怎樣提高電機質量——干電機的要看完!

更新時間:2023-12-29 08:40:56 閱讀：評論：0

2023年12月29日發(作者：感謝的近義詞)

怎樣提高電機質量——干電機的要看完!

怎樣提高電機質量——干電機的要看完！

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【摘要】在保證質量的常規措施上，著眼于提高產品質量，側重剖析對質量影響較大的隱患性因素。這些隱患性因素潛伏在產品中，不易被察覺，且伴隨產品終生。其中設計環節尤為重要，既直接影響到產品的性能，又直接、間接地對加工工藝、制造質量起到不可忽視的作用。因此強調設計要“精心”。而制造，對于提高產品質量仍然是加工中不易被發現，且對質量影響較大的工序，如浸漆、鐵心加工、機座時效、軸承裝配等，加工中不可掉以輕心。提高產品質量，對于任何企業都是一項難度較大的工程，必須從管理、設計、制造全方位入手。管理上涉及到方方面面,現僅從其影響面,表現形式及對保障、提高產品質量的重要性上予以闡述，有待深層次地探討。

0 引言

電機是電動機、發電機的通稱。電動機又分交流電動機、直流電動機兩種。交流電動機又有異步電動機、同步電動機兩大類。因異步電動機衍生的品種最多，應用面最廣、產量最大——消耗全國總發電量的60%以上，故本文以異步電動機(以下簡稱電機)為例論述怎樣提高電機產品質量(以下簡稱質量)。

衡量電機“好”的標準主要是兩個方面：一是“耐用”；二是“好用”。“耐用”指的是能安全無故障地運行(易損件的正常更換，不應屬于故障)，雖然性能差點，但電機能無故障地連續運行；“好用”主要指電機的性能好，如效率、功率因數高，振動、噪聲小，便于維護……本文闡述的“提高質量”則是包含：無故障、性能好兩個方面。

質量是一個牽涉民族素質及企業的管理、設計、制造的大課題。前者是研究社會、人文科學專家們的課題，本文不涉及；后者是企業內部的管理、設計、制造是本文論述的主要內容。

1 科學管理

本文對科學管理的定義是：從人的素質入手，以培訓、教育，提高員工主人翁責任感及業務水平為主，結合本企業的實際情況，并考慮社會上正、反兩個方面思潮對員工的影響，輔以便于操作的章法。圍繞提高質量，科學管理應該把握以下幾個關鍵環節。

1.1 提高員工素質

企業的教育、培訓對提升員工素質的重要性。由此可以解讀在企業間的激烈競爭中，忙里偷閑仍不忘“企業文化”的深層次原因。企業領導要充分考慮到社會上一些不利因素對員工產生的影響。因人、因時施教，提高員工素質，使員工心系企業、安于本職、鉆研業務、努力工作。

1.2 各級領導要重視質量

領導對質量的態度在員工中會產生潛移默化的影響。比如電機振動的出廠限度是2.8mm/s，當產品出廠實測值為2.9mm/s時，若領導認為僅超標少許可以出廠，這是一種態度；反之若實測值為2.7mm/s時，雖然合格，但領導認為已接近限度就大聲疾呼，這又是一種態度。這顯然要對員工心里產生截然不同的兩種影響。因此若領導視質量為企業的生命，員工對質量就不敢掉以輕心，工作中也不會玩忽職守。

1.3 電機質量問題分類

電機的質量問題，按其對使用的影響由輕到重可分為5類，見表1。

表1 電機質量問題的分類質量問題分類

上述問題都是質量問題，都不是合格品中應該出現的問題。但分清它們對使用的影響，做到心中有數，則是十分必要的。

1.4 培養能把住質量關的業務骨干

每道工序都要有素質好、業務精的技術骨干，帶好一班操作者，把住質量關。

1.5 要向員工灌輸質量是“干”出來的，不是“檢”出來的。不能只依賴檢查員的檢查，操作者必須以主人翁責任感自己把住質量關。

1.6 要根據本企業實際情況，制定獎罰分明、便于操作的章法。

1.7 提高標準化水平，既能提高質量；又可以收到降低成本的效果。

1.8 采用先進的監測系統及行之有效的內部通訊、聯絡網。

1.9 鼓勵技術革新；引導技術部門采用先進的設計、加工及檢測技術。

1.10 采用先進的加工設備及加工技術。

1.11 永葆正常的經營節奏；均衡生產。

1.12 扎扎實實地實施“企業文化”。

2 精心設計

設計上給電機帶來的缺陷，往往要伴隨“終生”。為提高電機質量，設計者務必做到“精心”。

以下從電磁、機械及通風散熱三個主要方面闡述怎樣從設計上提高電機質量。

2.1 電磁設計

電磁設計有現成的程序。本文側重闡述設計者容易忽略、對電機性能又有較大影響的隱患性的關鍵環節。

2.1.1 氣隙

定、轉子單邊間隙——即氣隙值，選得小，從計算結果上直接顯示的是電機的功率因數cosφ提高了，但隱藏的因素——噪聲、溫升、雜耗、振動都要增加。設計時要權衡諸多因素，不宜僅從計算結果上求得較高的cosφ而使氣隙選得過小。

2.1.2 定子繞組節距Y1

(1)雙層繞組可利用短節距消弱5次、7次諧波(在三相制中，3次諧波基本上自行消除了)。特別是5次諧波，因振幅較大，對磁場畸變的推波助瀾作用也大，它應列為設計者首選的消弱目標。為達到這一目的，應使繞組的β=短距繞組所跨的槽數/整距時所跨的槽數=4/5為宜，如圖1所示。此時5次諧波的兩“+”、“-”剛好抵消。若因槽配合的局限，β=4/5時，選用接近4/5或5/6也較理想。

圖1 短距β=4/5時削弱5次諧波示意圖

因為每極磁通

式中，E—定子繞組每相感應電勢(V)；f—電機電源頻率(Hz)；Nφ1—定子繞組每相串聯匝數；Kdp1—定子繞組的繞組系數。

β值越大Kdp1也越大。在電機的基本參數及鐵心已確定的情況下，則磁通密度B較低，則可以使cosφ提高。正如此，設計人員往往將β值選得偏大，大于理想的4/5或5/6。結果因5、7次諧波含量高，使磁場波形畸變較大，使轉矩—轉差(T-S)曲線出現明顯的凹陷，見圖2。

一臺Y225-4 45kW電機，定子48槽，因選了Y1=1-12，即β=11/12，遠離了4/5、5/6，使磁場中5次諧波較強，磁場波形畸變較大，T-S曲線出現了明顯的凹陷，合閘后，因電機最小轉矩Mmin過低而不能投入正常運行。將Y1改為1-11，β=10/12=5/6后，電機投入了正常運行。

圖2時 β=11/12時T-S曲線產生嚴重凹陷示意圖

(2)單層繞組收不到短節距的改善磁場波形的效果，同樣也可以采取一些補救措施。如德國西門子公司紐倫堡電機廠，為節省工時，將單層繞組的應用范圍擴充到較大的機座號，為改善磁場波形，將鑄鋁轉子設計成“人字扭斜”型，見圖3。

圖3 人字扭斜鑄鋁轉子示意圖

2.1.3 定、轉子槽配合

定、轉子槽配合對性能的影響雖然從計算結果上很難顯示出來，但成熟的文獻比較多，避開不良的槽配合即可。但下列兩種情況應予注意：

(1)2極電機幾乎不存在理想的槽配合，設計者應從其他參數的選擇上予以彌補，如氣隙選得略大一點；轉子扭斜；齒磁密選得略低一些；對于在性能上要求較苛刻、功率較大的電機，可在目前常用的48/40槽配上考慮選用54/46、60/48、72/60，等等。

(2)制造廠為了節省模具，常將6、8極電機沖后合為一個，這就存在其中一個要虧一點，表現在短距系數β值及氣隙磁密上。比如當定子為72槽時，8極的β值就很難靠近4/5或5/6這樣的最佳值。此時與2極電機同樣，也應在氣隙、磁密等方面采取點彌補措施。對于性能要求較高、功率較大的電機，可選96/72，這就可以獲得較理想的β值。

2.1.4 定、轉子槽形

(1)定、轉子槽形盡量不要帶尖角

尖角除使模具壽命降低外，還因尖角處對沖后磁疇的排列破壞較大，使鐵耗增加；磁路也因此不暢，這也要使cosφ降低。因此在設計定、轉子槽形時，尖角處可帶有R1～R3的圓角，見圖4。

(2)刀形槽br2不宜過窄

為獲得較高的啟動轉矩Tst，有的設計者往往將br2選得過小。當鐵心較長、轉子扭斜，采用離心式鑄鋁工藝時，br2過小會使該處澆注不滿或鋁條疏松，這就是細、斷條的隱患(見圖5)。

采用離心式鑄鋁工藝時，180機座號以下應使br2>2.5～3(mm)：200～355機座號應使br2>3.0～3.5(mm)；再大的機座號應使br2>4.5～5.0mm。

圖4 定、轉子槽形設計圖

圖5 刀形槽br2設計圖

2.1.5 鑄鋁轉子端環

鑄鋁轉子端環的形狀、尺寸應保證澆注后在導條之后逐漸凝固。否則容易將槽中的鋁條拉細。

2.1.6 轉子扭斜

鑄鋁轉子均能做到扭斜，但插銅條的轉子則困難。因轉子扭斜后

可使電機的振動、噪聲降低，提高起動過程中的最小轉矩，所以銅條轉子也應該扭斜，其辦法是：

(1)轉子沖片在沖槽時，按計算的位移度，每片移過一個微小的角度，疊裝成轉子鐵心后，則自然形成一個符合預期扭斜度的斜槽轉子，槽形也比較光滑，不至于給穿銅條帶來困難。西門子公司紐倫堡電機廠即采用此工藝。

(2)轉子仍保持直槽，便于插銅條，將定子槽扭斜一個轉子齒距，也可以獲得同樣效果。

2.1.7 定子繞組并聯路數a1

a1應盡量選得大些，有利于磁路對稱、均勻，對降低電磁噪聲、軸電壓均有益。

2.1.8 電密、磁密的匹配要合理

(1)轉子電密不宜偏高

無論何種通風方式，轉子熱量都要很大一部分通過定子散熱。因早期的電機溫升計算公式中未計入轉子部分的發熱，故仍有部分設計忽略轉子電流產生的熱量。

對于自扇冷轉子鑄純鋁的電機，定子電密J1、轉子導條電密JB、轉子端環電密JR參照下列比例關系比較合適

J1:JB:JR≈4:2:1

銅條轉子、繞線轉子也可以參照這一比例關系，按照轉子銅耗的比例(即轉子導條、端環與純鋁電阻的比值關系)選取導條、端環部分的電密。

(2)鐵心部分磁密

①當定、轉子沖片為平行槽時，計算單顯示的是距齒部最窄處1/3高度上的磁密，若該處磁密大于1.55T(對于平行齒，1.6T左右均為正常值)，則最窄處磁密要大于2.2T，這會使鐵心脈振損耗(它含在雜散損耗中)明顯增加；cosφ降低電磁噪聲增大，這在計算單上是顯示不出來的。因此在選用平行槽時，應核算一下最窄處的磁密，將它控制在小于2.2T為宜。

②對于多極電機，鐵心中軛部磁密比較小，應視為正常，不要在

此處挖潛。否則雖然在正常值范圍內鐵耗增加的不明顯，但軛部過窄會使鐵心乃至裝壓后的整個定子的剛度降低，鐵心變形要大，電磁噪聲也要增加；若鐵心受到不均勻的擠壓，鐵耗也要增加，這都是計算單上顯示不出來的隱患因素。

2.1.9 成型繞組端部線圈間的間隙Xi

Xi不宜過小。電磁計算時，Xi作為輸入數據輸入到計算機中。Xi小，線圈端部短省銅線，這是看得見的利益。但Xi小了，繞組端部線圈之間間隙小，不利于散熱；同時繞組端部的彈性也小了，嵌線時容易損傷導線的絕緣。

2.2.10 雜散損耗Ps

Ps作為輸入數據輸入到計算機時，程序中推薦的經驗值為Ps=0.5%P1(P1為電機在額定功率PN時的輸入功率)。此值隨產品的不同而在一個較大的范圍內波動，特別是2極電機，實際的Ps值要遠遠大于0.5%P1。當電機效率的實測值比計算值小時，這就是其中一個主要原因。

Ps的很大一部分隱藏在電機的鐵耗之中，主要由鐵心中的表面損耗和脈振損耗構成。適當地降低氣隙磁密；減小定、轉子槽口寬度；采用閉口槽的鑄鋁轉子等措施即可降低Ps。

2.2 機械設計

與電磁設計思路一樣，以下也是針對設計者容易忽略，對質量又有較大影響的幾個隱患性環節，按不同部位闡述如下。

2.2.1 軸承結構

電機行業將軸承及與之相關的零部件，如端蓋、軸承套、軸承內外蓋、擋油盤等組合在一起稱之為本文的“軸承結構”，并非狹義的軸承本身的結構。

在上個世紀60年代的全國防爆電機調研報告中顯示：在電機的全部故障中，電氣部分和機械部分約各占50%。隨著近幾十年絕緣材料、絕緣工藝水平、質量的提高，機械部分故障的比例已大于電氣部分。而機械部分的故障大部分集中在軸承處，尤其是隔爆電機，因受軸貫穿處間隙W(直徑差)的制約，該處的故障比普通電機要多一些。

軸承是一個易損部件。對于采用滾動軸承的電機，在其軸承結構的設計中，要想讓它安全地運轉，應該做到以下的“八不要”

(1)不要使軸承受到擠壓

滾珠或滾子在滾道中能輕松自如地旋轉，是因為它們與軸承內、外套間有游隙存在。若軸承套受到擠壓，游隙就會變小，因為軸承游隙的數值很小，所以對游隙的變化很敏感。因此，軸承最怕受到擠壓。在軸承諸多的損壞原因中，擠壓居首位。防止擠壓的對策如下

①軸承室內徑的公差要由“±”、“+,0”改為”+,+”［1］

為避免軸承外套在軸承室中滑動，可使端蓋或軸承套與軸承內、外蓋止口深度在軸向累計公差為”+”，且累計在內、外蓋的平面接合面處，以保證用內、外蓋夾緊軸承外套，見圖6。

圖6 軸承內、外蓋、端蓋及軸承外圈間隙示意圖

對于隔爆型電機，此間隙不要大于0.2mm。數控或數顯機床均可以保證此公差。

②臥式電機盡量選用一個深溝球軸承、一個短圓柱滾子軸承(以下簡稱“球軸承”、“柱軸承”)。

目前國產的2極中小型電機多采用兩個球軸承。由于軸承外套的線膨脹系數比承擔軸承室的鑄鐵件(端蓋或軸承套)的大，加之運行時軸承外套處的溫度也比較高，即使是在室溫下軸承外套可以在軸承室中蠕動一點，在熱態下也難蠕動。這就很難消化因轉子熱膨脹加在該處的力，滾珠在承受這樣一個額外的軸向力的作用下導致軸承很快損壞。北京某廠拆檢選用兩個球軸承的電機時，發現損傷部位如圖7所示，這顯然是受到額外的軸向力使軸承受到擠壓所致。

圖7 軸承因轉子熱膨脹承受軸向力而損壞的示意圖

式中，t2—熱態時轉軸溫度；t1—電機裝配時環境溫度；l—軸承距。

以200kW左右的2極電機為例，通常t2≈90℃，t1≈20℃，

轉軸在熱膨脹時的伸長量Δl按下式計算Δl=0．0000117(t2－t1)l

l≈1000mm，代入上式后得Δl=0.819mm。若選用兩個6320軸承，其軸向游隙S按下式計算

S=0.2*(gH*dw)^0.5

式中，gH=0.02～0.046mm，為基本組的徑向游隙；dw=38mm，為鋼球直徑。

代入上式后，得到最大的軸向游隙Smax

Smax =0.2*(0.046*38)^0.5=0.264(mm)。

兩個軸承的最大游隙之和0.528mm仍小于Δl。即便是選用最大游隙的第4輔助組的軸承，代入gHmax值后算得的Smax=0.394mm，兩個軸承的最大軸向游隙之和0.788，仍然小于Δl=0.819mm。而此時代入gH值后的S值分別為原始徑向、軸向游隙，裝到電機上形成的裝配游隙要小于此值，工作時因發熱而形成的工作游隙就更小了。這就意味著當軸承外套不能在軸承室中蠕動時，軸承勢必要因滾珠受到擠壓而加速損壞。

在高壓4極電機上實測：當將軸承公差由-0.005修理到+0.04時，軸承溫度降低8℃。若選用一個球軸承、一個柱軸承，則可避免上述故

障。1983年佳木斯電機廠將JB560機座號中的2極高壓防爆電機，由原來采用2個6220球軸承改為一個6220、一個N220(老牌號為220、2220)即改后為一個球軸承、一個柱軸承。改后在天津煉油廠一直運行良好，幾次去現場在軸承外蓋處測得的溫度均不超過30℃～40℃。為解決柱軸承的極限轉速，可選用輕系列柱軸承。若軸承號碼再大，可將脂潤滑改為稀油潤滑。佳木斯電機廠將355kW 2極高壓防爆電機由脂潤滑改為稀油潤滑，在石家莊煉油廠試用，未發現質量問題。

③對于立式電機也同理，不管上、下兩端的軸承怎樣搭配，總應該使轉子能在熱脹冷縮的范圍內自由地伸縮。

圖8為拖動筒帶泵中型立式電機的軸承搭配。因起動時有瞬間向上的軸向力，故選用兩個對裝的徑向推力球軸承，放在非負荷端。負荷端(下面)則放一個柱軸承。

圖8 在中型筒帶泵用2極防爆電機上推薦的軸承選用方案

對于小型筒帶泵用2極電機，用一個普通的球軸承、一個柱軸承即可。若嫌承受的軸向力小(未被利用的徑向負荷的1/3)，可將號碼選

大。盡量不用兩個對裝的徑向推力球軸承，拆裝困難且容易發熱。

若僅有向下的軸向力，且功率比較大的2極立式電機，可采用圖9的結構：一端為2個或3個串聯的徑向推力球軸承，稀油潤滑；另一端仍用一個柱軸承，可用輕系列小號碼的，采用脂潤滑。柱軸承在上，在下均可。

1、進油孔；2、徑向推力球軸承；3、排油孔；4、油池；5、甩油環

圖9 立式電機稀油潤滑軸承結構

(2)不要使軸承過熱

要想使軸承不過熱，除軸承處的散熱狀況好，減少本身的發熱外，還要盡量讓它遠離熱源——定、轉子繞組。

①改善軸承處的通風散熱狀況

通風散熱結構及路徑應考慮軸承處的冷卻；帶有內循環通風的電機，應使經過熱交換被冷卻的內循環氣流，優先考慮吹拂到軸伸端的軸承；與軸承配合的零部件盡量加些散熱筋；安裝尺寸允許時，外風路的氣流在逸散到電機周圍之前，可以借助擋風板先吹拂到軸伸端的軸承外蓋處再逸散到周圍。

②盡量不要采用“三軸承”結構，如圖10所示。

1、端蓋；2、軸承套；3、軸承外蓋；4、擋油盤；5、密封圈

圖10 防爆電機采用的“三軸承”結構

“三軸承”結構源于德國隔爆等級較高的2極電機。2極電機因轉速高，軸承發熱量大，需要選用大游隙軸承。而大游隙又與隔爆間隙小相悖，無奈之下選用三個軸承：兩個輕系列的柱軸承，承受徑向力，也起徑向定位作用；一個球軸承僅承受軸向力(外套與軸承室有間隙)，起軸向定位作用。若將該結構用到隔爆等級低、隔爆間隙較大的產品上，則大可不必；特別是用在YKK等普通產品，拖動離心式風機、水泵等負荷的電機，選用“三軸承”更是沒有必要。既便是電機拖動具有軸向力的負荷，如拖動對旋式風機的YBF電機，將球軸承的號碼選大點，仍用傳統的兩個軸承也能滿足使用要求。采用這樣傳統結構的YBF電機已有服役5年以上的產品，未見異常。“三軸承”結構有兩個缺點：容易發熱；不便拆裝。因此，盡量不用。

③潤滑脂的質量、牌號及加注量

a．選用潤滑脂時要用優質品，不要嫌貴。否則會因小失大(涂到軸承上的并不多，見c)。

b．潤滑脂的牌號要能勝任電機的轉速及使用環境。

c．加脂量要適當。若潤滑脂不流失、不變質，在役的潤滑脂僅是很少的一部分，形象點說，就是一層膜在工作。若軸承結構、潤滑脂牌號能保證電機在運行時潤滑脂能被含住，或者流失的很少，則修理后重新裝配的電機，潤滑脂未必“多多益善”。過多的潤滑脂粘在軸承兩側，不利于軸承的散熱。在高壓4極電機上將多余潤滑脂去掉后，軸承溫度降低9℃。加脂量G可參照下式計算[1]

G=B*D/(100～150) (g)

式中，B—軸承寬度，mm；D—軸承外徑，mm。高速電機取小值，低速取大值。

④其他

a．皮帶輪張力過大時應調節到合適的狀態；

b．若軸承游隙小，必要時更換大游隙軸承；

c．加強監控，在軸承室較熱的部位埋入熱敏元件，用繼電保護系統將溫度控制在某一值上(不超過70℃～75℃為宜)。

d．軸承受擠壓和別勁也是發熱的隱患，應及早排除。

(3)不要別勁

要保證使用中軸承不別勁，應注意以下3點(其中①、③與加工的關系較密切)：

①與軸承有關的零部件的同軸度要保證

電機裝成后，兩端軸承必須在同一條軸線上。這就要求轉子或轉軸、端蓋、軸承套、機座在加工時要精心，同軸度務必保證。其中軸承套這個零件，從保證同軸度著眼，能不用最好不用。因為有它時，軸承先裝入軸承套，軸承套再裝入端蓋中，多一道徑向配合的尺寸鏈，對于保證同軸度來說，顯然不如將軸承直接裝入端蓋中好。

②軸承距l不宜太大。

l盡量遵循l＜10d

式中，d—軸承內徑，mm。

若設計時，保證不了上式，應設法使l小一點。同時采取些補救措施。如：提高轉子剛度(鐵心與轉軸采用熱套配合)；提高動平衡精度。

③使用中機座不要變形

較大的鑄鐵機座及鋼板焊接機座，時效必須到位。尤其是形狀不對稱，結構上又比較“單薄”的焊接機座，在時效上決不可含糊，否則后患無窮。

(4)不要“干研”

“干研”指軸承滾道中無潤滑脂(油)。電機出廠或修后重新組裝時，加注潤滑時都比較“慷慨”，不敢慢怠軸承。雖然有些偶然原因，如

現場工人沒及時加潤滑脂，招致軸承干研，但主要原因是以下兩個。

①潤滑脂牌號不能滿足使用要求

潤滑脂對于轉速、溫度比較敏感。應按照不同的使用狀況選用不同牌號的潤滑脂，幾乎不存在“萬能”潤滑脂。德國FAG公司按照不同溫度、轉速、負載種類選用的5種潤滑脂用在不同的電機上，見表2。

表2 潤滑脂牌號及適用范圍

注：D為滾動軸承外徑(mm)

②軸承結構未能含住潤滑脂

在帶有注、排油的軸承結構中，在軸承的外側通常帶個甩油盤，它的功能是將廢舊潤滑脂“甩”到外蓋下部的儲油室中。但有的產品

加上它要起到負作用。比如煤礦主井風機用的YBF電機，因風機為對旋式，運行中要出現“喘振”現象。喘振嚴重時能將葉輪在根部“抖”

裂。軸承潤滑脂也在這種高頻“抖動”下流失。這是YBF電機軸承損壞的主要原因。將甩油盤改為擋油盤后，含住了潤滑脂，軸承因干研而損壞的故障就明顯減少了。圖11(a)是帶擋油盤的軸承結構，圖11(b)是帶甩油盤的結構。

圖11 帶擋油盤、甩油盤的軸承結構

(5)不要被污染

防止污染可以采取以下措施

①電機的防護等級應能滿足使用要求潤滑脂中決不允許有灰塵混

入。除粉塵防爆及潛水電機外，國內電機的防護等級絕大部分是IP44、IP54，后者允許在有粉塵場所中使用。對于軸承部分的防護，應注意以下五點。

a．電機裝配現場要清潔無塵。涂上潤滑脂后應立即將軸承內、外蓋裝好，不能間歇。

b．IP54的主要措施是在外蓋處加橡膠密封圈。橡膠密封圈有兩種，見圖12(a)、(b)，兩種結構的摩擦表面的粗糙度務必保證。

圖12 IP54兩種橡膠密封圈示意圖

c．橡膠密封圈容易老化，要按時更換。

d．軸承內蓋處的防護也不容忽視，一是防止潤滑脂進入電機內腔；二是防止電機內腔的灰塵進入軸承室。

e．戶外用的電機，應在外蓋處加甩水環，見圖13。

圖13 戶外電機軸承結構示意圖

空氣充入軸承室。

②潤滑脂應能抵御現場的腐蝕性介質

此外，對密封有特殊要求時，還可以采用“氣動密封”—將過壓

可采用-25℃，3號鋰基脂或-40℃，200-Ⅰ型高低溫潤滑脂。

(6)不要選用偽劣軸承

(7)不要使軸承受到意外的損傷

①軸承應加熱用套筒推到軸上。

②較大的電機應將轉子兩端同時吊起裝端蓋。特別2極電機，氣隙較大。若將一端的軸承、端蓋先裝好(有些廠家圖省事，經常是先裝好一端)，轉子靠定子鐵心內徑支撐，則轉子呈傾斜狀態。除可調心的調心球軸承及調心滾子軸承外，在彎矩作用下的軸承均要受到損傷。

③較大的電機運輸時，裝車時最好讓電機軸線與車行方向垂直，以免急剎車時啃傷軸承。

④大、中型電機出廠時最好加設使轉子軸向固定的裝置。

(8)不要使軸承內，外蓋與軸相擦

采取以下措施可以減少或避免內、外蓋與軸相擦的故障

①適當提高軸承內、外蓋同軸度及內孔的加工精度，可以將間隙略微放大一點點。

②對于隔爆型電機，隔爆等級滿足實際要求即可，隔爆等級切勿攀高，以免軸貫穿處間隙過小，增加內蓋與軸相擦的或然率。

③在需要選隔爆等級高或電機較大的情況下，設計軸貫穿處結構時可以采取以下措施：

a．增加隔爆接合面長度L使軸貫穿處間隙W值加大；

比如在25mm≤L＜40mm時，不同容積的W值為0.45mm、0.4mm、0.3mm；

當40mm≤L時，W=0.6、0.45、0.4mm(采用滾動軸承，ⅡB級隔爆)。

b．采用“曲路”或“推蓋”結構[2]。

c．使內、外蓋止口增加一段緊配合，以提高同軸度，見圖14；或在軸貫穿處采用“浮動軸封”結構，見圖15。

圖14 帶緊配合的內、外蓋

圖15 浮動軸封隔爆結構

應采取的“八不要”措施。

以上是滾動軸承在軸承結構設計時為避免或減少故障，提高質量對于滑動軸承，其軸承結構已標準化，設計時可參見文獻[2]采取減少故障的措施。

2.2.2 焊接機座

焊接機座有隔爆型、普通型兩大類。前者因隔爆電機隔爆特性的要求，機座的剛度、強度均綽綽有余；后者一般焊成“方箱”形。

方箱形機座若在結構形狀及尺寸上對于承受變形的能力考慮不周，

則容易對使用上潛伏著隱患性的質量問題：比如有的機座號，加工后下部剩余的有效部分很小，見圖16。

圖16 加工后剩余部分過小的方箱機座

這樣的機座，若時效不到位，在使用中機座要產生不均勻的變形，隨之也將定子鐵心沿圓周不同方向擠壓成尺寸不同的變形。如果多極鐵心軛部徑向尺寸較小，氣隙又不太大，則很容易產生定、轉子相摩擦的故障。

對于這樣的產品—中心高低、定子鐵心外徑較大，宜采用上、下“分瓣”式機座：由于定子可以不從機座止口方向裝入機座，而從上方裝入分瓣機座的下半部分，焊接機座上的承重的環形筋—壁板的內徑就可以小些，即加工后剩余的部分就可以多些，機座承受變形能力也就提高了，見圖17。

圖17 方箱分瓣式機座示意圖

下先分開，裝好后再焊在一起。也可用鉸孔定位、螺栓緊固的工藝操作上、下兩半的分與合。

加工內徑時，可將上、下兩瓣機座臨時焊在一起，裝定子時將上、

2.2.3 焊接軸

焊接軸即焊筋的軸。設計時應注意以下幾點

(1)軸的材質應選用焊接性能好的圓鋼或煅鋼，如20MnSi。

(2)軸上筋不宜過多，當軸的直徑約為Φ350mm時，焊4根厚度為25～40mm的筋即可，不必太厚；亦毋須過多。因為焊接處軸的金相組織要遭到破壞，使該處軸的物理性能下降。若筋的數目較多，遭破壞的區域若連成一片，軸就有可能在此處斷裂，見圖18。在返修的電機中，有過不止一例，轉軸不在較細的軸伸處，而在較粗的焊筋處斷裂。

圖18 筋與軸相焊時，軸的金相結構遭到破壞示意圖

(3)對于焊接軸，應在技術要求中注明

①筋與軸先點焊到一起，加熱到200℃～400℃時趁熱焊在一起。

②因該處焊縫比較大，應分幾次(一般2～3次即可)焊成，每次焊接時均應在200℃～400℃時操作。

③焊成后時效處理：加熱到600℃～700℃，保溫1～2h，然后自然冷卻。

2.3 通風散熱

通風散熱方式對電機的質量、性能、壽命及成本的構成均至關重要。設計時，首先應按照電機溫度場的分布狀況，選用對鐵心、繞組、軸承都能有恰到好處冷卻效果的風路走向。比如，成型繞組端部線圈間應留有風道，見圖19。對于2、4極電機，端部較長，盡量按(b)的方式綁扎，以形成較寬裕的風道。若按(a)，風道就要小。其次，還應

使產生的風摩耗及通風噪聲減至最小。比如，對于拖動風機、泵等有固定轉向的電機，應選用軸流式或后傾離心式風扇。最后，風路設計時，還應考慮維修中便于清理。

圖19 成型繞組端部綁扎示意圖

由于異步電機的用途、結構型式繁多，通風散熱方式、結構也五花八門：散熱部件的主體—機座，有澆注的、焊接的；冷卻介質有空氣、水；通風散熱方式有自冷、自扇冷、水冷及他冷四大類；其中以

自扇冷花樣最多：有帶與不帶內循環風路的；前者的內風路又分軸向、徑向及混合式；而其外風路的冷卻器又有空/空及空/水兩種。本節將其分述如下。

2.3.1 采用鑄鐵機座的通風散熱方式，見表3

表3 采用鑄鐵機座的通風散熱方式的電機

2.3.2 采用鋼板焊接筒式機座的通風散熱方式，見表4、表5。

表4 采用鋼板焊接機座的通風散熱方式(焊管機座)

表5 采用鋼板焊接機座的通風散熱方式(漲管機座)

2.3.3 采用“方箱”式鋼板焊接機座的通風散熱方式，見表6

表6 采用“方箱”式鋼板焊接機座的通風散熱方式

2.3.4 采用水冷機座的通風散熱方式，見表7

表7 采用水冷機座的通風散熱方式

2.3.5 采用水冷機座的通風散熱方式，見表8

表 8 他冷式通風散熱方式

3 精心制造

對于制造，本文仍側重闡述對電機性能影響較大的幾個隱患性、關鍵性的因素。

3.1 焊接機座時效

若焊接機座時效不到位，機座又存在圖16的弊病，使用中極易產生定、轉子相擦及因機座兩止口不同軸帶來的質量問題。由于機座的變形要有個較長的時間，在生產中，如果工期較短，很難檢查出因時效不到位而產生的變形。致使原本合格的產品，因機座逐漸變形，在運行中就可能出現“掃膛”、振動、噪聲突然增加等故障。

3.2 鐵心加工

鐵心的質量對電機至關重要，不但直接影響到電機的溫升、效率、功率因數、噪聲；還要影響到絕緣材料的耗量—若鐵心質量好，電機的主絕緣就可以適當地減薄。

3.3 鐵心裝配

定、轉子鐵心均以熱裝為宜。對于定子，可將機座加熱到100℃～150℃裝入有繞組的定子鐵心；轉子則將本身加熱后熱裝到軸上。銅條轉子也應熱套到軸上，或將沖片加熱疊裝到軸上，以免因運行時轉子熱膨脹使鐵心與軸產生間隙，繼而產生振動，定、轉子相擦。

3.4 絕緣處理

電機的整體絕緣由匝間、相間，對地絕緣及繞組端部的綁扎和最后的浸漆、烘干(浸烘)幾道工序完成。其中，有些工序，如相間、對地絕緣因有成型的操作、檢驗規范，其質量容易監控。而匝間、浸烘的質量則不太容易察覺。但這兩項在因絕緣引起的故障中卻占有較大的比例。特別是浸漆質量及烘干，對電機的溫升、耐蝕、耐潮及繞組的電氣、機械強度，直至電機的壽命，都是十分重要的。

3.5 動平衡

在保障電機的安全運行中，動平衡的精度不可小視。對于高速或有特殊要求的電機，可采取帶外風扇校動平衡；或整機在額定轉速下校動平衡。

3.6 同軸度

同軸度與軸承壽命、振動、噪聲均息息相關。幾個關鍵零部件—機座、端蓋、轉子及軸承套、軸承內、外蓋在加工時，對同軸度要求較高的部位，如機座的兩端止口與鐵心檔，最好一次加工成。

3.7 溫度監控

目前，繞組的溫度監控已不成問題。這里提示的是軸承溫度的監控。

說明書上規定滾動軸承溫度不超過95℃，這個溫度很難測得到。因此，在端蓋或軸承套中埋設的測溫元件，其繼電報警溫度，即設置的“整定值”，不宜超過70℃～75℃左右。為使軸承能很好地運轉，在外蓋處測得的溫度不宜超過50℃～55℃。

滑動軸承溫度的三個數值—允許的極限溫度、繼電保護的“整定值”及保障日常安全運行時較為“放心”的溫度(如滾動軸承的＜50℃～55℃)也應按使用狀況予以分別對待。

3.8 軸承零部件的加工、裝配

軸承部位的故障率較大，零部件的加工及電機裝配時，盡量參照本文提及的“八不要”。

4 結語

本文在探討無故障運行的同時，兼顧提高性能指標，側重剖析了不易察覺的隱患性因素，從管理、設計、制造三個方面論述怎樣提高電機質量。