论文部分内容阅读
摘 要：浅析一种泵用电动机（功率范围为0.25kW-4kW），防护等级达到IP55，适用于潮湿或户外等恶劣的环境。电动机通过对整机防护结构优化，线圈采用环氧树脂填充，针对专用市场，实用性非常高，提高整泵的使用寿命，实现产品高效益性。
关键词：泵用电动机；防护结构；实用性；高效益
一、技术背景
电动机作为通用机械设备，用途十分广泛，特别在水泵行业。作为水泵的动力源，电动机的使用寿命备受关注，目前市场上泵用电动机防护性能相对较差，当电泵在潮湿或户外等恶劣的环境使用，电动机会因进水导致烧机，最终影响电泵的使用寿命。
而根据GB4208-2008/IEC60529：2001《外壳防护等级（IP代码）》标准，对电动机防护等级亦有相关的要求，比如常用的IP55等级电动机，其标准要求能达到防尘、防喷水等级，有相对应的测试检测。目前市场上泵常用电动机标称IP55防护等级，测试结果却大失所望，要达到IP55的防尘、防喷水要求，电动机的防护结构设计十分重要。
二、结构说明
针对以上不足，提出一种对整机防护结构优化的电动机：从图中可以看到，与IP防护密切相关的地方主要有如图所示的7个位置：1）后端轴孔与转轴、2）后端与机座止口、3）电缆与电缆密封圈、4）出线盒与机座之间、5）出线盒上、下盒之间、6）前端与机座止口、7）前端轴孔与转轴。
1）后端轴孔与转轴的防护：
在这里主要是防止水在喷淋到后端，然后顺着后端流到转轴，通过后端轴孔与转轴间的间隙进入轴承，使轴承生锈而损坏轴承、损害电机性能。这种情况在水泵测试和使用中都十分容易发生，要高度关注，对于配用立式电泵的电动机，还应对电机轴后端作防护处理。
后端要求：A、后端应设计有装挡水圈的凹槽（凹槽深度为6-8mm），该凹槽应能满足挡水圈的装配，使挡水圈整体处于凹槽内，同时挡水圈与后端的轴向和径向留有一定的间隙，保证不碰擦； 同时，该凹槽设计时预留可以安装合适的骨架密封用。B、后端轴孔与转轴的双边间隙应δ≤1mm，并保证后端止口与轴孔的同心度。C、挡水圈与转轴的配合位过盈配合，过盈量单边不小于0.5mm，防止旋转。
挡水圈设计：标准设计为平垫式挡水圈，如有其它要求，可使用唇口式挡水圈，增加挡水斜面，而斜面可阻挡那些通过平面后的水，使它不能进入电机壳体内。
转轴设计：转轴与挡水圈的装配位，应设计有轴向定位，使挡水圈可精确的进行轴向定位，避免因装配不慎而造成与后端碰擦。
2）后端与机座止口的设计：
后端与机座止口的配合选用适当过渡配合；不计算装配倒角，轴向配合长度L不应小于3mm，径向基准装配面宽度不小于2mm。两者的光洁度不低于Ra6.3。在装配过程中，要保证端盖止口与机座止口装配到位，两个面都要求贴合，不能留有间隙。
3）电缆与电缆密封圈的设计：
电缆线与出线盒引出孔间应设计有密封用的密封橡胶圈，该密封圈的内孔设计应为比电缆稍大，便于电缆的装配。在上紧电缆锁紧螺母后应能可靠密封。
4）出线盒与机座之间：
应设计有密封出线盒下盒与机座间密封作用的橡胶密封垫，该密封垫的材质要求耐温、不导电，在没有特殊要求的情况下，材质选用丁腈橡胶。
5）出线盒上、下盒之间 ：
应设计装配有O形密封圈或其他橡胶密封垫，O形密封圈的压缩量应大于25%，使水在喷淋过程中不进入接线盒。同时固定上下盒的螺钉距离不能过大，要保证足够的要保定足够的预紧压力。
6）前端与机座止口的设计：
前端与机座止口的配合选用适合过渡配合；不计算装配倒角，轴向配合长度不小于3.5mm，径向配合面宽度不小于2.5mm。两者的光洁度不低于Ra6.3。在装配过程中，要保证端盖止口与机座止口装配到位，两个面都要求贴合不能留有间隙。对于配用立式电泵的电动机，前端与机座止口应有防水漆或防水密封垫，防止水渗入电动机里面。
7）前端轴孔与转轴的防护设计：
主要是防止水的喷淋和机械密封的漏水进入电机，使轴承生锈而损坏轴承、损害电机性能。与后端相似这种情况在水泵测试和使用中都十分容易发生，要高度关注。
挡水圈设计：标准设计为平垫式挡水圈，如有其它要求，可使用唇口式挡水圈，增加挡水斜面，而斜面可阻挡那些通过平面后的水，使它不能进入电机壳体内。对于较潮湿的使用环境，应用骨架密封代替挡水圈，能更好隔离水进入电动机里面。
前端设计要求：A、前端应设计有装挡水圈的凹槽，该凹槽应能满足挡水圈的装配，使挡水圈整体处于凹槽内，同时挡水圈与前端的轴向和径向留有一定的间隙，保证不碰擦。B、为了避免喷淋对轴承的直接损害，对于家用类产品，其电机前端应设计有阻挡水直接喷淋轴孔用的护翼。C、前端轴孔与转轴的双边间隙应δ≤1mm，并保证前端止口与轴孔的同心度。
三、实现技术路线
通过优化电动机防护结构，电机线圈采用环氧树脂填充，具有防潮湿、导热性能好等优点。成立泵用电动机防护结构研制小组，分析市场上销售的国内、外同类产品性能，吸取他们的先进设计理念，提出一整套行之有效的技术方案：
1.合理设计各零件的工艺流程，确定各工序几何尺寸及工艺参数。
2.通过CNC加工样版模拟测试方式，方案确立之前对电动机防护结构作IP55相关的测试。
3.为实现电动能防潮湿、导热性能好等优点，电机线圈采用环氧树脂填充，环氧树能完全包裹定子漆包线，隔绝其与水接触。
四、结论
综上所述，此新提出的泵用电动机结构合理，能满足各项指标。针对专用市场，实用性非常高，同时经济效益好，产品投放市場后，得到广大客户肯定，产品远销亚洲、欧洲等国外地区。
参考文献
[1] 胡岩，武建文，李德成等.小型电动机现代实用设计技术[M].北京；机械工业出版社.
[2] 胡志强.电机制造工艺学[M].北京.机械工业出版社.
关键词：泵用电动机；防护结构；实用性；高效益
一、技术背景
电动机作为通用机械设备，用途十分广泛，特别在水泵行业。作为水泵的动力源，电动机的使用寿命备受关注，目前市场上泵用电动机防护性能相对较差，当电泵在潮湿或户外等恶劣的环境使用，电动机会因进水导致烧机，最终影响电泵的使用寿命。
而根据GB4208-2008/IEC60529：2001《外壳防护等级（IP代码）》标准，对电动机防护等级亦有相关的要求，比如常用的IP55等级电动机，其标准要求能达到防尘、防喷水等级，有相对应的测试检测。目前市场上泵常用电动机标称IP55防护等级，测试结果却大失所望，要达到IP55的防尘、防喷水要求，电动机的防护结构设计十分重要。
二、结构说明
针对以上不足，提出一种对整机防护结构优化的电动机：从图中可以看到，与IP防护密切相关的地方主要有如图所示的7个位置：1）后端轴孔与转轴、2）后端与机座止口、3）电缆与电缆密封圈、4）出线盒与机座之间、5）出线盒上、下盒之间、6）前端与机座止口、7）前端轴孔与转轴。
1）后端轴孔与转轴的防护：
在这里主要是防止水在喷淋到后端，然后顺着后端流到转轴，通过后端轴孔与转轴间的间隙进入轴承，使轴承生锈而损坏轴承、损害电机性能。这种情况在水泵测试和使用中都十分容易发生，要高度关注，对于配用立式电泵的电动机，还应对电机轴后端作防护处理。
后端要求：A、后端应设计有装挡水圈的凹槽（凹槽深度为6-8mm），该凹槽应能满足挡水圈的装配，使挡水圈整体处于凹槽内，同时挡水圈与后端的轴向和径向留有一定的间隙，保证不碰擦； 同时，该凹槽设计时预留可以安装合适的骨架密封用。B、后端轴孔与转轴的双边间隙应δ≤1mm，并保证后端止口与轴孔的同心度。C、挡水圈与转轴的配合位过盈配合，过盈量单边不小于0.5mm，防止旋转。
挡水圈设计：标准设计为平垫式挡水圈，如有其它要求，可使用唇口式挡水圈，增加挡水斜面，而斜面可阻挡那些通过平面后的水，使它不能进入电机壳体内。
转轴设计：转轴与挡水圈的装配位，应设计有轴向定位，使挡水圈可精确的进行轴向定位，避免因装配不慎而造成与后端碰擦。
2）后端与机座止口的设计：
后端与机座止口的配合选用适当过渡配合；不计算装配倒角，轴向配合长度L不应小于3mm，径向基准装配面宽度不小于2mm。两者的光洁度不低于Ra6.3。在装配过程中，要保证端盖止口与机座止口装配到位，两个面都要求贴合，不能留有间隙。
3）电缆与电缆密封圈的设计：
电缆线与出线盒引出孔间应设计有密封用的密封橡胶圈，该密封圈的内孔设计应为比电缆稍大，便于电缆的装配。在上紧电缆锁紧螺母后应能可靠密封。
4）出线盒与机座之间：
应设计有密封出线盒下盒与机座间密封作用的橡胶密封垫，该密封垫的材质要求耐温、不导电，在没有特殊要求的情况下，材质选用丁腈橡胶。
5）出线盒上、下盒之间 ：
应设计装配有O形密封圈或其他橡胶密封垫，O形密封圈的压缩量应大于25%，使水在喷淋过程中不进入接线盒。同时固定上下盒的螺钉距离不能过大，要保证足够的要保定足够的预紧压力。
6）前端与机座止口的设计：
前端与机座止口的配合选用适合过渡配合；不计算装配倒角，轴向配合长度不小于3.5mm，径向配合面宽度不小于2.5mm。两者的光洁度不低于Ra6.3。在装配过程中，要保证端盖止口与机座止口装配到位，两个面都要求贴合不能留有间隙。对于配用立式电泵的电动机，前端与机座止口应有防水漆或防水密封垫，防止水渗入电动机里面。
7）前端轴孔与转轴的防护设计：
主要是防止水的喷淋和机械密封的漏水进入电机，使轴承生锈而损坏轴承、损害电机性能。与后端相似这种情况在水泵测试和使用中都十分容易发生，要高度关注。
挡水圈设计：标准设计为平垫式挡水圈，如有其它要求，可使用唇口式挡水圈，增加挡水斜面，而斜面可阻挡那些通过平面后的水，使它不能进入电机壳体内。对于较潮湿的使用环境，应用骨架密封代替挡水圈，能更好隔离水进入电动机里面。
前端设计要求：A、前端应设计有装挡水圈的凹槽，该凹槽应能满足挡水圈的装配，使挡水圈整体处于凹槽内，同时挡水圈与前端的轴向和径向留有一定的间隙，保证不碰擦。B、为了避免喷淋对轴承的直接损害，对于家用类产品，其电机前端应设计有阻挡水直接喷淋轴孔用的护翼。C、前端轴孔与转轴的双边间隙应δ≤1mm，并保证前端止口与轴孔的同心度。
三、实现技术路线
通过优化电动机防护结构，电机线圈采用环氧树脂填充，具有防潮湿、导热性能好等优点。成立泵用电动机防护结构研制小组，分析市场上销售的国内、外同类产品性能，吸取他们的先进设计理念，提出一整套行之有效的技术方案：
1.合理设计各零件的工艺流程，确定各工序几何尺寸及工艺参数。
2.通过CNC加工样版模拟测试方式，方案确立之前对电动机防护结构作IP55相关的测试。
3.为实现电动能防潮湿、导热性能好等优点，电机线圈采用环氧树脂填充，环氧树能完全包裹定子漆包线，隔绝其与水接触。
四、结论
综上所述，此新提出的泵用电动机结构合理，能满足各项指标。针对专用市场，实用性非常高，同时经济效益好，产品投放市場后，得到广大客户肯定，产品远销亚洲、欧洲等国外地区。
参考文献
[1] 胡岩，武建文，李德成等.小型电动机现代实用设计技术[M].北京；机械工业出版社.
[2] 胡志强.电机制造工艺学[M].北京.机械工业出版社.