相對于其他機械設備,電機產品涉及到機械、電氣和風路等多種工程參數,是一種相對復雜的機械產品。從電機的機械性能分析,電機軸作為電機機械構造的關鍵零部件,承載了電機的物理構造及機械能輸送功能;在電氣性能方面,電機的軸可能會參與其磁路的框架,因而電機軸的材料可能對電機的電氣性能有一定影響。
關于不銹鋼軸的適用性討論中,涉及到電機修理過程中2極電機軸更換的選材問題,主要緣于2極電機軸參與電機磁路的構成問題,那么,為何2極電機需要將軸納入電機磁路呢?
直觀上分析,2極電機的轉子直徑相對較小。對于同功率同中心高電機,不同極數的電機零部件的差別主要體現在定轉子的直徑上,多極低速電機的轉子外徑較大;從機械輸出的要求分析,低速電機的轉矩較大,對應的轉軸直徑也相對較大。
對于2極電機,緣于轉子直徑較小的特征,即電機轉子的導磁面積較多極數的電機要小,為了有效提長升轉子的導磁效果,會將導磁轉軸納入磁路,有效限定電機的磁飽和程度。
從電機轉子沖片的特征也可以發現,轉子軛部面積較小,也需要將軸納入磁路,以有效降低磁通密度,整體提升電機的性能水平。轉子鐵芯直接套在軸上的2級電機,轉子電流頻率較低,有部分磁通滲入轉軸,計算軛部磁路時,轉軸直徑按實際軸的1/3計算,更換為不導磁的不繡鋼軸時,若原始方案轉子軛部接近飽和,必然導致勵磁電流值劇增,額定運行電流增長過大,電機溫升劇增,繞組過熱而燒毀。當原始方案轉子軛部磁路不飽和時,勵磁電流值增長不明顯,則不會影響電機運行。
從直觀的面積對比分析,2極電機軸孔面積相對于整個轉子沖片面積的占比較大,因而軸的導磁能力直接影響到整臺電機的性能,而多極低速電機轉子外徑較大,對應的導磁面積也大,因而對于軸本身的導磁性要求不高,對于一些大規格的電機,也會采用幅板軸,或采用軸向通風結構的轉子沖片,即以鐵芯的磁飽和程度為界定條件,可以相對靈活在軸或轉子片采取一些改善通風效果或降低材料成本的措施。
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