谈谈电机设计中的实践

谈谈电机设计中的实践邱国平人的认识主要是来源于实践，一切知识，离开生产活动是不能得到的，这是人的认识发展的基本来源。人们的电机设计认识，也都是一步又一步地即由浅入深，由片面到全面。在起初，大家对于电机设计只能限于片面的了解，另方面，则由于技术人员接触的工厂少，或接触的工厂生产规模的狭小，限制了设计人员的思想境界。只有技术人员在工厂实践和体验，实践过程中，达到了思想中所预想的结果时，自己的认识才被证实。人们要想得到工作的胜利即得到预想的结果，一定要使自己的思想合于客观外界的规律性，如果不合，就会在设计工作的实践中失败。人们经过失败之后，也就从失败取得教训，改正自己的思想使之适合于外界的规律性，人们就能变失败为胜利，我们的电机设计的认识一点也不能离开实践，我们必须强调:理论来源于实践，又转过来为实践服务。实践是检验真理的唯一标准。在设计电机实践过程中，开始只是看到电机的表面现象。这叫做对电机认识的感性阶段，这是认识的第一阶段。在这个阶段中，设计人员还不能造成深刻的概念，提出电机设计的正确方案。在经过反复的讨论和研究，对电机产生了深刻的理解，不是电机的各个表面现象，而是抓住了电机的本质，这就是理性认识的阶段。从表面逐步了解电机的内部矛盾，了解它的规律性，了解这各个结构内部联系，由浅入深，由表及里，即到达对电机的理性的认识，这是设计的第二阶段。实践证明，我们设计工作如果不花力气，不达到这种程度，希望一个电机不花什么力气就能做好，这是不现实的。平时说:还不到火候，就是这个道理。我们的实践证明：刚接到某一个电机某电机时，我们不能立刻理解它，只有经过多次的分析研究，理解了电机的各种原理，才能对电机的设计提出真知灼见。这些电机上的各种问题的解决，一点也不能离开对电机的实践。只有技术人员亲自参加了电机生产和设计实践，电机设计才能成功。只有亲身参加电机设计和生产，才能了解电机内外的各种现象，也只有在亲身参加电机生产和设计，才能对正确地认识和分析电机暴露的问题。要想在办公室里就能成为一个电机专家是不可能的。你要有知识，你要成为一个电机方面的专业人材，你就得参加电机生产和设计的实践。但人不能把世界上的各个电机都分析过和设计过。我们要把设计一个电机的经验升华起来，去指导我们的这一类电机的设计工作。常常听到一些同志在不能勇敢接受电机设计工作时，说出的一句话：没有把握。为什么没有把握呢？因为他对于这个电机设计他从来就没有接触过这类工作，或者接触得不多，因而无从谈到这类电机设计工作的经验。只有他对电机有了详细分析之后，他就觉得比较地有了把握，愿意去做这项工作。如果这个人在这项电机设计工作中经过了一个时期，他就有了这项电机设计工作的经验了，而他又不主观地、片面地、表面地看问题，是肯虚心学习，钻研问题，能找出解决问题的方法来。他就能够自己做出应该怎样进行操作和设计这电机的结论，他的工作勇气也就可以大大提高了。还有一些人，不了解电机的情况，也不了解电机的难易程度就自以为很容易地能把这个工作做好，但遇到了这样或那样的问题时就束手无策，这是没有很好地掌握工作的辩证法和学好基本的唯物主义的哲学观。要把电机设计的工作做好，就必须对该电机的主要技术要求，各种加工等等问题，经过详细的分析和思考，才能提出正确设计方案来。另外，我们在设计实践中总结出的经验，如果不去好好地应用的话，那么最好的经验是没有用的。我们要应用我们在设计电机方面得出的思想、理论和经验用于类似的或系列的，原理相同的电机设计中去，如果能够达到设计出预想电机的话，那么可以讲，我们对这一类的电机的设计有了一个较好的认识。在我们设计电机的实践中，完全相同的电机设计是不可能的，许多电机的设计有它的共性和个性。在设计电机的实践中发现前所未料的情况是经常发生的，这样我们就要利用我们已经掌握的电机的共性的知识，区别出电机设计的个性问题，针对这些电机的个性问题作出相应的对策和方案来。一个技术人员如果在电机设计工作中有十分能力，做三分的设计工作，他就觉得很轻松，这个工作的成功的把握是比较大的，相反，如果一个人只有三分能力，要想做十分的工作，那么，这个工作的成功把握是比较小的。如果这个人在工作中遇到了问题，去努力地想办法分析它，努力地，千方百计地做好它，再投入十分的努力去弥补自己工作上的不足，这样照样能把事情做好。如果反而是遇到问题就觉得难办，畏惧之心油然而生，敷衍了事，用各种理由去解释和搪塞，这样的工作不可能做好，这样的设计人员的工作态度和处世哲学是不行的。我们至少要有一个社会主义的荣辱观，要有一个知识分子的最低道德底线。我们反对技术人员的不务实的工作作风，科学的东西容不得我们半点虚伪。在学术界，有个别人纯粹学术研究，夸夸其谈，说起来头头是道，但是他们遇到工厂的实际问题就束手无策，在一些经验工人和技术人员面前就哑口无言，暗淡无光。这是为什么?这就是这些人不懂得“实践出真知”的真正道理。在问题面前能不能提出切实可行的处理问题的方法与否是我们对技术人员工作能力的判别标志。我们也反对技术人员的教条主义的工作作风，如果技术人员只是拿了本本上的东西，不考虑到我们实际的情况，死搬硬套，那么设计出的电机也是不行的。我们还要反对技术人员自由主义的作风，对我们的设计电机的工作不作出具体的措施和方案，不考虑和分析设计的电机将会出现的各种问题和后果，主观，随意，做到哪里到那里。这样对我们公司会造成重大的经济和其他的损失。这几种情况都是我们技术人员在理论和实践关系的认知出了偏差的结果。实践出真知，在我们电机设计实践中也是这样的。只有重视实践，把真知提高到理论层面上，又用该理论来指导我们的电机设计实践，在工作中作出成绩，这是我们电机工作者的主要任务和目标。这也是我们应该提倡的。电机设计也可以分多种情况，并不是把一个电机的核算程序计算一下就可以称为电机设计，电机设计情况比较复杂，电机设计可以比较细的分一下，一般可以分成三种情况：电机仿制，电机改制，电机的全新设计。现分别介绍永磁直流电机设计的这三种过程，但是也具有普遍意义的，供大家参考：一.电机的仿制，即电机的测绘，制造。一个客户拿了一台样机要求工厂进行仿制，这种情况是非常普遍的。但不是工厂拿了样机就可以马上拆开测绘，制造。客户拿来的样机有的是国外样机，有的是国内样机。样机的水平是有高有低的，许多国外样机就代表了国外当前电机的电机设计和制造水平，工厂要达到这样的水平是不容易的。一般仿制电机要按如下的步骤来进行，现介绍一下一般有槽永磁直流电机的仿制的过程：1.尽量要求了解清楚并记录好电机的各项技术指标，使用环境，电机的外形及安装尺寸：2.对电机进行运行试验，并要测出电机的机械特性曲线，注意电机运行时电刷的火花情况和火花等级，电刷的磨损情况。电机空载和负载时的噪声及杂声情况，并测出该电机的噪声声级，电机的温升，有必要时还要测出电机的时间常数；对电机拆开进行各种另件的相关位置的记录和分析，特别在拆开电机前要记录好电刷的正负极的中心与电机机壳上磁钢N,S极的中心的角度，位置。电机转子中心与磁钢中心的相对位置。记好电机转向。3.测绘电机部件的外形尺寸；4.画出样机的总装图，尺寸链,分析原样机设计师的总设计意图及电机的工作原理；5.对可以不损坏而拆下的另件进行测绘，分析该另件的加工工艺及材料组成，有必要对吃不透的另件材料进行理化分析，得出其材料的成分及组成，材料的牌号，了解该材料的采购渠道，是否可以用同类材料替代，并分析其利弊；6.对磁钢必须进行表面磁密和磁钢与转子的工作磁通的测量和分析，并推断出磁钢的材料性能和牌号，了解该材料的采购渠道，是否可以用同类材料替代，并分析其利弊；7.对电机的电刷进行划纸试验和根据电刷的磨损情况，火花级别，判别出该电刷的国内外牌号，了解该材料的采购渠道，是否可以用同类材料替代，并分析其利弊；8.分析和记录电机的特种加工工艺，磁钢的固持工艺及电机的用胶工艺，换向器的点焊和车削工艺，电机是否时双重绝缘?9.尽量对转子不拆检的情况下必须进行认真的分析：转子的槽中心对准换向器的钩还是对准换向器的槽，还是有其它的对准的位置；线圈的绕法，是对称绕法还是迭绕法，是左行绕法还是右行绕法，从转子的最后的一组线圈的尾分析出电枢线圈的在换向器片上的起头与电枢第一槽的相对位置，画出下线图，并测出导线的线径；10.从测出的电机机械特性曲线求出电机的力矩常数值，从而利用已测出的电机工作磁通值KTφ求出电机转子的导体总根数N，估计出该转子绕组的槽利用率,即可利用公式8-65求出电枢冲片的槽面积，这样可以推算出冲片的齿宽，画出冲片图，并可以分析出齿磁密是否合理。如果用户允许把样机拆检，这样事情就好办得多了；KSFAS11.以后的事就是画出各种零件图，制订出电机的尺寸链和合理的配合公差……。电机的仿制相对来讲是比较容易的，作者认为要仿制必须全面仿制，这样成功的机会就大，往往有些样机上的某些设计我们不理解或认为没有必要，就草率地去掉了，有些另件的材料的替换也不经过周密的考虑就草率决定，这往往是导致我们仿制失败的真正原因。我再三强调:有十份知识，做三份知识的工作就觉得容易，如果只有三份知识要做十份知识的工作，就非常困难，如果再不重视，则工作肯定是要失败的。我相信下一分功夫才能得一分收获，做任何事情一定要功夫下到一定的程度事情才能做成功。二.电机的改制电机的改制是电机设计中的又一重要内容。往往有这样的情况：客户要求工厂按客户提出的电机的主要技术条件制造电机，工厂按厂内现有的与客户要求制造的电机相类似的电机进行改制，从技术性能上达到用户提出的技术要求。这样工厂投入比较少，改制速度比较快。又能增加工厂的系列产品，这种做法是非常可取的。电机的改制的步骤和电机的仿制有所不同，电机改制的侧重点是认真地测出样机的各种特性，或认真分析客户提供的技术条件，从而使自己对客户要求制造的电机有一个清晰的了解，即要吃透用户要求的这个电机。把用户要求制造的电机和本厂相类似的电机作详细的比较，提出要达到用户要求的电机的进行改制的具体措施，这样能用本厂的电机稍加改动即可满足用户的要求。这样的工作重要在于对电机的理论分析。理论上弄通了，措施提出了，那么改制起来也方便。这里涉及到一个这样的问题：我们要把现有电机改制的成客户要求的电机，肯定二只电机的外形尺寸和内部结构不可能一模一样，电枢形状，槽数，电枢外径，齿宽，轭宽，电枢长，气隙长度，磁通形状，磁钢材料，换向器片的多少，影响电机性能的因素都有差别，如何来把众多差别的二只电机在性能上做到相近呢?二只不同的电机要做到整个电机的机械特性完全一致是有些困难的，但要使二只电机的机械特性相近是可以做到的。从前面的章节可以知道，如果电机的力矩常数决定后，其理想空载空载转速n也就决定了，电机的空载转速略小于理想空载转速，因此空载转速也基本确定了。在电机的性能中只要有电机的空载点和电机的其它一点确定后，那么电机的整个机械特性曲线也就确定了。如果仅有一个空载点相同，那么电机的机械特性簇是通过空载点的许多条直线，这是在第六章里介绍过了，实际上如果电机的外形相差不多的话，电机的线圈可以绕得差不多，因此电机的电阻值也不会相差很多。KT0,n0n0,从图可以看出如果二条曲线的堵转力矩相差较大（A,B之差），但在额定力矩TN时，电机的转速仅相差很少。这个分析给我们改制电机带来了极大的方便。即改制的电机的空载转速只要与用户要求的电机的空载转速相差不大，则改制电机的负载性能会与用户要求的电机的性能相差不大的。这里必须要讲清，二只电机的体积要求要差不多，不可能一只电机很大，一只电机很小，二只电机的性能会一样。以上是从电机转速来分析的，这还不能代表电机性能的全部，我们还得从电机力矩取用电流的方面分析，