电机基础知识

电机基础知识 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 1， 电机的名词解释 2， 电机的基本参数 2.1  型号 2.2  电压 2.3  功率 2.4  电流 2.5  频率 2.6  相数 2.7  转速 2.8  极数 2.9  转向 2.10  绝缘等级 2.11  工作制 2.12  防护等级 2.13  噪声 2.14  电机的接线 2.15  电机的力矩 2.16  功率因数 2.17  电机的通风 3， 电机的基本结构及组成 3.1  定子 3.2  转子 3.3  前后端盖 3.4  机壳 3.5  轴承 3.6  电容 3.7  漆包线 3.8  矽钢片 3.9  热保护器 3.10  电刷 3.11  换向器 3.12  磁瓦 4， 电机的型式试验 5， 电机的出厂试验 6， 电机生产的工艺流程 7， 电机在生产过程中容易出现的问题 8， 电机在使用过程中容易出现的问题 9， 直流电机同交流电机的比较 10， 电机的选用 11， 电机的认证 1， 电机的名词解释： 电机是一种把电能转变为机械能的机器；如果这种电能是交流电，则电机为交流电机，如果电能是直流电，则为直流电机。绝大部分情况下，是先有交流电源，再通过整流设备，把交流电转化成为直流电。比如，我们经常看到的水力发电，风力发电，核能发电，热电厂，等等，他们生产的电能均为交流电源。 电机的使用范围非常广。而且，随着生活水平的提高，自动化程度的提高，人类变得越来越“懒”时，这种趋势更加扩大。 没有特殊指出，本文所指的电机，是指没有减速器的光电机。 2， 电机的基本参数： 要了解一个电机，首先要知道电机的铭牌数据，电机的铭牌相当于一个人的身份证，从这些铭牌数据，我们可以基本了解这个电机。 电机的铭牌数据大致如下： 2.1 型号（TYPE）：这是电机最基础的特征 我们现在的电机大致可以分下面几种：单相交流减速电机、三相交流减速电机、单相交流光电机、三相交流光电机、直流减速电机、直流光电机等等，具体的型号命名方法见附件1。 2.2 电压（VOLTAGE）：国际单位是伏特，V 这个电压可以是交流（AC），也可以是直流（DC），并分别对应交流电机和直流电机。发电机的最高电压可以达到10万伏以上，这个高电压便于电力的传输，减少电力传输过程中损耗，它的缺点是有很大的危险。较低的电压，如我们经常使用的由小干电池提供的直流电压，用于驱动小功率的直流电机。 我们现在的电机中，交流电机的电压有：24V，100V，110V，115V，120V，200V，220V，230V，240V，380V，400V，415V，等等。这些电压可以是单相，也可以是三相。 直流电机的电压有：12V，24V，36V，48V，90V，110V，220V。 在理论上，不同于上述电压的电机均可以 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和产品。 2.3 功率（POWER）：国际单位是瓦特，W 没有特别说明的情况下，铭牌上所说的功率均是指电机在额定电压、额定转速下的额定输出功率，也称为电机的轴功率。电机的输出功率、转速、输出转矩之间有下列关系： T=9.55*P2/N 其中：T——电机的转矩，N.M（牛.米） P2——电机的输出功率，W N——电机的转速，RPM（每分种多少转） 电机还有另外的几种功率的定义，如输入功率，它反应的是电机所消耗的电能，输入功率乘以电机的效率后，就是电机的输出功率。 电机的最大输出功率反应了电机的过载能力，就是说，电机能短时间承受超过额定的负载。比如我们的80-25W电机，额定功率是25W，实际上它的最大输出功率有35W左右。 2.4 电流（CURRENT）：国际单位是安培，A 当电机的功率、电压确定后，电机的电流也基本确定。铭牌上提供电流的主要目的，是给用户配置电机引出线的线规时提供依据。 在电机设计时，电流的大小决定了漆包线直径的大小。电流越大，线规越大。 电机的电流、电压、功率等等有下面的相互关系： 单相电机：P2=P1xη=UxIxCOSΦxη 三相电机：P2=P1xη=1.732*UxIxCOSΦxη（1.732=根号3） 直流电机：P2=P1xη=UxIxη 其中：P1——电机的输入功率，W，可以在交流电参数 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 中显示 P2——电机的输出功率，W，可以在测功机的配套仪表中显示 η——电机的效率，%，一般情况下，功率越大，效率越高 U——电机的工作电压，V，可以在交流电参数表中显示 I——电机的工作电流，A，可以在交流电参数表中显示 COSΦ——功率因数，单相电机一般在0.9以上，三相电机在0.7以上，直流电机为1。 2.5 频率（FREQUENCY）：国际单位是赫兹，Hz 交流电机的铭牌有时候要表明电源的频率；直流电机的频率为0，一般知道直流就可以不用再次说明。电机的频率一般由发电厂确定，现在通用的频率由两种，50Hz和60Hz。交流电机的电压和频率要配套说明，不同国家有不同的电压和频率，如国内有220V/50Hz，美国有115V/60Hz，欧洲有230V/50Hz，日本有100V/50Hz/60Hz，韩国有220V/60Hz，澳洲有240V/50Hz，等等。 2.6 相数（PHASE）： 一般情况下，交流电机有单相和三相之分。对于我们工厂的电机，他们最大的区别就是单相电机有电容，三相电机没有电容。同样输出功率下，单相电机的缺点是成本要比三相的高，电机的性能要相对要差，但是，它的优点是单相电源的获得比较方便，一般的家庭或者办公场地均有。 直流电机没有相数的区别。 2.7 转速（SPEED）：一般的单位是每分钟多少转，RPM（RATATIONS PER MINUTE） 我们现在的交流减速电机均为4极，在50Hz和60Hz的情况下，电机的同步转速分别为1500RPM和1800RPM（RPM，也可以表达为r/min，指电机每分钟多少转）。由于我们的电机是异步电机，电机的实际转速肯定要比上面的同步转速低，并且，负载越大转速越低。一般情况下，电机在额定功率时的转速为1300RPM（50Hz）和1550RPM（60Hz）。 我们现在的有些光电机，电机的极数为2P，转速比较高，电机的额定转速可以达到2800RPM（50Hz）和3300RPM（60Hz）左右。 直流电机的转速范围很广，小功率的直流电机最高的转速有20000转/分以上。我们现在的直流电机中，转速范围大致在3300RPM到800RPM。 2.8 极数： 2.9 转向（DIRECTION）：顺时针或者逆时针，CW或者CCW（COUNTER CLOCKWISE） 电机的转向有时候对用户非常重要，如水泵电机和风扇电机，由于叶轮有方向性，电机的转向一定要惟一确定。我们现在的单相交流减速电机，由于绝大部分均采用了定子主付绕组的对称设计，电机正反转的性能一样，同时，外部接线很方便，只要把电容同主付绕组的接头对调就可以。但是，当用户对电机的转向有非常明确的要求时，一定要表明不同颜色接线时的电机转向。 三相电机的转向调换很方便，只要对调任意两根引线的位置就可以，电机的性能也一样。按照 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，三相电机的三根引出线颜色应该区别，同时表明特定相序时的电机转向。我们现在的大部分电机均没有做到这点。正在开发的上海三拓高温电机就表明了不同颜色按特定相序时的电机转向。 光电机的转向同齿轮减速电机的转向又是两回事情，而且非常容易搞错。在我们最新样本上的接线图中，表明了不同接线颜色时，电机的旋转方向——这个旋转方向实际上指的是光电机的旋转方向，而不一定是减速电机整机的转向，整机的转向同减速的级数有关系。当齿轮箱为2、4级偶数级减速时，减速电机整机的转向同光电机的转向一样；当齿轮箱为3、5级奇数级减速时，减速电机整机的转向同光电机的转向相反。 2.9 绝缘等级（INSULATION CLASS）： 它反应了电机耐高温的能力。我们现在大部分电机的绝缘等级为B级，也就是说，电机可以长时间承受130℃的高温，我们可以这样理解，电机最容易烧毁的部件是定子，而定子在浸漆过程中，就已经经过了4个小时的130℃高温固化。在我们的产品使用说明中，一般规定电机使用环境的最高温度不超过40℃，所以，我们经常说，电机的温升不要超过80℃，是来自下面的温度计算公式： 130℃-40℃-10℃=80℃。 其中的10℃是考虑到电压波动、负载波动等影响 电机内部要体现绝缘等级的主要另部件有： 漆包线、槽绝缘纸、槽楔、绑扎线、绝缘漆、套管、引出线等，均为定子的零件。 这里说的长时间，一般是指电机在正常条件下，可以一天24小时的连续工作2年以上（轴承内部的油脂更换除外）。如果电机的温度比130℃低，则可以工作更长的时间。如果温度超过了130℃，则电机的寿命减短，并且有下面的参考寿命计算方法： 每超过上述温度限值8℃，电机的寿命减短一半。如电机工作时由于电机发热或者环境温度比较高，而使电机内部的温度达到了138℃，则电机的使用寿命只能保证1年。 实际上，我们现在的电机温升均很低，一般不超过60K，所以正常情况下可以使用5年以上。在我们的返修电机中，几乎没有因为电机发热而烧毁的电机，如果有，也是另外原因造成的，如引出线连接不良，如定子和转子相檫，如电容毁坏，如电源错误。等等。 用户在使用过程中经常抱怨说，电机表面用手摸上去太热，担心电机烧毁。其实，这些担心完全是多余的，想想我们的定子在130℃的烘箱内承受的高温就可以了。当然，用户提出的要求我们应该理解，如果用户一定要坚持低温，只有两个 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 ：降低其他性能要求，或者增加成本。 我们已经开发了一种高温电机，其绝缘等级为F级，也就是说电机能长时间承受155℃的温度，在生产过程中，除了前面说到的定子的零件要达到F级，电机的轴承也要能承受高温。 我们的部分电机已经通过UL认证。由于美国UL公司对电机的绝缘等级审核要求非常严格，虽然我们现在使用的材料均达到B级的要求，但是要得到他们的承认，需要花费很多时间和费用。所以，现在我们的UL电机的绝缘等级为A级，这是最低的绝缘等级，UL公司自动认可，相当于我们降低了自己的要求，A级绝缘的最高允许温度为95℃，而不是我们实际可以承受的1630℃。 2.10 工作制（DUTY）： 电机的工作制大致分为连续工作S1、短时工作S2、短时周期工作S3等，相当于我们样本上的“额定时间”。我们现在的电机大部分是适合连续工作的。 短时工作制S2要说明工作的时间，如同样本上所表明的“30min”。如果短时工作后电机又要工作，按照标准规定，再次工作时，电机内部的温度不能超过环境温度2℃。 短时周期工作制S3要说明工作周期的时间，其中多少时间停机多少时间工作。比如，正在开发的杭州速普的90-120W刹车电机，它的工作制为S3-50%-6S，就是3秒工作3秒停机。电机在实际使用时，有时很难确定短时工作的时间和再次工作的时间，就把S3改为S2，并根据情况适当加长工作时间。 了解了电机的工作制，我们在设计电机时就可以有针对性。比如，同样的90-90W电机，按连续工作设计，温升为60℃时，电机的最大功率大致在110W；同样的电机成本，如果是30min的短时工作，电机的温升也是60℃，电机的最大功率可以达到150W以上；反之，如果这个短时间工作的电机只要110W的最大功率，那么，电机的成本就可以下降。 2.11 防护等级（PROTECTION CLASS）：用IPxx表示 防护等级有2位数字表示： 前面1位数字表示电机外壳对人和电机内部的防护等级，有6个数字，具体如下： 0：无防护等级——无专门防护 1：防护大于50mm的固体——防止人的手进入电机内部 2：防护大于12mm的固体——防止人的手指进入电机内部 3：防护大于2.5mm的固体——防止小的工具进入电机内部 4：防护大于1.0mm的固体——防止小的导线进入电机内部 5：防尘——允许有少量灰尘进入电机内部，但对电机使用没有影响。 后面1位数字表示电机防止外壳进水的能力，有9个数字，具体如下： 0：无防护等级——无专门防护 1：防滴水——垂直滴水对电机没有影响 2：防15°滴水——滴水同垂直线夹角为15°，对电机没有影响 3：防淋水——滴水同垂直线夹角为60°，对电机没有影响 4：防溅水——能承受任何方向的溅水 5：防喷水——能承受任何方向的喷水 6：防海浪——能承受猛烈的海水冲击或强烈喷水，电机内部允许有进水量，但对使用没有影响 7：防浸水——在规定压力水中浸规定时间后，内部进水量对电机的使用没有影响 8：防潜水——在规定的条件下长期潜水。 从上面的介绍可以看到，象我们这样的减速电机，电机的出线孔对防护等级影响最大，其次是电机的转轴上的风叶端（如果有的话），最后是齿轮箱的输出轴端。对于三相90-90W普通减速电机，如果电机带接线盒，并在接线后盒内罐满还氧胶，再在电机转轴的风叶端加上O形圈，电机的防护等级可以达到IP55以上。 防护等级越高，电机的成本越高。对于有些使用环境比较好的电机，可以减低电机的防护等级，就会减低电机的成本，比如，DSB的120W电机，在办公室内使用，所以电机的铁心可以外露，电机的散热条件好，成本就相对比较低。 2.12 噪声（NOISE）：用A计权声功率级别表达，dB（A）。 电机的噪声是电机一个非常重要的指标。一般在空载时测试。对于减速电机，它要分齿轮箱的噪声和光的电机的噪声。 引起齿轮箱噪声的原因主要有：齿轮上的毛刺、齿轮之间的间隙、齿形和齿相、齿轮轴向间隙、油脂质量、轴承同轴的配合、轴承质量、装配质量等等。 光电机噪声分机械噪声和电磁造成，一个很简单的办法可以把它们两者区分：把电机的电压适当降低，如果噪声明显下降，则，噪声为电磁声，反之，是机械声。这是因为电机的电压稍微减低后，电机内部的磁通密度很快下降，对减低电磁声非常有效，而电机的空载速度下降很少，由于转子转动而造成的机械声应该变化很少。 产生光电机噪声的主要原因是：为了用较少的材料做出较大的功率，或者电容匹配太大，等等原因，导致电机的磁密较高；气隙不均匀；轴向间隙不合理；轴承质量问题；装配质量问题。 ————————电机噪声同环境噪声的关系—————— 2.13 电机的接线（WIRE CONNECTION） 电机的接线包括定子内部接线和用户外部接线，包括单相、三相、直流。 单相电机的接线： 我们现在的绝大部分单相电机的主付绕组对称，也就是说，主相和付相绕组的线规和圈数完全一样。样本上标明的颜色规格如下：公共线——红色、主线——白色，蓝线——付线，此时，从电机的出轴端看，转向为顺时针。如果在定子内部接线时把蓝线和白线位置对换，再按照样本上接线时，电机的转向就会相反。这是在电机内部通过改变电机的转向。 在电机的外部改变转向如样本所示，这里有一个先决条件：主付绕组对称！如果不对称的话，用这个方法改变转向后，电机的出力会下降很多。而用前面的通过定子内部改变转向的方法，在绕组不对称时也可以做到电机的出力不变。 绕组不对称的单相电机要做到在外部通过改变接线而改变转向，同时又要保证电机的出力不变，只有用4根引出线，就是电机的主绕组和付绕组分别引出。我们最早的电机就是这样的。 现在的单相电机中，主付绕组不对称的有：所有的水泵电机、DSB的110V电机。 三相电机的接线： 大部分人都知道，三相电机的换向很方便，只要对换三根引线中的任意2根就可以。但是，很少有人知道：如果电机的三根引出线颜色规定好，每根引出线的相序规定好，电机的转向又有要求，如何在定子内部接线时，确保符合上述要求！上海三拓公司的高温电机就要求我们这样做。 三相电机还有一个电压互换特点，也就是我们平常说的Δ和Y接法。理论上，任何一台6根出线的三相电机通过电机外部接线的改变，也就是Δ和Y接法的改变，可以适用两种不同的电压而其性能完全一样，这里的两种电压必须符合1.732倍的关系。 譬如，一台按220V相电压设计的电机在定子下线完成后，可以接成下面三种方式： Δ接法——3根出线，适用电压为220V Y接法——3根出线，适用电压为380V 不确定——6根出线，Δ接法时适用电压为220V，Y接法时适用电压为380V 直流电机的接线： 通过对换直流电机红色和黑色的引出线可以方便的改变电机的转向。要在电机内部改变转向，可以通过对换磁瓦的位置，就是把带磁瓦的机壳旋转180度。 2.14 光电机的力矩：（力矩也称为转矩）T 电机的力矩真正反映了电机的使用性能，也决定了是电机的主要原材料（矽钢片、漆包线、电容等）。 电机的力矩大致有三种：启动力矩、额定力矩、最大力矩。它们三者互相关联。 启动力矩（STARTING TORQUE）：Tst（N.M） 电机在刚刚通电时的输出力矩称为启动力矩，由于此时电机的转速为0，相当于电机被堵住不动，所以，启动力矩也称为堵转力矩。电机的使用场合不同，对电机启动力矩的要求也不一样。象水泵、风扇一类的负载，对电机的启动力矩要求比较低；象DSB类似的办公设备或者麻将机，对电机的启动力矩要求比较高；针对不同的启动要求，我们要单独设计，当然，启动力矩要求大的电机，成本相对会高。 我们现在大部分单相电机的启动力矩在额定力矩的0.5倍左右。三相电机的启动力矩均很高，有额定力矩的1.5倍以上。直流电机的启动力矩比三相电机的更大。 额定力矩（RATED TORQUE）：Tn（N.M） 电机的额定力矩同电机的额定功率和额定转速有相互关系，具体见前面2.2条的解释。 最大力矩（MAXIMUM TORQUE）：Tm（N.M） 电机的最大力矩也反应了电机的抗过载能力。由于各种原因，电机所驱动的负载很可能突然短时间变大，这时如果电机有较大的最大力矩，电机还能短时工作。我们的大部分单相电机的最大力矩在额定力矩的1.6倍左右。三相电机的启动力矩均很高，有额定力矩的1.5倍以上。直流电机的启动力矩比三相电机的更大。 电机的转速从空载——额定转速——失控转速——0，对应的电机输出力矩分别为0——额定力矩——最大力矩——启动力矩。当一台电机的启动力矩和最大力矩确定后，它的额定力矩也基本确定。 2.15 电机的通风 3，电机的基本结构 3.1  交流电机：端盖；机壳；定子；转子；轴承；电容；漆包线；矽钢片；风叶；风罩；保护器。 3.2  直接电机：端盖；机壳；轴承；漆包线；矽钢片磁性材料（定子）；电枢（转子）；换向器；碳刷。 4，电机出厂的最基本的要求：安全性能——耐压测试，时间，电流。 3，电机的基本结构及组成 3.1 定子（STATOR）： 交流电机的定子是电动机在工作时，在把电能转化为机械能的过程中，输入电能的主要部件。定子主要有下列零部件组成：定子铁心（矽钢片），漆包线，绝缘纸、绝缘漆、引出线、热保护器、套管、扎线等等。定子是电机中最容易出故障的部件，不光是因为定子本身的加工要求很高，很容易出问题，最主要的原因是电机的其他各种问题最后大部分会反应到定子上，造成定子烧毁，因为定子特别是漆包线，是整个电机中最容易受伤的。 交流定子在加工过程要注意的主要问题有： 1） 绕组的线规、匝数；引出线的长度、规格、颜色、主付绕组接线； 2） 端部尺寸（内孔、外圆、高度） 3） 安全性能：匝间耐压，对地高压，绝缘电阻；等等 直流电机的定子有磁瓦和钢管组成，加工过程的主要问题有： 1） 磁瓦的充磁。既要充分饱和，又要分布均匀。 2） 钢管两端止口的加工质量。 3.2 转子（ROTOR）： 转子是电动机在工作时，把电能转化为机械能的过程中，输出机械能的主要部件。交流电机的转子主要有下列零部件组成：转子铁心（矽钢片），转子压铸，轴等等。 交流电机的转子在加工过程要注意的主要问题有： 1） 磨加工后的轴承挡外圆尺寸，这个尺寸太大或者太小均会造成整机工作时轴承发出异常噪声。 2） 转子外圆尺寸，也就是定转子气隙的控制。气隙太小会造成定子同转子相擦，太大又会使电机的发热过分，功率下降。 3） 动平衡校正。特别是要保证动平衡胶泥的牢固性。 4） 轴向尺寸控制。 直流电机的转子主要有下列零部件组成：转子绕组、转子冲片、换向器、轴、绝缘材料等等。 直流电机的转子在加工过程要注意的主要问题有： 1） 压入换向器时，换向器的槽或者钩同转子冲片槽的相对位置。如果没有按图纸要求压入，就会造成电机正反转性能不一致。 2） 绕线时，特别注意线圈的钩线位置。如果没有按照图纸要求，就会出现电机正反转性能不一致，会出现电机的特性很软，形象的说，就是电机的磁力线没有的垂直通过线圈的平面，转子绕组没有100%的利用。 3） 点焊。电焊的工艺参数要明确。对于不同的漆包线规格，需要设定不同的焊接电流、压力、时间等等参数。 4） 3.3 前后端盖（END COVER）： 端盖最主要的尺寸有三个：轴承室内径、同机壳或者定子铁心的配合止口直径、前面两个止口的轴向长度。端盖的材料可以是铸铝、铸铁、钢板等等。 3.4 机壳（FRAME）： 一般情况下，机壳的主要尺寸有：同定子铁心外圆配合的内部直径、同前后端盖配合的止口直径、轴向长度。机壳的材料可以是铸铝、铸铁、钢板、钢管等等。 3.5 轴承（BEARING）： 电机通过轴承把静止的电能转化成运动的机械能。外观相似的轴承因为要求的不同，价格会有很大的不同。轴承的选用主要考虑以下几个方面： 1） 根据电机负载的大小，选用不同大小的轴承。 2） 电机的转速 3） 电机的使用环境（包括温度、湿度、是否有腐蚀气体等）。 4） 使用寿命要求 5） 噪声要求 6） 密封要求 7） 同轴承内外直径配合的轴外圆尺寸和轴承室内圆尺寸 根据上述不同的要求，轴承加工过程中会考虑到不同的工艺和材料，如轴承钢的选用和热处理方法，适用于不同温度的油脂，轴承两面密封盖材料的选用，轴承内滚珠油隙的大小确定等等。在实际的电机安装过程中，同轴承配合的轴和端盖的尺寸、轴承安装工艺等对轴承的影响非常大。 3.6 电容（CAPACITOR）： 电容使用在我们的单相交流电机中。电容的主要技术指标有：容量，耐压，外形尺寸（包括安装尺寸）、引出线线规颜色长度、认证及标志。电容的质量问题，除了本身的制造问题，同电容安装在电机后的使用也有很大的关系： 1） 容的端电压过高。电机空载时的电容端电压最高，一般要求此时的电压不能超过电容上标注的端电压。使用时的电容端电压越低，电容使用的安全性相对越高。日本静冈的70-15W电机甚至要求电容的空载端电压不能超过标注电压的70%。 2） 电容使用时的环境温度对电容寿命和容量的影响非常大。我们现在使用的电容，一般要求环境温度不超过70℃，这点在电容外表上均有说明。象我们的水泵电机的电容，由于电容装在密封的塑料盒内，如果水泵又是在暴露的太阳下使用，夏天时很有可能电容的环境温度超过70℃，所以，有可能出现象LINK最近的电容质量投诉。 3.7 漆包线（ENAMELED WIRE）： 我们现在使用的漆包线，绝大部分为B级，如直径为0.35漆包线，其代号为QZ-2/130，0.35 其中：“QZ”——表示铜丝表面的绝缘漆为聚脂漆 “2”——表示绝缘漆厚度为厚的那种 “130”——表示该漆包线能长期承受130℃的高温 根据电机绝缘等级的不同，漆包线也有不同的等级，除了上面所说的B级，还有F级、H级等等，它们对应的温度等级分别为155℃，180℃。 我们说某种线规为0.35，指的是漆包线内部的导线直径为0.35，并没有包括铜丝外面的漆膜厚度。这个漆膜厚度同漆包线的牌号有关，并随着线规的增加，漆膜厚度也增大。如果漆包线的线规从0.14到0.90，则，对应的单边漆膜厚度大概从0.015到0.045。 由于现在国际金属市场铜价格的飞涨，很多电机生产厂家已经开始批量使用铝质漆包线来代替原来的铜质漆包线。从电机的设计原理上讲，这种替代完全可以，而不是一般人很容易想到的偷工减料。但是在实际生产时，必须注意下列问题： 1） 小线规的铝质漆包线现在的工艺还不是很成熟，一般要求线规在0.35以上。 2） 由于铝线同铜质的引出线是两种不同的金属材料，它们之间的焊接是铝包线刚开始大批量推广使用的最大难题。到目前为止，国内已经有专门的针对铝包线的焊接材料，效果非常好。 3） 由于铝包线的电阻率同铜线的不同，对于原来使用铜质漆包线的电机，如果改为铝包线，理论上只要把铝包线的截面积增大到同原来的铜质包线在单位长度上的电阻一样就可以。由于定子槽形已经确定，只是增加铝线直径没有改变电机的其他参数，定子下线有时会变得不可能完成。所以，在大部分情况，使用铝包线的电机需要重新进行电磁设计 4） 5） 6） 3.8 矽钢片（SILICON STEEL）： 矽钢片也称为硅钢片，所谓的“矽”就是半导体元素硅的英文“SI”的发音。一般有热轧和冷轧两种，如我们使用在水泵电机上是热轧的矽钢片，在减速电机上的是冷轧片。 考核矽钢片的质量主要有两个，一个是它的导磁性能，就是单位电流能生产的磁通强度，当然是越高越好；另一个是它在规定磁通密度下的单位重量的损耗，在矽钢片叠压成铁心后，这个损耗同矽钢片表面的质量有非常大的关系，要求片与片之间有良好的绝缘性能，我们所使用的矽钢片主要靠表面的氧化膜来绝缘，要求高的电机，如大型发电机，它所使用矽钢片的表面要专门喷涂处理。有些矽钢片通过高温发黑处理来提高表面的绝缘性能，如我们经常看到的一些国外样机。 热轧矽钢片一般表示成DR510-50，冷轧矽钢片一般表示为DW470-50。其中： DR——表示为热轧矽钢片，这种材料会逐步被冷轧矽钢片替代。 DW——表示为冷轧矽钢片，主要由宝钢、武钢、鞍钢等替代。 510，或者470——表示频率为50Hz时，磁通密度为15000高斯时，每公斤矽钢片所生产的损耗，单位是W。这个数值越小越好。我看到过的最小的是270，用在大型发电机上，最大的是1300，用在要求比较低的家用电器上。 50——表示其厚度为0.5mm。其他的还有：10（0.1mm）、20（0.2mm）、25（0.25mm），35（0.35mm），80（0.8mm），100（1mm）等等。矽钢片的厚度越薄，性能相对越好（特别是在高频率时），同时，价格也越高。 现在，很多电机厂家在使用一种称为带钢的材料来替代矽钢片，它的价格比较低。性能方面来说，主要是损耗比较大，但是它的导磁性能并不差。通过合理的电磁设计，电机的性能也可以做到很好。 3.9 热保护器（THERMAL PROTECTER） 热保护器的作用是电机在非常工作时切断工作电源，保护电机。这个“非常工作”主要是指电机的使用没有按照铭牌要求，包括：电压过高或者过低；接线错误；短时工作电机在连续使用；负载太大；等等。 热保护器有很多种类。我们现在使用的保护器大部分是温度型的，一般是120℃（针对B级绝缘电机），可以自动恢复，并安装在定子绕组的端部，保护器串联在电机的公共线上。在电机使用时由于异常原因导致发热加快，导致电机绕组安放保护器位置的温度超过120℃时，保护器内部的双金属片动作（热涨），电源切断，在一定的时间后当保护器的温度恢复到大概70-80℃时，保护器内部的双金属片恢复到导通位置（冷缩），电机再次通电工作。 有些保护器的安装位置也是在定子绕组的端部，但是它的引出线是外接的，当保护器位置出现高温导致保护器动作时，这个动作信号会传到电机外部的控制系统，由这个控制系统去控制电机的开关动作，并且可以同时控制同电机有关的其他执行机构。宁波裕人的80-64W-2P光电机就是这种保护方式。 有些保护器是不能回复的，就象是普通的保险丝。这种保护器除了价格便宜，也有自动回复的那种保护器所没有的特点。有一点必须明确，有些电机在安装了自动回复的保护器后反而会给用户增加危险，譬如电动切割机，在保护器动作机器不能工作时，后用户可能会自己去查故障，如果这时热保护器由于停电冷却而自动恢复通电工作时，会对用户的安全生产非常大的影响。 有些保护器安装在电机的外面，而且必须用手按复位开关才能使电机重新工作。这种保护器大部分是电流型的，也就是说，这种保护器只是在电流超过规定值时才动作（断电）。 前面所说的保护器均是单相保护器，保护器只有两根引出线。我们在上海三拓的高温三相电机中使用的是一种自动恢复的三相热保护器。在电机出现过热时要求三相电源同时断电，所以对这种保护器的要求非常高，到目前为止，全世界只有一家能生产这种保护器，而且，价格是普通单相保护器的15倍！ 3.10 电刷（BRUSH） 直流电机中使用的电刷主要有以下几个要求： 1） 允许通过的最大电流。这个电流确定后，基本可以确定该电刷适用多大功率的电机（电压知道后）。如果电刷同引线（刷辩）连接一起，此时也必须考虑刷辩的规格。 2） 一对电刷的接触电压降。一般这个数值在0.5——1.5V。这个电压降对电机的性能影响非常大，特别是对低电压电机，如果这个电压降过大，就相当于真正加到转子上的电压比较低，会造成电机的转速过高，发热严重等问题。 3） 磨损量。这个数据直接关系到电机的寿命，对用户的使用非常重要 4） 允许的圆周速度。有些直流电机的转速高达20000多RPM，对电刷是要求非常高，象我们现在的直流电机，一般最高转速也3000RPM左右，对电刷的这个要求相对不高 5） 使用的单位压力。电刷依靠弹簧的压力压在换向器上，这个压力在电机开始时会比较大，电机工作一段时间后，电刷磨损，长度减短，所以，压力就会变小。但是这个压力必须在规定的范围内，太大或者太小均会对电机的性能造成影响。 上述5个主要性能有时互相制约，要求同时达到最佳数值，会变得不可能或者不必要或者成本会很高。在电刷的选用时就要充分考虑电机的实际使用情况，来确定电刷的材料或者工艺，以合理的成本取得理想的效果。 电刷的选用对电机的性能影响非常大。同国外同类产品相比，从纯粹的零部件质量看，电刷性能的差异最大，韩国的电刷比较好。其他直流电机零件，如磁瓦、换向器、矽钢片、漆包线等等，我们的质量不会比国外优秀产品的差！ 3.11 换向器（COMMUTATOR）： 换向器的作用就是把电刷上的直流电变成转子上的交流电。选用换向器时，要考虑电机的最大工作电流、圆周速度、工作电压等等指标。 3.12 磁瓦（MAGNET） 磁瓦又称磁钢，或称永久磁铁，是直流电机产生磁场的源泉。我们现在使用的是烧结型铁氧体永磁材料。牌号大致为Y30H-2。磁瓦的主要性能指标如下： 1） 剩余磁通密度Br，单位：高斯（GS）。有点类似交流电机的气隙磁密，一般情况下当然越高越好。 2） 矫顽力BHc，单位：安/米（A/m）。如果要将磁瓦的剩余磁通密度降为0，需要加的一个反向磁场，这个反向磁场的磁场强度的绝对值就是矫顽力BHc。它反映了磁瓦在正常工作时抵抗去磁磁场的能力，磁瓦的矫顽力大，电机的输出特性曲线也相对比较硬。 3） 最大磁能积，单位：焦耳/立方米（J/m3）。在设计电机时，要根据永磁体的长细比例，选择合适的Br和Hc，这样，才能充分利用磁瓦的磁能积。 4） 磁感应温度系数。永磁材料随着温度的升高，其磁性能会变差，磁感应温度系数就是反映这个变化程度的。系数越高，变化越大。象我们使用的铁氧体磁瓦，工作温度最好不要超过85℃，否则，温度越高，磁场强度下降越快。 铁氧体永磁材料的优点是矫顽力高，价格便宜，缺点是剩磁低，温度系数高。 永磁材料经过充磁后才能使用。 现在还有一种永久磁铁的使用非常广泛，就是钕铁硼，它的剩磁非常高，同样电机如果使用钕铁硼材料，体积可以减小很多，但是价格非常高。在无刷直流电机中应用比较多。 4 电机的型式试验 ——绝缘电阻： R=U/（1000+P/100） R——绕组的绝缘电阻，MΩ U——额定电压，V P——额定功率，KW 不同条件下其数值不同，从1到10到20到50不同 ——泄漏电流： 电压为1.06*Un，泄漏电流小于0.75mA，电机同大地绝缘，电源的任意极同容易接触的金属部件之间 ——绝缘介电强度（高压）： 泄漏电流峰值为10mA，试验电压为正弦波，额定电压不同，试验电压也不同 编制：中大电机      2011-12-20