微电机与动平衡技术..doc

微电机与动平衡技术 徐新德（上海汽车电机厂） 1? 引? 言 ??? 消除微电机的振动和减小噪声已越来越被广大电机制造技术人员所重视。转子的质量分布对其轴线而言，不均匀不对称（即中心主惯性轴不与旋转轴线重合），则动不平衡即存在于转子中。引起电机转子动不平衡的基本原因可归结为两大类。一类是设计与制造误差，如电机转子本身结构形状不均匀、加工产生的永久性变形、金加工造成的切削误差等；另一类是材料缺陷，如材料厚度不一致、材料密度不均匀等。 ??? 动不平衡又是造成振动和噪声的主要原因，各工业先进国家都已把振动和噪声作为微电机的主要质量指标。为了有效地提高产品质量，对微电机转子动平衡技术进行研究试验是必不可少的。 2动平衡技术中加重或减重的原理 ??? 在电机转子中，无论存在着任何形式的不平衡，都可在其平面I和平面内加上或减去适当的平衡质量加以校正。如图l所示，假设已知转子的四分之一长度处，存在着一个0.004kg的不平衡质点，在转过90度的面上位于二分之一长度处，存在一个0.003kg的不平衡质点，决定平面I、上的平衡质量时，可在离原来0.004kg不平衡质点的180度处分别加上0.003kg和0.00lkg的平衡质量。对于0.003kg昀不平衡质点，可在和它相隔180度处在I、平面上各加上0.0015kg的平衡质量。当转子旋转时，这些质量所产生的离心力彼此相互抵消，达到平衡。 ? ??? 平面I上的0.003kg和0.001 5kg的平衡质量间隔90度而且都在同一圆周上，它们的合成质量可应用平行四边形法求得为： 同样，平面上的合成质量为： ??? 如果不平衡质点不在转子表面，可根据不平衡质量m和不平衡位置半径r乘积相等的原则转化到表面计算。由此可见，不论转子内部的不平衡质量大或小，不管分布的位置如何复杂，每一个不平衡质量总能用平面I、上的两平衡质量平衡，而不论在平面I、上有多少平衡质量，总可合成一个总的平衡质量。所以无论转子内部的不平衡如何复杂，总可在平面I、内分别加上一个质量使转子平衡。 ??? 事实上，任何一个需要平衡的电机转子，其不平衡点大小和位置都是未知数，无法进行计算，只能用动平衡试验机，在运转中测定两平面上所应加重或减重的平衡质量的大小和相位。 3电机转子不平衡量的三种表达方式 ??? 由于转子重心与旋转中心未能重合，当电机转子以等角速度绕轴旋转时，受惯性的作用，产生一离开中心外的离心力。 ??? F= mrω2 式中F——离心力，N ??? m——转子不平衡质量，kg ??? r——不平衡质量与轴线之间的距离，m ?? ?ω——转子旋转的角速熙，rad／s ??? 经过变换后上式为 ??? 式中n-转子旋转的转速，r／min ? ???? 由上述公式可知，离心力的大小与不平衡质量m成正比，与不平衡质量与轴线之间的距离r成正比，并且与转速n平方成正比。由于转子的不平衡只与转子本身质量分布状态有关，不应随转速的变化而改变。所以用离心力的大小表示转子不乎衡量的大小，显然是不确切的。但离心力大小是计算电机转子机械强度的不可缺少的重要数据。 3.1? 用重径积mr表示转子的不平衡量 ??? 转子产生的离心力F与重径积mr成正比，为了要平衡一个转子，只需要在其反面180度处，按离开中心轴线的远近，决定所需加上或减去重量的大小。按转子结构形状的不同，在校平衡时，只要重径积mr的值不变、平衡重量的大小与径向位置可任意变更。 ??? 重径积mr所表示的不平衡程度与转子重量有关mr=We(W-转子重量、e一偏心距)，因此是一个相对量，通常对转子进行校平衡时都是采用重径积m表示转子的不平衡量。 3.2用不平衡率（相当于偏心距）P表示转子的不平衡 ???? 校正平衡时，采用重径积mr表示转子不平衡量，虽然具有直观、操作方便等优点，但如果需要知道转子不平衡的程度，重径积mr就不能衡量。假设有两台驱动微电机，转子重量分别为3kg和0.5kg，若其不平衡量相等，即重径积mr相等，但其不平衡程度却不同，显然转子为3kg的微电机振动较小，而转子为0.5kg的微电机振动较大。又假设一个质量为4kg的微电机转子有50x 10-5N．m的不平衡量和另一个质量为0.4kg的微电机转子有5x 10-5N-m的不平衡量，两者转子自身重量相差10倍，而不平衡重径积mr也相差10倍，但其不平衡程度却是相同的。因此，有必要用转子单位重量的不平衡量，即不平衡率P来表示转子的不平衡量。E=mr／W，转子不平衡率相当于单面平衡转子重心对转轴的偏移量，其所表达的不平衡程度与转子重量无关，是一个绝对量。衡量一个转子平衡的优劣，用不平衡率表示较好，便于直接比较。 3.3用平衡精度G表示转子的不平衡量 ??? 为了限制转子旋转时所产生的离心力F必须限制转子的重径积mr也