电机结构知识培训20150201

1、电机结构基础知识培训电机结构基础知识培训中山百可德机电有限公司中山百可德机电有限公司编制：吴骏编制：吴骏 日期：日期：2015年年2月月5日日目录目录第一章第一章 电动机结构基本知识电动机结构基本知识第二章第二章 软磁材料软磁材料第三章第三章 永磁材料和磁滞材料永磁材料和磁滞材料第四章第四章 绕组绕组第五章第五章 绝缘处理绝缘处理第六章第六章 电动机中的塑料结构件电动机中的塑料结构件第七章第七章 电动机中的五金件电动机中的五金件第八章第八章 装配与测试装配与测试v第一章 电动机结构基本知识v1.1 电动机的分类v电动机主要分驱动电动机，控制电动机v微型驱动电动机一般指机壳外径不大于300mm，

2、或电机轴中心高不大于132mm的电机，功率范围从小于1W到3.7KW，转速从小于1r/h到500000RPM，驱动微电机着重力能指标、安全可靠、寿命v1.2 微电机的结构设计v在确定微电机整体结构时，应当主要考虑一下几方面：v一、结构稳定可靠v可靠性是指产品在规定的时间内、规定的条件下完成规定功能的能力v完成规定功能能力的终止叫失效v电机的可靠性，即考察是否失效，主要考核两方面：v按规定时间和规定条件考核电机的额定数据；v从开始工作到第一次故障发生电机的工作时间，即产品寿命v二、电机工作环境条件v电机环境条件包括环境温度、大气压力、湿度、盐雾情况、振动、冲击、恒加速度，同时需考虑电机对环境的污

3、染，包括噪音、电磁干扰v电机工作环境除正常环境条件外，特殊环境还包括热带用电机（T）、湿热带电机（TH）、干热带电机（A）、高原用电机（G）、船海用电机（H）、化工防腐蚀用电机（F） v三、贯彻三化原则v电机结构设计应贯彻标准化、系列化、通用化原则第二章 软磁铁芯v2.1 把磁性材料充磁到饱和，然后连续缓慢的改变外磁场的磁场强度一个循环周期，将形成B-H闭合磁化曲线，即极限磁滞回线，vB与H同方向，B=H，为磁导率v极限磁滞回线与Y轴正向的交点Br为材料的剩磁感应，与X轴负向的交点Hc为材料的矫顽力v2.2 磁性材料按矫顽力大小分为软磁和硬磁。导磁用的铁芯材料，矫顽力很小，称为软磁材料。v建立

4、电机磁场用的永磁材料，矫顽力较大，称为硬磁材料。v软磁材料的性能可由磁化曲线、磁导率曲线、磁滞回线来说明 v对磁性材料反复磁化，得到一系列不同大小的磁滞回线，连接磁滞回线在第一相线的顶点形成的曲线，即为材料的磁化曲线v2.3 软磁铁芯是电机主磁路的导磁体，电机主要功能性部件之一，它的性能直接影响电机的性能v软磁铁芯常用的材料有硅钢片，电工纯铁，铁镍合金，铁铝合金，软磁铁氧体v2.4 硅钢片是铁硅合金钢片，按制造工艺不同分为热轧和冷轧两种，冷轧又有各向同性和各向异性两种，v热轧硅钢片分DR系列低硅钢片（50Hz检验）、DRG系列高硅钢片（400Hz检验）v冷轧无取向电工钢片分低硅电工钢片（含硅量

5、低于0.5%）、含硅电工钢片（含硅量高于0.5%），DW800-DW1550为低硅，DW240-DW-770为含硅v2.5 软磁铁氧体是铁和其它金属元素的复合氧化物，采用粉末压制法压制成型，猪主要有镍锌铁氧体、锰锌铁氧体，软磁铁氧体电阻率高，饱和磁感应低（0.2-0.4T），适用于要求铁损小、低磁感应强度的铁芯v第三章永磁体v3.1 永磁式微电机中广泛采用的永磁材料有铝镍钴系列、硬磁铁氧体系列、稀土钴系列和稀土钕铁硼系列。v永磁材料又叫硬磁材料，其主要特征是剩磁感应和矫顽力高。永磁材料经饱和磁化以后，去掉磁化的磁场仍能长时间的保持强的、稳定的磁性，给电机励磁，建立磁场。v3.2 按生产工艺的不

6、同，各种永磁材料和磁滞材料有各向同性和各向异性的区别，对各向异性材料，其磁性最好的方向也是容易磁化的方向，这个方向上的磁性比同一种类的各向同性材料有明显提高，各向异性的永磁材料又存在两种类型，一种是晶粒取向型或定向结晶型的，另一种是热磁处理后具有磁畴取向的感生各向异性材料v对各向异性的永磁体，其磁性能的方向性必须在技术要求中和图纸上注明。v3.3 磁滞体v磁滞电动机转子上的磁滞体不预先磁化，而是被电机励磁磁场磁化，而且通常是在低于饱和磁化状态下工作，因此也可以说磁滞材料是非饱和磁化状态下工作的永磁材料v永磁材料的磁滞回线和去磁曲线是反映永磁材料基本性能的曲线，通过这两条曲线可以确定永磁材料的饱

7、和磁感应Bs、剩磁Br、矫万里BHc、内廪矫顽力MHc、最大磁能积(BH)max、回复磁导率r等。v常把B=f(H)的曲线叫去磁曲线v永磁材料的磁性能随温度变化而变化，常温时，饱和磁化强度随温度升高而降低，当温度升高的一定值时，永磁材料的饱和磁化强度将下降为零，失去永磁材料的基本特性，这个温度叫居里温度（居里点）Tc，一般情况下，材料的Tc高，允许使用的温度也高v3.4 铝镍钴系列v铝镍钴系列永磁材料包括铸造和粉末冶金加工两种，这种材料又有各向同性、热处理各向异性和定向结晶各向异性等三个系列v粉末烧结的铝镍钴系列的磁性能略低于铸造系列，但不产生铸造缺陷，适于做体积小或要求工作磁通均匀性高的电机

8、，这类材料也可制成各向同性和各向异性系列，做成的永磁铁芯表面粗糙度较低，可不进行磨削加工，它密度小，原材料消耗较低v铝镍钴的材料内，镍和钴的成分比重较大，而镍和钴为稀有金属，产量少，铝镍钴材料的Hc值相对较低，抗去磁能力差，应用受到一定限制v由于铝镍钴系列材料Hc值较小，永磁体长细比都较大，出圆筒形外，其它几种结构型式中，软铁极靴结构较为复杂，由于Hc值较低，为了防止过多的去磁，有时需要在加工或装配过程中采取保磁措施，如加保磁环等。v3.5 铁氧体永磁系列v这种永磁材料也有各向同性和各向异性两个系列，各向异性v用铁氧体制成的永磁体多是薄片形或圆筒形，沿磁化方向的长度Lm较短，这是因为它的Hc较

9、大的缘故。这类永磁体结构都比较简单，适于用粉末冶金压制成型，大批量生产，因为Hc较大，抗去磁能力强，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钴和稀土钕铁硼两个系列。稀土钴系列永磁材料是有部分稀土金属（Sm、Pr、Ce等）和钴、铁等金属形成的金属间氧化物，主要有RCo5和RCo17等两类，其中R表示稀土元素，常用的有杉钴（SeCo5）v稀土钕铁硼系列永磁材料又有烧结钕铁硼和粘结钕铁硼两类v钕铁硼材料易氧化和锈蚀，使用时需注意表面防护v粘结钕铁硼永磁材料也有各向同性和各向异性两种，按成型法不同，材料磁能积也不同v v磁滞电动机广泛采用的磁滞材料有铁钴钼和铁钴钒型两种，主

10、要性能见表3-6v3.7 磁滞材料v磁滞回线的形状和面积大小是磁性材料的重要特征，常取单位重量的磁性材料在交变磁场磁化下，所需消耗的功率为该磁性材料的铁损，其中包括磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗。永磁材料的磁滞回线面积大，单方向磁化（充磁）到饱和后，剩磁Br和矫顽力Hc值大，可有较大的磁能积。对工作在非饱和交变磁化状态下的磁滞材料，则希望有较大的比磁滞功率。v比磁滞功率Pu是磁场强度H变化一周时，单位体积的磁滞材料所消耗的能量，即Pu=So*K1*K2*10-7/（4*）v式中：So-对应于Hu的磁滞回线面积（cm2）v K1-磁密B坐标比例系数（T/cm）v K2-场强H坐标比例系数（A/m.

11、 cm）v磁滞体需要进行最终磁性热处理，最终热处理一般是在半成品阶段进行，而且需要根据不同材料和材料批号严格按热处理规范进行。v第四章 绕组v4.1 绕组在通电工作或加工制造过程中，常会受到机械的、电磁的作用力，还会受到热、化学腐蚀、有害气体、能量辐射等效应的综合作用，因此，绕组的材料、绝缘结构、制造工艺都有专门的要求v电机绕组种类较多，按照结构形式有集中绕组、分布绕组，集中绕组主要用作激磁绕组，分布绕组主要用作电枢绕组v4.2 v4.3 为了保证绕组可靠工作，绕组主要有以下技术要求：v基本数据，包括相数、匝数、节距、匝长、导体直径应符合要求；v成型尺寸包括端部伸出高度等应符合要求；v绝缘结构

12、、绝缘材料应满足耐热、耐环境条件要求；v焊接可靠，接触电阻小；v4.4 绕组材料主要包括漆包线、绝缘材料。v漆包线。多数电机采用漆包铜线，其导体部分由紫铜拉制而成，铜的纯度可达99.9% - 99.95%，部分电机为节省铜，采用漆包铝线，其导体部分采用纯铝拉制而成，铝的纯度可达99.5%以上。v4.5 v第五章 绝缘处理v5.1 绝缘材料是指电阻系数在10-9欧姆.厘米以上的材料，主要用于隔离导电与不导电部分，或隔开不同电位的导体。v绝缘材料在电机结构和制造中占有极其重要的地位，由于多数绝缘材料为有机材料，耐热性、寿命原比五金件低，因此，绝缘材料直接影响并决定电机的允许温升和使用寿命v绝缘材料

13、的分类v1、按耐热程度分。绝缘材料按耐热程度分Y、A、E、B、F、H、C等七级，v v2、绝缘材料按化学成分分有机、无机绝缘材料，电机中多数为有机绝缘材料，有机绝缘材料耐热低，稳定性差，长时间在热、电、光作用下，会出现老化现象v3、绝缘材料按用途分为导线绝缘、槽绝缘、层间绝缘、相间绝缘、端板绝缘、包扎绝缘、引线绝缘、绝缘漆、浇铸绝缘等，其中导线绝缘、槽绝缘、绕组绝缘漆或绕组浇铸绝缘称为电机的主绝缘。v5.2 绝缘材料的性能v绝缘材料的性能包括耐热性能、电气性能、理化性能、机械性能。v电气性能。包括介电强度、绝缘电阻、电介质损耗。v理化性能。包括吸水性、耐溶剂性、耐油性。v机械性能。包括抗拉、抗

14、压、抗弯、抗冲击、抗剪切性能，及硬度、耐磨性、良好的机械加工性等v第六章 电机中的塑料件v6.1 在电机中，塑料件主要用做结构件和绝缘件，同时塑料在电机中还起着固定和连接作用v塑料按基本性能分热固性塑料、热塑性塑料、特殊性能塑料。v热固形塑料：在一定温度和压力作用下，软化并充满压模型腔，随之变成不熔的固体，保持压制时的形状尺寸、具有不可逆变的特性，直至温度过高，它才分解、碳化。v热塑性塑料：在一定温度和压力作用下，以较好的流动性充满压模型腔，冷却后硬化，再加热可以重复使用，具有热可塑性。v特殊性能的塑料，如要求耐腐蚀、耐高温、高绝缘强度、低摩擦系数、可剥离等v6.2 塑料特点：v密度低，一般在

15、0.9-2.2KG/m3；v优异的化学稳定性；v优良的电气绝缘性能；v机械强度好v有吸震和消声作用v有耐磨和减摩性能v6.3 塑料成型工艺v热固性塑料常用压铸成型、注射成型、挤压成型v热塑性塑料除压铸成型、注射成型、挤压成型外，还可采用吹塑成型、浇铸成型、粉末压制后烧结成型v塑料型材可采用车、铣、磨等机械加工方法成型v批量生产的热固性塑料和热塑性塑料，一般采用压铸成型、注射成型、挤压成型。v6.4 塑料件的结构工艺性v塑料件的结构尺寸和形状应符合塑压成型工艺要求，同时考虑塑压模结构的合理性，包括脱模斜度、壁厚、壁厚均匀性v第七章 电机中的五金件v7.1 电机的机械加工件主要有转子和定子组件，加

16、工要求包括：v1、保证气隙的均匀性v2、保证尺寸精度v3、保证导磁零部件的对称性v4、不导致绝缘零部件的电气绝缘性能恶化v7.2 轴是电机的重要零件，与铁芯等零件组合成转子组件，轴的材料、结构、工艺对电机性能有直接影响v轴按材料不同分导磁轴、不导磁轴、特殊材料轴等v7.3 轴的技术要求：v1、保证轴的强度和刚度v轴首先应有足够的强度，以保证电机在工作状态和加工中轴不产生残余变形或损坏，同时轴应有足够大额刚度，保证轴旋转是，轴的挠度在允许范围内。v2、工艺性应好，便于加工；v3、尺寸精度、形位公差要求高v7.4 转子组件结构型式：v鼠笼转子组件v永磁转子组件v转子组件技术要求：v机械性能v保证轴

17、的钢形，减小变形，正确选择轴与零部件的配合关系，保证转子组件的同轴度、外圆跳动v、电磁性能v保证铁芯磁路的对称性v第八章 装配与实验v8.1 电机制造过程中，零件通过装配形成部件、组件、电机整体，其质量首先决定于各零部件的质量，而产品质量的优劣还决定于电机整体结构的合理性和装配工艺的质量v装配工艺与试验是微电机制造的最后生产过程，微电机的装配工艺包括组件装配和总装配v8.2 电机装配技术要求：v所有零部件具有互换性；v保证轴承的装配质量；v保证定转子的同轴度和端盖安装的垂直度；v保证转子的静平衡与动平衡要求；v8.3 对电机来说，轴承十分重要，电机故障至少30%由轴承引起。v轴承在电机中主要有两个功能：1）支撑轴、转子组件并保持其轴线的旋转精度；2）减小转子与定子支承件之间的摩擦和磨损。v电机常用轴承有滚动轴承和滑动轴承v8.4 轴承选用v1、轴承精度等级v标准向心球轴承精度风G、E、D、C、B五级，B级最高，G级最低，微电