第八章 結(jié)構(gòu)設(shè)計與機械計算

1、第八章第八章 結(jié)構(gòu)設(shè)計和機械計算結(jié)構(gòu)設(shè)計和機械計算結(jié)構(gòu)設(shè)計和機械計算結(jié)構(gòu)設(shè)計和機械計算是電機設(shè)計的一個組成部分，它主是電機設(shè)計的一個組成部分，它主要在電磁設(shè)計完成后進行，以解決機械部分的設(shè)計問題。要在電磁設(shè)計完成后進行，以解決機械部分的設(shè)計問題。從電機的進一步發(fā)展來看，除了采用從電機的進一步發(fā)展來看，除了采用新技術(shù)新技術(shù)，新材新材料料新工藝新工藝外，很重要的一個環(huán)節(jié)就外，很重要的一個環(huán)節(jié)就是進行是進行結(jié)構(gòu)改進結(jié)構(gòu)改進內(nèi)容：電機的基本結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和內(nèi)容：電機的基本結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法，電機主要零部件（機座、轉(zhuǎn)軸、換向器及厚壁圓方法，電機主要零部件（機座、轉(zhuǎn)軸、換

2、向器及厚壁圓筒）的機械計算。筒）的機械計算。8-1 電機的基本結(jié)構(gòu)型式電機的基本結(jié)構(gòu)型式一、一、總體結(jié)構(gòu)的分類總體結(jié)構(gòu)的分類影響電機總體結(jié)構(gòu)的因素很多，例如電機的類別、運行影響電機總體結(jié)構(gòu)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。等等。正確定電機的總體結(jié)構(gòu)時，必須根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任正確定電機的總體結(jié)構(gòu)時，必須根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書務(wù)書(建議書建議書)提出的要求，結(jié)合具體情況來進行提出的要求

3、，結(jié)合具體情況來進行（一）按通風(fēng)冷卻系統(tǒng)分類（一）按通風(fēng)冷卻系統(tǒng)分類空冷：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通風(fēng)、自由循空冷：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通風(fēng)、自由循環(huán)通風(fēng)、封閉循環(huán)通風(fēng)等；環(huán)通風(fēng)、封閉循環(huán)通風(fēng)等；氫、水等：封閉循環(huán)氫、水等：封閉循環(huán)（二）按防護型式分類（二）按防護型式分類 開啟、防護、封閉、防爆、防水、水密、潛水、開啟、防護、封閉、防爆、防水、水密、潛水、潛油等潛油等例如例如IP54IP防護等級防護等級IP（INGRESS PROTECTION）防護等級系）防護等級系統(tǒng)是由統(tǒng)是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。將電器依

4、其防塵防濕氣之特性加以）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。器內(nèi)之帶電部分，以免觸電。IP防護等級防護等級是由兩個數(shù)字所組是由兩個數(shù)字所組成，第成，第1個數(shù)字表示燈具離塵、防止外物侵入的等級，第個數(shù)字表示燈具離塵、防止外物侵入的等級，第2個個數(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(biāo)示數(shù)字所表示的防護等級如表一及其防護等級越高，兩個標(biāo)示數(shù)字所表示的防護等級如表一及表二所示：表二所示

5、： 表一：第一個標(biāo)示特性號碼（數(shù)字）所指的防護程度表一：第一個標(biāo)示特性號碼（數(shù)字）所指的防護程度 0 沒有防護沒有防護 對外界的人或物無特殊防護。對外界的人或物無特殊防護。 1 防止大于防止大于50mm的固體物體侵入的固體物體侵入 防止人體（如手掌）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。）的外物侵入。 2 防止大于防止大于12mm的固體物體侵入的固體物體侵入 防止人的手指接觸到防止人的手指接觸到燈具內(nèi)部的零件防止中等尺寸（直徑大燈具內(nèi)部的零件防止中等尺寸（直徑大12mm）的外物侵入。）的外

6、物侵入。 3 防止大于防止大于2.5mm的固體物體侵入的固體物體侵入 防止直徑或厚度大于防止直徑或厚度大于2.5mm的工具、電線的工具、電線 或類似的細節(jié)小外物侵入而接觸到燈具或類似的細節(jié)小外物侵入而接觸到燈具內(nèi)部的零件。內(nèi)部的零件。 4 防止大于防止大于1.0mm 的固體物體侵入的固體物體侵入 防止直徑或厚度大于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。內(nèi)部的零件。 5 防塵防塵 完全防止外物侵入，雖不能完全防止灰塵進入，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。

7、但侵入的灰塵量并不會影響燈具的正常工作。 6 防塵防塵 完全防止外物侵入，且可完全防止灰塵進入。完全防止外物侵入，且可完全防止灰塵進入。表二：第二個標(biāo)示特性號碼（數(shù)字）所指的防護程度表二：第二個標(biāo)示特性號碼（數(shù)字）所指的防護程度 0 沒有防護沒有防護 沒有防護。沒有防護。 1 防止滴水侵入防止滴水侵入 垂直滴下的水滴（如凝結(jié)水）對燈具不會造成垂直滴下的水滴（如凝結(jié)水）對燈具不會造成有害影響。有害影響。 2 傾斜傾斜15度時仍可防止滴水侵入度時仍可防止滴水侵入 當(dāng)燈具由垂直傾斜至當(dāng)燈具由垂直傾斜至15度時，度時，滴水對燈具不會造成有害影響。滴水對燈具不會造成有害影響。 3 防止噴灑的水侵入防止噴

8、灑的水侵入 防雨，或防止與垂直的夾角小于防雨，或防止與垂直的夾角小于60度的方度的方向所噴灑的水進入燈具造成損害。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飛濺的水侵入 防止各方向飛濺而來的水進入燈具造成損防止各方向飛濺而來的水進入燈具造成損害。害。 5 防止噴射的水侵入防止噴射的水侵入 防止各自各方向由噴嘴射出的水進入燈具防止各自各方向由噴嘴射出的水進入燈具造成損害。造成損害。 6 防止大浪的侵入防止大浪的侵入 裝設(shè)于甲板上的燈具，防止因大浪的侵襲而裝設(shè)于甲板上的燈具，防止因大浪的侵襲而進入造成損壞。進入造成損壞。 7 防止浸水時水的侵入防止浸水時水的侵入 燈具浸在水中一定時間

9、或水壓在一定的燈具浸在水中一定時間或水壓在一定的標(biāo)準(zhǔn)以下能確保不因進水而造成損壞。標(biāo)準(zhǔn)以下能確保不因進水而造成損壞。 8 防止沉沒時水的侵入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，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。能確保不因進水而造成損壞。 除以上除以上2位數(shù)字外，尚有位數(shù)字外，尚有2位可選擇字母：位可選擇字母：附加字母：防止接近危險部件附加字母：防止接近危險部件A 手背手背B 手指手指C 工具工具D 金屬線金屬線補充字母：專門補充的信息補充字母：專門補充的信息H 高壓設(shè)備高壓設(shè)備M 做防水試驗時試樣運行做防水試驗時試樣運行S 做防水試驗時試樣靜止做

10、防水試驗時試樣靜止W 氣候條件氣候條件（三）按安裝結(jié)構(gòu)型式分類（三）按安裝結(jié)構(gòu)型式分類 IM1IM9二、二、主要類型電機的典型結(jié)構(gòu)簡述主要類型電機的典型結(jié)構(gòu)簡述（一）感應(yīng)電機（一）感應(yīng)電機1、封閉式封閉式2、防護式防護式3、箱型結(jié)構(gòu)箱型結(jié)構(gòu)（二）同步電機（二）同步電機1、凸極同步電機凸極同步電機（1） 臥式凸極同步電機臥式凸極同步電機（2） 立式凸極同步電機立式凸極同步電機2、隱極同步電機隱極同步電機（三）直流電機（三）直流電機8-2 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、原則和方法一、一、結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容和原則結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容和原則1、結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容、結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容

11、確定電機的總體結(jié)構(gòu)型式，包括防護型式、軸承型式和數(shù)確定電機的總體結(jié)構(gòu)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(fēng)系統(tǒng)等。目、軸伸型式、安裝方式、通風(fēng)系統(tǒng)等。 確定零部件的結(jié)構(gòu)型式、材料、形狀、尺寸、加工精度、確定零部件的結(jié)構(gòu)型式、材料、形狀、尺寸、加工精度、形位公差、表面粗糙度和技術(shù)要求等。形位公差、表面粗糙度和技術(shù)要求等。 確定某些零部件之間的機械連接方式、配合種類等。確定某些零部件之間的機械連接方式、配合種類等。 核算零部件的機械性能。核算零部件的機械性能。2、設(shè)計原則設(shè)計原則 應(yīng)保證電機在規(guī)定期限內(nèi)能安全可靠地運行；應(yīng)保證電機在規(guī)定期限內(nèi)能安全可靠地運行； 所有結(jié)構(gòu)型式一

12、般應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如防護型所有結(jié)構(gòu)型式一般應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如防護型式、軸承型式、中心高、外形尺寸、安裝尺寸等；式、軸承型式、中心高、外形尺寸、安裝尺寸等； 盡量使零部件符合盡量使零部件符合“標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化”的要求；的要求； 應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性；應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性； 應(yīng)考慮電機裝拆和維修方便；應(yīng)考慮電機裝拆和維修方便； 適當(dāng)注意外形美觀。適當(dāng)注意外形美觀。二、結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法二、結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法（一）交流電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）交流電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、確定總體結(jié)構(gòu)、確定總體結(jié)構(gòu)2、確定定轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)、確定定轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) 定子結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容和方法定子結(jié)構(gòu)設(shè)計

13、的內(nèi)容和方法 定子鐵心：確定軸向和周向固緊方式；定子鐵心：確定軸向和周向固緊方式；徑向通風(fēng)道元件的結(jié)構(gòu)；徑向通風(fēng)道元件的結(jié)構(gòu)；如采用扇形片時，確定扇形片劃分、鴿尾槽數(shù)目、尺寸、布型；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(jié)構(gòu)；大型還要確定鐵心兩端階梯部分的具體結(jié)構(gòu)；定子繞組：應(yīng)先計算和作圖求得端部尺寸；確定固定方式；定子繞組：應(yīng)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。作出定子的分裝草圖。 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計 轉(zhuǎn)子鐵心：如同步機確定磁極和磁軛的詳細結(jié)構(gòu)尺寸固緊方轉(zhuǎn)子鐵心：如同步機確定磁極和磁軛的詳細結(jié)構(gòu)尺寸固緊方式；式

14、； 如其它轉(zhuǎn)子鐵心，除具有軸向通風(fēng)道時要確定相應(yīng)的如其它轉(zhuǎn)子鐵心，除具有軸向通風(fēng)道時要確定相應(yīng)的結(jié)構(gòu)外，其它與定子鐵心情況相似；結(jié)構(gòu)外，其它與定子鐵心情況相似； 轉(zhuǎn)軸：轉(zhuǎn)軸： 設(shè)計轉(zhuǎn)軸各檔部分尺寸，加工精度，形位公差，表面設(shè)計轉(zhuǎn)軸各檔部分尺寸，加工精度，形位公差，表面光潔度；光潔度； 核算轉(zhuǎn)軸的機械強度。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)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(guān)系；國的徑向尺寸的關(guān)系； 作出轉(zhuǎn)子草圖。作出轉(zhuǎn)子草圖。 端蓋結(jié)構(gòu)和尺寸端蓋結(jié)構(gòu)和尺寸主要根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)、繞組對地絕緣距離軸承套結(jié)構(gòu)及端主要根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)、繞組對地絕緣距離軸承套結(jié)構(gòu)及端蓋的剛度與強度等方面的要求確定。蓋的剛度與強度等方面的要求確定。 作出總裝草圖，同時布置風(fēng)扇作出總裝草圖，同時布置風(fēng)扇 校核各部件的相對位置，必要間隙是否適當(dāng)，安裝、校核各部件的