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[摘 要]近年来,基于改变电源频率来调节电机转速的交流变频调速电机得到了广泛的应用,正逐步取代传统的直流调速电机。一般来说,电机在电磁和结构设计时都需采取很多措施来避振降噪,如选择合理的电磁参数、选择适当的槽配合和槽斜度、提高关键部位的加工精度、改进风扇和风罩的结构、选用合适的轴承以及提高动静平衡精度等方法以有效地控制电机的振动和噪声。
[关键词]大型电机;机座;精镗加工;制造工艺;方法;分析
中图分类号:TM305 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)27-0023-01
1 关于电机分类概述
1.1 按工作电源种类划分
可分为直流电机和交流电机。1)直流电动机按结构及工作原理可划分:无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分:永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分:串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分:稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。2)其中交流电机还可划分:单相电机和三相电机。
1.2 按结构和工作原理可划分
可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。1)同步电机可划分:永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。2)异步电机可划分:感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分:三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分:单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。
1.3 按起动与运行方式可划分
电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。
1.4 按用途可划分
驱动用电动机和控制用电动机。1)驱动用电动机可划分:电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具)用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电动机及其他通用小型机械设备(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。2)控制用电动机又划分:步进电动机和伺服电动机等。
1.5 按转子的结构可划分
笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)。
1.6 按运转速度可划分
高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外,还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。
2 精镗加工前准备过程
1)机座在立式车床上按传统方式立式装夹,即采用四爪卡盘夹紧机座A处,找正后粗车机座止口1及铁心处,止口1端面留1 mm加工余量,止口1直径留2 mm加工余量,铁心处直径留1.5 mm加工余量(即留出精镗1遍至产品图纸尺寸的加工余量);机座翻转后装夹,即用四爪卡盘夹紧机座外圆B处,找正后车削空刀处至产品图纸尺寸,按给定的尺寸公差精车止口2处,并保证留出2 mm加工余量,用于铣、钻底脚时定位使用,止口2处端面留出1 mm加工余量。如图1所示。2)在数控钻铣机床上将机座立式安装,并以止口定位胎定位机座止口2处,采用液压压板压紧机座B端,用盘式铣刀铣削底脚平面并用麻花钻头钻削底脚孔达产品图纸尺寸。
3 主要危害频率
交流變频调速电机是用变频器改变定子电源频率来改变电机同步频率来实现电机调速的。由于定子电流中含有高次谐波成分,电机转矩中含有脉动分量,有可能造成电机振动频率与结构固有频率相接近或吻合而产生共振现象。因此应预先找到结构的固有频率,然后利用变频器的跳跃功能设置,避开共振频率点;或者通过改变结构固有频率使其避开次谐波成分。同时,供电电源频率范围和电机的转速频率也是诱发共振的重要因素之一。因此,在结构设计时,定子机座应该尽可能地避开以下主要危害频率:(1)电机转速频率;(2)电源频率;(3)2倍电源频率;(4)4倍电源频率;(5)开关频率(定子电流中的高次谐波成分)
4 精镗加工方法
4.1 在镗床上用高精度定位胎以底脚平面与底脚孔定位
用百分表打机座两端端面及止口1、止口2、铁心处的跳动,通过调整定位胎位置和调整微调螺丝为机座找正,保证机座止口1、止口2、铁心有足够加工量,然后将定位胎固定在镗床工作台上,用压板压机座底脚板处,将机座压紧。如图2所示。
4.2 采用镗床专用车刀镗削机座止口
1端面、止口1及铁心处达产品图纸尺寸;重新装夹车刀车削机座止口2端面及止口2,使止口2直径及机座总长达产品图纸尺寸。机座止口1、止口2及两端端面需镗削2次,机座铁心处仅需镗削1次。如图2所示。
3)将压板松开,机座吊转至下道工序。机座批量镗削加工时,其定位胎不可拆卸,需继续固定在镗床工作台上,直至批量加工完成后方可拆下。4)精镗机座时,只有首件找正时间稍长,其余机座精镗前可直接安装在已固定好的胎板上,用百分表分别测机座两端端面、止口1、止口2及铁心处的跳动,通过微调螺丝稍作调整即可达到精镗找正精度要求。
5 结论
风电系列及其它大型机座采用卧式装夹相对于立式装夹来说,更为合理。加工时机座稳定性提高很多,更易于保证机座尺寸精度与形位公差的稳定性与精确性。1)用高精度胎板以底脚平面与底脚孔定位,精确地保证了机座中心高尺寸精度,并且保证了机座中心与底脚平面的平行度。2)一次性装夹即可完成精加工,可保证机座止口与铁心的同心度,保证了机座端面对止口的跳动要求,大幅度的提高了机座的尺寸精度及粗糙度精度。3)通过这种精镗加工方法,可以大幅度节省精镗前找正时间,尤其适合批量生产。
参考文献
[1] 崔海龙.关于大型电机机座精镗加工制造的工艺方法[J].上海大中型电机,2013,01:1-2.
[2] 秦韬,万子玉,李廷磊.大型箱式电机机座加工工艺初探[J].爆炸性环境电气防爆技术,1997,01:25-27.
[关键词]大型电机;机座;精镗加工;制造工艺;方法;分析
中图分类号:TM305 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)27-0023-01
1 关于电机分类概述
1.1 按工作电源种类划分
可分为直流电机和交流电机。1)直流电动机按结构及工作原理可划分:无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分:永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分:串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分:稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。2)其中交流电机还可划分:单相电机和三相电机。
1.2 按结构和工作原理可划分
可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。1)同步电机可划分:永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。2)异步电机可划分:感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分:三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分:单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。
1.3 按起动与运行方式可划分
电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。
1.4 按用途可划分
驱动用电动机和控制用电动机。1)驱动用电动机可划分:电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具)用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电动机及其他通用小型机械设备(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。2)控制用电动机又划分:步进电动机和伺服电动机等。
1.5 按转子的结构可划分
笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)。
1.6 按运转速度可划分
高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外,还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。
2 精镗加工前准备过程
1)机座在立式车床上按传统方式立式装夹,即采用四爪卡盘夹紧机座A处,找正后粗车机座止口1及铁心处,止口1端面留1 mm加工余量,止口1直径留2 mm加工余量,铁心处直径留1.5 mm加工余量(即留出精镗1遍至产品图纸尺寸的加工余量);机座翻转后装夹,即用四爪卡盘夹紧机座外圆B处,找正后车削空刀处至产品图纸尺寸,按给定的尺寸公差精车止口2处,并保证留出2 mm加工余量,用于铣、钻底脚时定位使用,止口2处端面留出1 mm加工余量。如图1所示。2)在数控钻铣机床上将机座立式安装,并以止口定位胎定位机座止口2处,采用液压压板压紧机座B端,用盘式铣刀铣削底脚平面并用麻花钻头钻削底脚孔达产品图纸尺寸。
3 主要危害频率
交流變频调速电机是用变频器改变定子电源频率来改变电机同步频率来实现电机调速的。由于定子电流中含有高次谐波成分,电机转矩中含有脉动分量,有可能造成电机振动频率与结构固有频率相接近或吻合而产生共振现象。因此应预先找到结构的固有频率,然后利用变频器的跳跃功能设置,避开共振频率点;或者通过改变结构固有频率使其避开次谐波成分。同时,供电电源频率范围和电机的转速频率也是诱发共振的重要因素之一。因此,在结构设计时,定子机座应该尽可能地避开以下主要危害频率:(1)电机转速频率;(2)电源频率;(3)2倍电源频率;(4)4倍电源频率;(5)开关频率(定子电流中的高次谐波成分)
4 精镗加工方法
4.1 在镗床上用高精度定位胎以底脚平面与底脚孔定位
用百分表打机座两端端面及止口1、止口2、铁心处的跳动,通过调整定位胎位置和调整微调螺丝为机座找正,保证机座止口1、止口2、铁心有足够加工量,然后将定位胎固定在镗床工作台上,用压板压机座底脚板处,将机座压紧。如图2所示。
4.2 采用镗床专用车刀镗削机座止口
1端面、止口1及铁心处达产品图纸尺寸;重新装夹车刀车削机座止口2端面及止口2,使止口2直径及机座总长达产品图纸尺寸。机座止口1、止口2及两端端面需镗削2次,机座铁心处仅需镗削1次。如图2所示。
3)将压板松开,机座吊转至下道工序。机座批量镗削加工时,其定位胎不可拆卸,需继续固定在镗床工作台上,直至批量加工完成后方可拆下。4)精镗机座时,只有首件找正时间稍长,其余机座精镗前可直接安装在已固定好的胎板上,用百分表分别测机座两端端面、止口1、止口2及铁心处的跳动,通过微调螺丝稍作调整即可达到精镗找正精度要求。
5 结论
风电系列及其它大型机座采用卧式装夹相对于立式装夹来说,更为合理。加工时机座稳定性提高很多,更易于保证机座尺寸精度与形位公差的稳定性与精确性。1)用高精度胎板以底脚平面与底脚孔定位,精确地保证了机座中心高尺寸精度,并且保证了机座中心与底脚平面的平行度。2)一次性装夹即可完成精加工,可保证机座止口与铁心的同心度,保证了机座端面对止口的跳动要求,大幅度的提高了机座的尺寸精度及粗糙度精度。3)通过这种精镗加工方法,可以大幅度节省精镗前找正时间,尤其适合批量生产。
参考文献
[1] 崔海龙.关于大型电机机座精镗加工制造的工艺方法[J].上海大中型电机,2013,01:1-2.
[2] 秦韬,万子玉,李廷磊.大型箱式电机机座加工工艺初探[J].爆炸性环境电气防爆技术,1997,01:25-27.