁能力強(qiáng)，一般不需要采取保磁措施。v3.6 稀土永磁材料v稀土永磁材料包括稀土鈷和稀土釹鐵硼兩個(gè)系列。稀土鈷系列永磁材料是有部分稀土金屬（Sm、Pr、Ce等）和鈷、鐵等金屬形成的金屬間氧化物，主要有RCo5和RCo17等兩類，其中R表示稀土元素，常用的有杉鈷（SeCo5）v稀土釹鐵硼系列永磁材料又有燒結(jié)釹鐵硼和粘結(jié)釹鐵硼兩類v釹鐵硼材料易氧化和銹蝕，使用時(shí)需注意表面防護(hù)v粘結(jié)釹鐵硼永磁材料也有各向同性和各向異性兩種，按成型法不同，材料磁能積也不同v v磁滯電動(dòng)機(jī)廣泛采用的磁滯材料有鐵鈷鉬和鐵鈷釩型兩種，主

10、要性能見(jiàn)表3-6v3.7 磁滯材料v磁滯回線的形狀和面積大小是磁性材料的重要特征，常取單位重量的磁性材料在交變磁場(chǎng)磁化下，所需消耗的功率為該磁性材料的鐵損，其中包括磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗。永磁材料的磁滯回線面積大，單方向磁化（充磁）到飽和后，剩磁Br和矯頑力Hc值大，可有較大的磁能積。對(duì)工作在非飽和交變磁化狀態(tài)下的磁滯材料，則希望有較大的比磁滯功率。v比磁滯功率Pu是磁場(chǎng)強(qiáng)度H變化一周時(shí)，單位體積的磁滯材料所消耗的能量，即Pu=So*K1*K2*10-7/（4*）v式中：So-對(duì)應(yīng)于Hu的磁滯回線面積（cm2）v K1-磁密B坐標(biāo)比例系數(shù)（T/cm）v K2-場(chǎng)強(qiáng)H坐標(biāo)比例系數(shù)（A/m.

11、 cm）v磁滯體需要進(jìn)行最終磁性熱處理，最終熱處理一般是在半成品階段進(jìn)行，而且需要根據(jù)不同材料和材料批號(hào)嚴(yán)格按熱處理規(guī)范進(jìn)行。v第四章 繞組v4.1 繞組在通電工作或加工制造過(guò)程中，常會(huì)受到機(jī)械的、電磁的作用力，還會(huì)受到熱、化學(xué)腐蝕、有害氣體、能量輻射等效應(yīng)的綜合作用，因此，繞組的材料、絕緣結(jié)構(gòu)、制造工藝都有專門的要求v電機(jī)繞組種類較多，按照結(jié)構(gòu)形式有集中繞組、分布繞組，集中繞組主要用作激磁繞組，分布繞組主要用作電樞繞組v4.2 v4.3 為了保證繞組可靠工作，繞組主要有以下技術(shù)要求：v基本數(shù)據(jù)，包括相數(shù)、匝數(shù)、節(jié)距、匝長(zhǎng)、導(dǎo)體直徑應(yīng)符合要求；v成型尺寸包括端部伸出高度等應(yīng)符合要求；v絕緣結(jié)構(gòu)

12、、絕緣材料應(yīng)滿足耐熱、耐環(huán)境條件要求；v焊接可靠，接觸電阻??；v4.4 繞組材料主要包括漆包線、絕緣材料。v漆包線。多數(shù)電機(jī)采用漆包銅線，其導(dǎo)體部分由紫銅拉制而成，銅的純度可達(dá)99.9% - 99.95%，部分電機(jī)為節(jié)省銅，采用漆包鋁線，其導(dǎo)體部分采用純鋁拉制而成，鋁的純度可達(dá)99.5%以上。v4.5 v第五章 絕緣處理v5.1 絕緣材料是指電阻系數(shù)在10-9歐姆.厘米以上的材料，主要用于隔離導(dǎo)電與不導(dǎo)電部分，或隔開不同電位的導(dǎo)體。v絕緣材料在電機(jī)結(jié)構(gòu)和制造中占有極其重要的地位，由于多數(shù)絕緣材料為有機(jī)材料，耐熱性、壽命原比五金件低，因此，絕緣材料直接影響并決定電機(jī)的允許溫升和使用壽命v絕緣材料

13、的分類v1、按耐熱程度分。絕緣材料按耐熱程度分Y、A、E、B、F、H、C等七級(jí)，v v2、絕緣材料按化學(xué)成分分有機(jī)、無(wú)機(jī)絕緣材料，電機(jī)中多數(shù)為有機(jī)絕緣材料，有機(jī)絕緣材料耐熱低，穩(wěn)定性差，長(zhǎng)時(shí)間在熱、電、光作用下，會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象v3、絕緣材料按用途分為導(dǎo)線絕緣、槽絕緣、層間絕緣、相間絕緣、端板絕緣、包扎絕緣、引線絕緣、絕緣漆、澆鑄絕緣等，其中導(dǎo)線絕緣、槽絕緣、繞組絕緣漆或繞組澆鑄絕緣稱為電機(jī)的主絕緣。v5.2 絕緣材料的性能v絕緣材料的性能包括耐熱性能、電氣性能、理化性能、機(jī)械性能。v電氣性能。包括介電強(qiáng)度、絕緣電阻、電介質(zhì)損耗。v理化性能。包括吸水性、耐溶劑性、耐油性。v機(jī)械性能。包括抗拉、抗

14、壓、抗彎、抗沖擊、抗剪切性能，及硬度、耐磨性、良好的機(jī)械加工性等v第六章 電機(jī)中的塑料件v6.1 在電機(jī)中，塑料件主要用做結(jié)構(gòu)件和絕緣件，同時(shí)塑料在電機(jī)中還起著固定和連接作用v塑料按基本性能分熱固性塑料、熱塑性塑料、特殊性能塑料。v熱固形塑料：在一定溫度和壓力作用下，軟化并充滿壓模型腔，隨之變成不熔的固體，保持壓制時(shí)的形狀尺寸、具有不可逆變的特性，直至溫度過(guò)高，它才分解、碳化。v熱塑性塑料：在一定溫度和壓力作用下，以較好的流動(dòng)性充滿壓模型腔，冷卻后硬化，再加熱可以重復(fù)使用，具有熱可塑性。v特殊性能的塑料，如要求耐腐蝕、耐高溫、高絕緣強(qiáng)度、低摩擦系數(shù)、可剝離等v6.2 塑料特點(diǎn)：v密度低，一般在

15、0.9-2.2KG/m3；v優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性；v優(yōu)良的電氣絕緣性能；v機(jī)械強(qiáng)度好v有吸震和消聲作用v有耐磨和減摩性能v6.3 塑料成型工藝v熱固性塑料常用壓鑄成型、注射成型、擠壓成型v熱塑性塑料除壓鑄成型、注射成型、擠壓成型外，還可采用吹塑成型、澆鑄成型、粉末壓制后燒結(jié)成型v塑料型材可采用車、銑、磨等機(jī)械加工方法成型v批量生產(chǎn)的熱固性塑料和熱塑性塑料，一般采用壓鑄成型、注射成型、擠壓成型。v6.4 塑料件的結(jié)構(gòu)工藝性v塑料件的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀應(yīng)符合塑壓成型工藝要求，同時(shí)考慮塑壓模結(jié)構(gòu)的合理性，包括脫模斜度、壁厚、壁厚均勻性v第七章 電機(jī)中的五金件v7.1 電機(jī)的機(jī)械加工件主要有轉(zhuǎn)子和定子組件，加

16、工要求包括：v1、保證氣隙的均勻性v2、保證尺寸精度v3、保證導(dǎo)磁零部件的對(duì)稱性v4、不導(dǎo)致絕緣零部件的電氣絕緣性能惡化v7.2 軸是電機(jī)的重要零件，與鐵芯等零件組合成轉(zhuǎn)子組件，軸的材料、結(jié)構(gòu)、工藝對(duì)電機(jī)性能有直接影響v軸按材料不同分導(dǎo)磁軸、不導(dǎo)磁軸、特殊材料軸等v7.3 軸的技術(shù)要求：v1、保證軸的強(qiáng)度和剛度v軸首先應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以保證電機(jī)在工作狀態(tài)和加工中軸不產(chǎn)生殘余變形或損壞，同時(shí)軸應(yīng)有足夠大額剛度，保證軸旋轉(zhuǎn)是，軸的撓度在允許范圍內(nèi)。v2、工藝性應(yīng)好，便于加工；v3、尺寸精度、形位公差要求高v7.4 轉(zhuǎn)子組件結(jié)構(gòu)型式：v鼠籠轉(zhuǎn)子組件v永磁轉(zhuǎn)子組件v轉(zhuǎn)子組件技術(shù)要求：v機(jī)械性能v保證軸

17、的鋼形，減小變形，正確選擇軸與零部件的配合關(guān)系，保證轉(zhuǎn)子組件的同軸度、外圓跳動(dòng)v、電磁性能v保證鐵芯磁路的對(duì)稱性v第八章 裝配與實(shí)驗(yàn)v8.1 電機(jī)制造過(guò)程中，零件通過(guò)裝配形成部件、組件、電機(jī)整體，其質(zhì)量首先決定于各零部件的質(zhì)量，而產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣還決定于電機(jī)整體結(jié)構(gòu)的合理性和裝配工藝的質(zhì)量v裝配工藝與試驗(yàn)是微電機(jī)制造的最后生產(chǎn)過(guò)程，微電機(jī)的裝配工藝包括組件裝配和總裝配v8.2 電機(jī)裝配技術(shù)要求：v所有零部件具有互換性；v保證軸承的裝配質(zhì)量；v保證定轉(zhuǎn)子的同軸度和端蓋安裝的垂直度；v保證轉(zhuǎn)子的靜平衡與動(dòng)平衡要求；v8.3 對(duì)電機(jī)來(lái)說(shuō)，軸承十分重要，電機(jī)故障至少30%由軸承引起。v軸承在電機(jī)中主要有兩個(gè)功能：1）支撐軸、轉(zhuǎn)子組件并保持其軸線的旋轉(zhuǎn)精度；2）減小轉(zhuǎn)子與定子支承件之間的摩擦和磨損。v電機(jī)常用軸承有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承v8.4 軸承選用v1、軸承精度等級(jí)v標(biāo)準(zhǔn)向心球軸承精度風(fēng)G、E、D、C、B五級(jí)，B級(jí)最高，G級(jí)最低，微電