电机的寿命和可靠性
6页1、电机的寿命和可靠性绝缘影响寿命和可靠性的关键因素在国民经济和社会生活领域里,电机已经得到了越来越广泛的应用,电机的寿命及使用 可靠性也越来越被人们所关注。在正常使用的条件下,电机的寿命一般定义为1015 年。 传统的观念认为,影响电机寿命的主要因素是绝缘的老化,因此绝缘结构的确定、绝缘材料 的选用,就成为电机设计制造的首要任务之一。绝缘系统的选择主要取决于电机的电压等级和耐温要求,而同一等级使用哪一种绝缘材 料,则要综合考虑其耐温要求,机械性能,电气性能及使用工艺性能等因素后最终选定。电机对地绝缘(亦称主绝缘)的等级决定了电机的绝缘等级,一台电机上可以按不同部 位的发热状况和使用要求,来选用不同等级的绝缘材料,而不必规定一台电机上所有的部位 必须选用同一等级的绝缘材料。微电机常用电气绝缘材料的耐热等级和允许的极限使用温度见下表:表1耐热等级极限使用温度。C电机允许温升K常用绝缘材料A10560浸渍的棉麻丝绸E12075聚酯薄膜,聚酯薄膜粘带B13080云母带(B) DMD纤维纸(B) 3240环 氧布板1132环氧漆F155100DMD (F) 云母带(F)H180125聚酰亚胺薄膜,
2、0840浸渍漆电机各导电部件由于电位不同,因此须用绝缘材料将其分隔开。按使用部位及功能的不 同,常分为以下几种:1、对地绝缘:指电机带电部位与接地部位(如铁芯、机壳、轴等)之间隔开所用的绝 缘,为环氧粉沫涂敷,DMD纤维纸,聚酯薄膜纸,尼龙一体成型槽绝缘等。2、匝间绝缘:指一个多匝绕成的线圈,电位不同相邻匝间的绝缘,微电机中一般是漆 包线本身的外包漆作为匝间绝缘。3、层间绝缘:指电枢线圈在槽内或端部上下层之间分隔开所用的绝缘,微电机中常用 漆包线本身的外包漆作为层间绝缘。4、相间绝缘:指放置于同一部位的电位不等的几种线圈之间隔离所用的绝缘,如交流 电机不同相(A、B、C相)之间,不同激磁方式直流电机的激磁绕组(串激、复激、他激) 及不同转速档(高速、中速、低速)各激磁线圈之间所用的绝缘。二、合理设计电机寿命和可靠性的先天保证电机设计是产品质量链中的第一环节,如果设计不合理,甚至不正确,那么后道再完 善的工艺及再精心的制作都将变成无效,最终不可能做出适用性好的、客户满意的产品。我们常听说这电机先天不足,意即设计不好造成的。电机设计的主要任务是按客户对产品的设计输入要求,外形安装要求,电机
3、使用场合, 负荷大小,工作环境条件,工作制长短等,通过电路、磁路计算选取合理的发热和磁路参数, 决定电机各主要零部件的关键尺寸,并通过这些主要条件进行机械强度计算,最终绘制电机 主要零部件的工作图及总装图,设计时必须同时考虑到制作时良好的工艺性及制造成本的经 济合理性。下面列出一些直流微电机中常用的电磁计算公式及应控制的电磁设计参数。1、 PN=0.1047nNTN其中:PN额定功率(瓦)tn额定转矩(牛米)nN额定转速(转/分)不 60aEr x 1082=N、n p. n nATN其中:n 每极额定磁通(高斯)en额定功况下的反电势(伏) p磁极对数N电枢总导体数人 IN - N3、A =虽兀Da其中: ANDa电枢的线负荷(安/厘米) 电枢额定支路电流(安) 电枢直径(厘米)4、Tt = 975UnInx 10-3n其中:tn额定转矩(公斤米)耳电机额定效率UN 额定电压(伏)5、Pl=UNIN其中:Pl电机输入功率(瓦)工P6、耳二 1一Pl其中:工P 电机总损耗(瓦)电机的主要发热和磁路参数有定子电流密度,转子电流密度,电枢线负载,电枢发热 因素,每极磁通量,气隙磁通密度,电
4、枢齿部磁通密度等。7、T = 0.16a AB D2/ x 10-3Ni 6 a a其中 a 电机计算极弧系数 iB6 气隙磁通密度(高斯)l 电枢铁心长度(厘米)aD 2l 电机有效体积,表征电机体积的大小aa由上式可见,当选取较高的电磁发热参数(Q.、A、B )时,电机的额定转矩也相i0应增大,或可缩小电机的体积来达到相同的转矩,但电机的制造难度及要求也相应提高。另 外由上式也可见,电机体积的大小与其额定转矩成正比,而与其功率没有直接的关系。三、精心制作电机寿命和可靠性的主要保证各种电机使用实践表明,电机损坏大多不是由于绝缘材料的自然老化,而是由于电机 零部件制作过程中工艺不当,制造粗陋,留下隐患,而电机在运用过程中,绕组等部件受发 热、磁场、机械外力、潮湿、化学、油污等各种因素的侵蚀,使其丧失使用功能而提前夭折 的。因此精心制作,减少隐患,是提高电机寿命和使用可靠性的主要保证。对微型直流电动 机,关键工序有换向器精车、电枢线与换向器之间的点压焊接、电枢动平衡,环氧粉末涂敷, 绝缘处理,定子与转子的绕线等。1、换向器精车:换向器是一个高速运转的部件,其工作面与电刷滑动接触并传送电能
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