無論是高壓電機還是低壓電機,有時客戶會報告軸運行的問題,或者由于軸向力導致軸承溫度上升的問題。電機的最佳工作狀態是軸向不受力,以保證電機與負載之間的理想化關系;事實上,或多或少,不同的電機都有一個軸向力。
對于三相交流電機,當定子繞組接入電源時,會產生旋轉磁場,使轉子因電磁感應而產生感應電流,轉子被磁化產生電磁引力而旋轉。同步電機勵磁后以同步速度旋轉;異步電動機的旋轉產生打滑。電機旋轉磁場的吸引力是由最短的磁力線引起的,電磁力使電機在電磁中心線上運行,即電機定子和轉子的電磁力在徑向作用,使其相互平衡,從而不會產生軸向磁力,但在實際運行中會由于以下因素產生軸向力。
電機轉子風機空載運行時,冷卻空氣的氣流流動產生的軸向力。
由于加工制造工藝和電機裝配誤差等因素,定子和轉子偏離電機的電磁中心線,產生軸向力。
在設計中,為了減少齒諧波的影響,將定子或轉子做成斜槽結構。因此,當負載運行時,電磁力迫使轉子向一端移動,產生軸向力。
電機電磁中心線是電機轉軸與被驅動機械設備聯軸器對接的基準線。但由于電機的設計制造中沒有電磁中心線標記,所以在電機安裝和聯軸器對接時,隨附文件提供的安裝圖的校準尺寸以設計的機械中心為準。這樣,在電機的實際運行中,不可避免的會因為機械中心線與電磁中心線不重合而產生偏移,也就是電機安裝和聯軸器對接的誤差,產生軸向力。其軸向力的方向是對被驅動機械設備產生推或拉的軸向力,導致電機和被驅動機械設備的軸承或整機損壞。
對于增加了安全性的無刷勵磁同步電機,因素較多,所以從工藝制造和加工的角度來看,沖片質量有所提高;減少沖頭毛刺;嚴格遵守疊片數量和疊片壓力的工藝規程,確保定子和轉子鐵芯的長度;消除人為的安裝和裝配誤差,要求企業技術工人具有較高的技術素質和良好的裝配技能,是降低軸向力的技術保證。
此外,設計人員必須精通制造工藝和產品裝配工藝,在結構設計中考慮電機轉向、風扇布置、滑槽方向等固有因素產生的軸向力的大小和方向,使其相互抵消或減至最小。同時要求產品組裝技術人員參與產品組裝后的初步調試實驗。
在調試實驗中,更重要的是要求檢驗技術人員根據樣機試裝實驗中空載和負載實驗實際測試的電機中心線和電磁中心的實際偏移數據,準確要求裝配過程調整技術文件中轉子位置的位移值和方向。
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