第八章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與機(jī)械計(jì)算

1、第八章第八章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械計(jì)算是電機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分，它主是電機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分，它主要在電磁設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行，以解決機(jī)械部分的設(shè)計(jì)問(wèn)題。要在電磁設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行，以解決機(jī)械部分的設(shè)計(jì)問(wèn)題。從電機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展來(lái)看，除了采用從電機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展來(lái)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(gè)環(huán)節(jié)就外，很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是進(jìn)行是進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)結(jié)構(gòu)改進(jìn)內(nèi)容：電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、原則和內(nèi)容：電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、原則和方法，電機(jī)主要零部件（機(jī)座、轉(zhuǎn)軸、換向器及厚壁圓方法，電機(jī)主要零部件（機(jī)座、轉(zhuǎn)軸、換

2、向器及厚壁圓筒）的機(jī)械計(jì)算。筒）的機(jī)械計(jì)算。8-1 電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)型式電機(jī)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(jī)總體結(jié)構(gòu)的因素很多，例如電機(jī)的類別、運(yùn)行影響電機(jī)總體結(jié)構(gòu)的因素很多，例如電機(jī)的類別、運(yùn)行條件、原動(dòng)機(jī)或被傳動(dòng)機(jī)械的種類及傳動(dòng)方式、電機(jī)的容量條件、原動(dòng)機(jī)或被傳動(dòng)機(jī)械的種類及傳動(dòng)方式、電機(jī)的容量與轉(zhuǎn)速、冷卻方式、防護(hù)型式、軸承型式和數(shù)目、安裝方式與轉(zhuǎn)速、冷卻方式、防護(hù)型式、軸承型式和數(shù)目、安裝方式等等。等等。正確定電機(jī)的總體結(jié)構(gòu)時(shí)，必須根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任正確定電機(jī)的總體結(jié)構(gòu)時(shí)，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(lái)進(jìn)行提出的要求

3、，結(jié)合具體情況來(lái)進(jìn)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(hù)型式分類（二）按防護(hù)型式分類 開(kāi)啟、防護(hù)、封閉、防爆、防水、水密、潛水、開(kāi)啟、防護(hù)、封閉、防爆、防水、水密、潛水、潛油等潛油等例如例如IP54IP防護(hù)等級(jí)防護(hù)等級(jí)IP（INGRESS PROTECTION）防護(hù)等級(jí)系）防護(hù)等級(jí)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(jí)。這里所指的外物含工具，人的手指等均不可接觸到電分級(jí)。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(hù)等級(jí)防護(hù)等級(jí)是由兩個(gè)數(shù)字所組是由兩個(gè)數(shù)字所組成，第成，第1個(gè)數(shù)字表示燈具離塵、防止外物侵入的等級(jí)，第個(gè)數(shù)字表示燈具離塵、防止外物侵入的等級(jí)，第2個(gè)個(gè)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(hù)等級(jí)越高，兩個(gè)標(biāo)示數(shù)字所表示的防護(hù)等級(jí)如表一及其防護(hù)等級(jí)越高，兩個(gè)標(biāo)示數(shù)字所表示的防護(hù)等級(jí)如表一及表二所示：表二所示

5、： 表一：第一個(gè)標(biāo)示特性號(hào)碼（數(shù)字）所指的防護(hù)程度表一：第一個(gè)標(biāo)示特性號(hào)碼（數(shù)字）所指的防護(hù)程度 0 沒(méi)有防護(hù)沒(méi)有防護(hù) 對(duì)外界的人或物無(wú)特殊防護(hù)。對(duì)外界的人或物無(wú)特殊防護(hù)。 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(xì)節(jié)小外物侵入而接觸到燈具或類似的細(xì)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(xì)節(jié)小外物侵入而接觸到燈具的工具、電線或類似的細(xì)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(jìn)入，完全防止外物侵入，雖不能完全防止灰塵進(jìn)入，但侵入的灰塵量并不會(huì)影響燈具的正常工作。

7、但侵入的灰塵量并不會(huì)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(jìn)入。完全防止外物侵入，且可完全防止灰塵進(jìn)入。表二：第二個(gè)標(biāo)示特性號(hào)碼（數(shù)字）所指的防護(hù)程度表二：第二個(gè)標(biāo)示特性號(hào)碼（數(shù)字）所指的防護(hù)程度 0 沒(méi)有防護(hù)沒(méi)有防護(hù) 沒(méi)有防護(hù)。沒(méi)有防護(hù)。 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(duì)燈具不會(huì)造成垂直滴下的水滴（如凝結(jié)水）對(duì)燈具不會(huì)造成有害影響。有害影響。 2 傾斜傾斜15度時(shí)仍可防止滴水侵入度時(shí)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(shí)，度時(shí)，滴水對(duì)燈具不會(huì)造成有害影響。滴水對(duì)燈具不會(huì)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(jìn)入燈具造成損害。向所噴灑的水進(jìn)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(lái)的水進(jìn)入燈具造成損防止各方向飛濺而來(lái)的水進(jìn)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(jìn)入燈具防止各自各方向由噴嘴射出的水進(jìn)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(jìn)入造成損壞。進(jìn)入造成損壞。 7 防止浸水時(shí)水的侵入防止浸水時(shí)水的侵入 燈具浸在水中一定時(shí)間

9、或水壓在一定的燈具浸在水中一定時(shí)間或水壓在一定的標(biāo)準(zhǔn)以下能確保不因進(jìn)水而造成損壞。標(biāo)準(zhǔn)以下能確保不因進(jìn)水而造成損壞。 8 防止沉沒(méi)時(shí)水的侵入防止沉沒(méi)時(shí)水的侵入 燈具無(wú)限期的沉沒(méi)在指定水壓的狀況下，燈具無(wú)限期的沉沒(méi)在指定水壓的狀況下，能確保不因進(jìn)水而造成損壞。能確保不因進(jìn)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(xiǎn)部件附加字母：防止接近危險(xiǎn)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(bǔ)充字母：專門補(bǔ)充的信息補(bǔ)充字母：專門補(bǔ)充的信息H 高壓設(shè)備高壓設(shè)備M 做防水試驗(yàn)時(shí)試樣運(yùn)行做防水試驗(yàn)時(shí)試樣運(yùn)行S 做防水試驗(yàn)時(shí)試樣靜止做

10、防水試驗(yàn)時(shí)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(jī)的典型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述主要類型電機(jī)的典型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述（一）感應(yīng)電機(jī)（一）感應(yīng)電機(jī)1、封閉式封閉式2、防護(hù)式防護(hù)式3、箱型結(jié)構(gòu)箱型結(jié)構(gòu)（二）同步電機(jī)（二）同步電機(jī)1、凸極同步電機(jī)凸極同步電機(jī)（1） 臥式凸極同步電機(jī)臥式凸極同步電機(jī)（2） 立式凸極同步電機(jī)立式凸極同步電機(jī)2、隱極同步電機(jī)隱極同步電機(jī)（三）直流電機(jī)（三）直流電機(jī)8-2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、原則和方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、原則和方法一、一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和原則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和原則1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

11、確定電機(jī)的總體結(jié)構(gòu)型式，包括防護(hù)型式、軸承型式和數(shù)確定電機(jī)的總體結(jié)構(gòu)型式，包括防護(hù)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(jī)械連接方式、配合種類等。確定某些零部件之間的機(jī)械連接方式、配合種類等。 核算零部件的機(jī)械性能。核算零部件的機(jī)械性能。2、設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則 應(yīng)保證電機(jī)在規(guī)定期限內(nèi)能安全可靠地運(yùn)行；應(yīng)保證電機(jī)在規(guī)定期限內(nèi)能安全可靠地運(yùn)行； 所有結(jié)構(gòu)型式一

12、般應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如防護(hù)型所有結(jié)構(gòu)型式一般應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，如防護(hù)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(jī)裝拆和維修方便；應(yīng)考慮電機(jī)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(jì)的方法二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法（一）交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)的內(nèi)容和方法定子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(shí)，確定扇形片劃分、鴿尾槽數(shù)目、尺寸、布型；如采用扇形片時(shí)，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(jì)算和作圖求得端部尺寸；確定固定方式；定子繞組：應(yīng)先計(jì)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(jì)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)子鐵心：如同步機(jī)確定磁極和磁軛的詳細(xì)結(jié)構(gòu)尺寸固緊方轉(zhuǎn)子鐵心：如同步機(jī)確定磁極和磁軛的詳細(xì)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(shí)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(shí)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(jì)轉(zhuǎn)軸各檔部分尺寸，加工精度，形位公差，表面設(shè)計(jì)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(jī)械強(qiáng)度。核算轉(zhuǎn)軸的機(jī)械強(qiáng)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(guó)的徑向尺寸的關(guān)系；國(guó)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(duì)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(duì)地絕緣距離軸承套結(jié)構(gòu)及端蓋的剛度與強(qiáng)度等方面的要求確定。蓋的剛度與強(qiáng)度等方面的要求確定。 作出總裝草圖，同時(shí)布置風(fēng)扇作出總裝草圖，同時(shí)布置風(fēng)扇 校核各部件的相對(duì)位置，必要間隙是否適當(dāng)，安裝、校核各部件的