第八章 結構設計與機械計算

第八章結構設計和機械計算結構設計和機械計算是電機設計的一個組成部分，它主要在電磁設計完成后進行，以解決機械部分的設計問題。從電機的進一步發(fā)展來看，除了采用新技術，新材料．新工藝外，很重要的一個環(huán)節(jié)就是進行結構改進內(nèi)容：電機的基本結構，結構設計的基本內(nèi)容、原則和方法，電機主要零部件（機座、轉(zhuǎn)軸、換向器及厚壁圓筒）的機械計算。§8-1電機的基本結構型式一、 總體結構的分類影響電機總體結構的因素很多，例如電機的類別、運行條件、原動機或被傳動機械的種類及傳動方式、電機的容量與轉(zhuǎn)速、冷卻方式、防護型式、軸承型式和數(shù)目、安裝方式等等。正確定電機的總體結構時，必須根據(jù)技術條件或技術任務書(建議書)提出的要求，結合具體情況來進行（一）按通風冷卻系統(tǒng)分類空冷：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通風、自由循環(huán)通風、封閉循環(huán)通風等；氫、水等：封閉循環(huán)（二）按防護型式分類開啟、防護、封閉、防爆、防水、水密、潛水、潛油等例如IP54IP防護等級IP（INGRESSPROTECTION）防護等級系統(tǒng)是由IEC（INTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMISSION）所起草。將電器依其防塵防濕氣之特性加以分級。這里所指的外物含工具，人的手指等均不可接觸到電器內(nèi)之帶電部分，以免觸電。IP防護等級是由兩個數(shù)字所組成，第1個數(shù)字表示燈具離塵、防止外物侵入的等級，第2個數(shù)字表示燈具防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大表示其防護等級越高，兩個標示數(shù)字所表示的防護等級如表一及表二所示：

表一：第一個標示特性號碼（數(shù)字）所指的防護程度0沒有防護對外界的人或物無特殊防護。1防止大于50mm的固體物體侵入防止人體（如手掌）因意外而接觸到燈具內(nèi)部的零件。防止較大尺寸（直徑大于50mm）的外物侵入。2防止大于12mm的固體物體侵入防止人的手指接觸到燈具內(nèi)部的零件防止中等尺寸（直徑大12mm）的外物侵入。3防止大于2.5mm的固體物體侵入防止直徑或厚度大于2.5mm的工具、電線或類似的細節(jié)小外物侵入而接觸到燈具內(nèi)部的零件。4防止大于1.0mm的固體物體侵入防止直徑或厚度大于1.0mm的工具、電線或類似的細節(jié)小外物侵入而接觸到燈具內(nèi)部的零件。5防塵完全防止外物侵入，雖不能完全防止灰塵進入，但侵入的灰塵量并不會影響燈具的正常工作。6防塵完全防止外物侵入，且可完全防止灰塵進入。表二：第二個標示特性號碼（數(shù)字）所指的防護程度0沒有防護沒有防護。1防止滴水侵入垂直滴下的水滴（如凝結水）對燈具不會造成有害影響。2傾斜15度時仍可防止滴水侵入當燈具由垂直傾斜至15度時，滴水對燈具不會造成有害影響。3防止噴灑的水侵入防雨，或防止與垂直的夾角小于60度的方向所噴灑的水進入燈具造成損害。4防止飛濺的水侵入防止各方向飛濺而來的水進入燈具造成損害。5防止噴射的水侵入防止各自各方向由噴嘴射出的水進入燈具造成損害。6防止大浪的侵入裝設于甲板上的燈具，防止因大浪的侵襲而進入造成損壞。7防止浸水時水的侵入燈具浸在水中一定時間或水壓在一定的標準以下能確保不因進水而造成損壞。8防止沉沒時水的侵入燈具無限期的沉沒在指定水壓的狀況下，能確保不因進水而造成損壞。除以上2位數(shù)字外，尚有2位可選擇字母：附加字母：防止接近危險部件A手背B手指C工具D金屬線補充字母：專門補充的信息H高壓設備M做防水試驗時試樣運行S做防水試驗時試樣靜止W氣候條件（三）按安裝結構型式分類IM1～IM9二、 主要類型電機的典型結構簡述（一）感應電機1、 封閉式2、 防護式3、 箱型結構（二）同步電機1、 凸極同步電機（1） 臥式凸極同步電機（2） 立式凸極同步電機2、 隱極同步電機（三）直流電機§8-2結構設計的基本內(nèi)容、原則和方法一、 結構設計的基本內(nèi)容和原則1、結構設計的基本內(nèi)容①確定電機的總體結構型式，包括防護型式、軸承型式和數(shù)目、軸伸型式、安裝方式、通風系統(tǒng)等。②確定零部件的結構型式、材料、形狀、尺寸、加工精度、形位公差、表面粗糙度和技術要求等。③確定某些零部件之間的機械連接方式、配合種類等。④核算零部件的機械性能。2、 設計原則①應保證電機在規(guī)定期限內(nèi)能安全可靠地運行；②所有結構型式一般應符合有關國家標準規(guī)定，如防護型式、軸承型式、中心高、外形尺寸、安裝尺寸等；③盡量使零部件符合“標準化、系列化、通用化”的要求；④應具有良好的結構工藝性；⑤應考慮電機裝拆和維修方便；⑥適當注意外形美觀。二、結構設計的方法（一）交流電機的結構設計1、確定總體結構2、確定定轉(zhuǎn)子的結構①定子結構設計的內(nèi)容和方法定子鐵心：確定軸向和周向固緊方式；徑向通風道元件的結構；如采用扇形片時，確定扇形片劃分、鴿尾槽數(shù)目、尺寸、布型；大型還要確定鐵心兩端階梯部分的具體結構；定子繞組：應先計算和作圖求得端部尺寸；確定固定方式；作出定子的分裝草圖。②轉(zhuǎn)子結構設計轉(zhuǎn)子鐵心：如同步機確定磁極和磁軛的詳細結構尺寸固緊方式；如其它轉(zhuǎn)子鐵心，除具有軸向通風道時要確定相應的結構外，其它與定子鐵心情況相似；轉(zhuǎn)軸：設計轉(zhuǎn)軸各檔部分尺寸，加工精度，形位公差，表面光潔度；核算轉(zhuǎn)軸的機械強度。轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸組合：套軸式、支架式。決定轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)國的徑向尺寸的關系；作出轉(zhuǎn)子草圖。③端蓋結構和尺寸主要根據(jù)通風系統(tǒng)、繞組對地絕緣距離軸承套結構及端蓋的剛度與強度等方面的要求確定。④作出總裝草圖，同時布置風扇校核