实用-框架刚度的近似计算方法

有一次去建材市场买东西，店家直接问是国标还是非标，进一步跟他沟通，发现同类材料都是按国标和非标做的。最终的结果是价格差异，最糟糕的问题是性能的合规性。这个问题在电机零件制造中也很常见，最明显的就是YE2系列产品的机座加工后椭圆度严重，有的机座在定子压入过程中直接开裂。这里介绍一个关于电机架刚度的话题，今天沈女士就和大家谈谈这个问题。

电机基座的转动惯量

根据材料力学，框架的刚度代表框架受力时抵抗变形的能力，其大小与框架的尺寸、形状和材料有关，前者表现在框架截面的惯性矩上。如果不需要详细计算，经验可以规定转动惯量不小于某个值。如果转动惯量太小，可能导致机架变形过大，气隙不均匀超过允许值，甚至在电机启动或运行时造成定子和转子的摩擦(尤其是气隙较小的异步电机)；如果数值不合适，机架的固有振动频率可能接近振源频率(国内主要是50周/秒和100周/秒，后者是所谓的双频振动频率)，使电机无法安全运行。

框架会因重力而变形。在扭矩TN和单向磁拉力FN的作用下，以DC车架为例，其受力情况如下图所示，其中FT是TN引起的切向力，FF是脚支点的反作用力，FN和FT都作用在磁极的极靴面上，FF和FT平衡，FN通过磁极传递到车架的磁轭上。

转动惯量的条件

在近似计算中，要求钢架横截面的惯性矩Jx满足以下不等式：

水平同步电机和DC电机的转动惯量应满足不等式(1)

的规定。

JxGFRj210-9/2.21……………………（1）

在公式(1)中：

GF——在DC电机中，规定总重量(即轭、极、绕组)，在同步电机中，指机架的自重(牛)；

Rj——轭或框架横截面中中性层的半径(米)。

卧式异步电动机的转动惯量Jx应满足不等式(2)。

JxRjlt’10-7/9……………………（2）

在公式(2)中：

Lt'——核心长度，不包括径向风道(米)。

中性层的半径Rj可以通过公式(3)近似计算：

Rj=Di/2+0.5……………………（3）

Di——型定子铁芯外径(单位米)。

对于立式电机，允许公式(1)和(2)中不等式符号的右侧乘以0.9。如果框架由铸铁制成，公式(1)和(2)的右侧应加倍，以保持框架挠度在允许的范围内。Jx可以根据车架的设计尺寸和机械原理来计算。