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电机轴承基础知识讲义目录大纲轴承的作用。
轴承的基本结构。
轴承生产加工控制。
轴承使用注意事项。
造成轴承损坏的原因与对策。
轴承：对于旋转电机来说，轴承是十分重要，它的性能和寿命直接影响到电机的性能和寿命，提高轴承组件的结构和安装质量是保证电机稳定可靠运行的重要方面。
轴承在电机中主要有两个功能：（一）为支承轴及转子组件并保持其轴线的旋转精度，（二）为减小转子与定子支承件之间的磨擦和磨损，暂时通过我厂确认的滚珠轴承有以下厂家：1、608系列空调电机轴承指定使用品牌为：NSK、NMB、人本、银球、新大地、宁微。
2、62系列空调电机轴承指定使用品牌为：NSK、NMB、人本、银球、新大地、华洋。
2、传动机构由以下几个部件组成：轴、轴承、转子、磁环转子磁环轴承轴承轴一、轴承的组成外圈上有供滚动体运动的滚动面,供滚动体运转,所使用的材料为高碳铬轴承钢GCr15。
（一）、外圈内圈上有供滚动体运动的滚动面,供滚动体运转,所使用的材料为高碳铬轴承钢GCr15。
（二）、内圈钢球在内外圈的滚道之间运动,传递载荷,所使用的材料为高碳铬轴承钢. GCr15。
（三）、钢球作用：是把滚动体均匀分开,引导滚动体沿着滚道的轨迹进行运动.保持架分为：尼龙保持架(材料为PA66+25%GF)铁浪型保持架(材料为08Al或10优质碳素结构钢冷轧钢板)（四）、保持架（五）、油脂作用：是减少轴承内部的摩擦及磨损,同时排出摩擦热、冷却、防止轴承过热,起润滑作用。
材料：使用SPCC作用：防止异物侵入轴承内部,起防尘作用。
（六）、防尘盖如型号：608-2Z 、608-2RS 、6201-2ZNR轴承外圈带止动槽，并带止动环2ZNR 轴承二面带弹簧圈可拆卸式防尘盖（活盖）2ZH轴承一面带密封圈，一面带防尘盖RSZ轴承二面带骨架式橡胶密封圈（非接触式）2RZ轴承二面带骨架式橡胶密封圈（接触式）2RS轴承二面带卷边固定式防尘盖（死盖）2Z二、部分轴承后置代号及含义三、轴承的加工、使用和防护（一）、轴承生产加工控制轴承生产加工分三个步骤，第一阶段毛坯加工、热处理，第二阶段是精磨精研，第三阶段是装配第一阶段内外套圈：毛坯加工与热处理毛坯加工由钢材经过车削加工成内外毛坯圈，予留一定的磨加工量。
高速电机设计注意事项高速电机是一种在工业和科技领域中广泛应用的设备，它具有快速转速、高功率输出和紧凑的结构特点。
在设计高速电机时，需要注意一些关键事项，以确保其性能和可靠性。
本文将介绍一些高速电机设计的注意事项。
高速电机设计时需要考虑电机的材料选择。
由于高速运转会产生较大的离心力和摩擦热，因此电机的材料需要具有较高的强度和耐热性。
常见的材料选择包括高温合金、陶瓷材料和特殊钢材。
此外，电机的绝缘材料也应具备较高的耐温性能，以防止绝缘老化和击穿。
高速电机设计时需要考虑电机的轴承选用。
轴承是支撑电机转子的关键部件，它直接影响电机的转速和寿命。
在高速电机设计中，需要选择适合高速运转的精密轴承，并进行合适的润滑和冷却措施，以减少摩擦和热量积聚，提高电机的运转效率和寿命。
第三，高速电机设计时需要考虑电机的冷却系统。
高速运转会产生大量的热量，如果不能及时有效地散热，将导致电机温升过高，甚至损坏电机。
因此，设计高速电机时需要合理设计冷却系统，包括风冷、水冷或油冷等方式，以确保电机能够在高速运转时保持合适的工作温度。
第四，高速电机设计时需要考虑电机的动平衡和振动控制。
高速运转会产生较大的离心力和振动力，如果电机存在不平衡或振动问题，会导致电机的性能下降和寿命缩短。
因此，在设计高速电机时需要进行动平衡处理，并采取合适的振动控制措施，以减少振动和噪音，提高电机的稳定性和可靠性。
第五，高速电机设计时需要考虑电机的电磁设计。
电磁设计直接关系到电机的输出功率和效率。
在高速电机设计中，需要合理选择电机的磁场分布和绕组结构，以提高电机的转矩和效率。
此外，还需要注意电机的温升和损耗问题，避免过高的温升和损耗对电机性能的影响。
高速电机设计时需要进行严格的性能测试和验证。
在设计完成后，需要对电机进行各项性能测试，包括转速、功率输出、效率和温升等指标的测试。
通过测试和验证，可以评估电机是否满足设计要求，并及时调整和改进设计，确保电机的性能和可靠性。
高速永磁无刷电机转子轴动力学特性及其结构优化摘要所谓的电机是一种能够把电机产生的电能迅速转化为机械能的设备。
而传统所用的电机主要是指常规永磁电机所言，这种电机性能不好，容易受损和饱和，其定位力矩和启动都存在明显的问题。
而高速永磁无刷电机目前应用广泛，而且已经越来越成为国际电工领域研究的热点，也在航空、电工、化工、医学、军工等各个行业得到追捧。
特别对那些对电机质量和技术要求高的行业如航天和军事领域，对高速电机的要求更加严格。
从起源来看，高速永磁无刷电机最早开始于日本，目前日本几乎百分之九十以上的生产生活电机都是使用这种新型电机。
不仅可以节约能源，而且如果大规模使用这种电机还可以减少对环境的污染，起到一定的环保作用，这可以说是一种新型而理想的电机。
虽说高速永磁无刷电机在欧美日等发达国家已经得到普遍的推广，但是由于其高技术含量和高难度的控制性，目前还无法进行大规模投产使用，其目前使用范围仅限于那些高端的行业如航空和军事等方面。
本文采用理论建模和有限元仿真相结合的方法，通过对高速永磁无刷电机的动力学特性和工作原理进行研究分析，并提出对其结构优化的认识，建立高速永磁无刷电机转子系统动力学数学模型。
关键词：高速电机；永磁；动力学特性；结构优化AbstractThe motor is a kind of to be able to produce the electrical energy into mechanical energy equipment quickly.And used in the traditional motor mainly refers to the conventional permanent magnet motor, the motor performance is not good, easy to damage and saturated, torque and its positioning start there are obvious problems.And high speed brushless permanent magnet motor is widely used, and has increasingly become the international research hot spot in electrical engineering, also inthe aviation, electrical, chemical, medical, military and other industries get popular.Especially for those high quality and technical requirements of motor industries such as aerospace and military fields, more strictly to the requirements of high-speed motor.In addition with the improvement of national requirements for the environment, the traditional motor is bigger and the side effects of pollution to the environment to be being washed out gradually, because of its efficient low consumption and high speed motor performance is quick research and development. From the point of origin, the first high speed brushless permanent magnet motor started in Japan, Japan almost more than ninety percent of the motor is the use of this new type of production and life.Not only can save energy, but if the mass use of the motor canalso reduce pollution to the environment, have certain environmental effect, it is a new and ideal of the motor.Though high speed brushless permanent magnet motor in Europe and the United States, and other developed countries has been widely promoted, but due to its high technology content and difficult control, it is can't be used for large-scale production, its use scope is limited to those high-end industries such as aviation and military aspects and so on.Thus, for this type of motor yenji, is still in its early stages, still need further discussion and research.This article adopts the method of combining the theoretical modeling and finite element simulation, based on high speed brushless permanent magnet motor through analyzing the dynamic characteristics and working principle, and put forward the understanding of the structure optimization, high-speed dynamic mathematical model of permanent magnet brushless motor rotor system.Keywords:Highspeedmotor;The permanent magnet；Dynamic characteristics；Structure optimization目录摘要 (I)Abstract........................................................... IV 第一章绪论.. (7)1.1 选题研究的背景及意义 (7)1.2 选题研究的现状 (10)1.3 高速永磁无刷电机的系统发展现状 (14)1.4 选题研究的内容、目的及方法 (15)1.5 论文框架 (17)第二章高速永磁无刷电机的本体结构与工作原理 (19)2.1 高速永磁无刷直流电机的设计要求 (19)2.2 高速永磁无刷直流电机的本体结构 (21)2.3 高速永磁无刷直流电机的工作原理 (22)2.4 高速永磁无刷直流电机的重要尺寸 (23)第三章高速永磁无刷电机的材料构成与动力学特性分析 (25)3.1 高速永磁无刷电机的材料构成 (25)3.2 高速永磁无刷电机的动力学特性分析 (28)第四章有限元模式分析下的高速永磁无刷电机的转子强度 (33)4.1 有限元法介绍 (33)4.2 有限元的求解方法 (36)4.3 有限元模型及应力分析 (38)4.4 高速电机的转子结构及强度计算 (41)第五章高速永磁电机的转子优化设计 (46)5.1 高速电机的转子优化内容 (46)5.2 高速电机的优化设计的相关方法 (47)5.3 优化设计中对约束条件的确定 (49)第六章总结 (51)致谢 (54)参考文献 (56)第一章绪论1.1 选题研究的背景及意义1.1.1 选题的背景自80年代中国的改革开放起，至今中国已经走过了三十多个年头。
目录三、轴承设计 (1)1、深沟球轴承的设计 (1)1.1、外形尺寸 (1)1.2、钢球设计 (1)1.3、套圈设计 (2)1.4、浪形保持架的设计 (4)1.5、半圆头铆钉的设计 (7)1.6、零件重量计算 (7)1.7 、图纸标注规则 (7)2、轮毂轴承的设计 (7)2.1、客户提供的车身外形尺寸 (7)2.2、轴承的结构 (8)23、轴承主要参数设计 (8)2.4、基本额定动、静载荷的计算 (10)2.5、修正寿命L na的计算 (10)2.6、轮毂轴承设计与通用轴承设计的差异 (11)3、离合器分离轴承的设计 (11)3.1、离合器分离轴承的设计要素 (11)3.2、离合器分离轴承的设计与通用轴承设计的差异 (11)4、涨紧轮轴承的设计 (12)4.1、涨紧轮轴承的设计要素 (12)4.2、涨紧轮分离轴承设计与通用轴承设计的差异 (12)5、水泵轴连轴承的设计 (12)5.1、水泵轴连轴承的设计要素 (12)5.2、水泵轴连轴承设计与通用轴承设计的差异 (15)6、发电机单向皮带轮（OAP）的设计 (15)6.1、发电机单向皮带轮（OAP）的设计要素 (16)6.2、发电机单向皮带轮轴承设计与通用轴承设计的差异 (17)7、万向节的设计 (17)7.1、十字轴万向节的设计要素 (17)7.2、十字轴万向节轴承设计与通用轴承设计的差异 (17)8、球笼式万向节设计 (18)8.1、球笼式万向节的设计要素 (18)8.2、球笼式万向节轴承的设计与通用轴承设计的差异 (19)9、带座轴承设计 (19)9.1、带座轴承的设计要素 (19)10、关节轴承设计 (21)10.1、关节轴承的设计要素 (21)三、轴承设计1、深沟球轴承的设计1.1、外形尺寸1）、轴承的基本尺寸轴承公称内径d、轴承公称外径D、尺寸轴承公称宽度B按《GB/T 276滚动轴承深沟球轴承外形尺寸》的规定。
2）、装配倒角r1、r2按《GB/T 276滚动轴承深沟球轴承外形尺寸》的规定。
轴承类型大全结构图选型方式作用电机轴承经验常见轴承类型结构图谱作用以及选型整合：李云凌曼彻斯特大学电力旋转机械中常用的几种轴承角接触轴承角接触球轴承的钢珠与内外圈接触点的连线与径向成一角度。
接触角度一般分为15°、30°、40°，分别用字母C、A、B表示，NSK特别生产接触角度为25°的此类轴承，用A5表示。
角接触球轴承主要承受较大单向轴向负荷，接触角度越大，承受负荷能力越大。
保持架材料有钢板、黄铜或工程塑胶，成型方式有冲压或车削，视轴承形式或使用条件不同而选用。
其它尚有组合角接触球轴承、双列角接触球轴承及四点接触球轴承。
角接触球轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷。
能在较高的转速下工作。
接触角越大，轴向承载能力越高。
高精度和高速轴承通常取15 度接触角。
在轴向力作用下，接触角会增大。
单列角接触球轴承只能承受一个方向的轴向负荷，在承受径向负荷时，将引起附加轴向力。
并且只能限制轴或外壳在一个方向的轴向位移。
若是成对双联安装，使一对轴承的外圈相对，即宽端面对宽端面，窄端面对窄端面。
这样即可避免引起附加轴向力，而且可在两个方向使轴或外壳限制在轴向游隙范围内。
角接触球轴承因其内外圈的滚道可在水平轴线上有相对位移，所以可以同时承受径向负荷和轴向负荷——联合负荷（单列角接触球轴承只能承受单方向轴向负荷，因此一般都常采用成对安装）。
保持架的材质有黄铜、合成树脂等，依轴承形式、使用条件而区分。
角接触球轴承有：7000C型(∝＝15°)、7000AC型(∝＝25°) 和7000B(∝＝40°)几种类型。
该种轴承的锁口在的外圈上，一般内外圈不能分离，可承受径向和轴向的联合载荷以及一个方向的轴向载荷。
承受轴向载荷的能力由接触角决定，接触角大，则承受轴向载荷的能力高。
该种轴承能限制轴或外壳在一个方向的轴向位移。
l 单列：78XX、79XX、70XX、72XX、73XX、74XX2 微型：70X3 双列：52XX、53XX、32XX、33XX、LD57、LD584 四点接触：QJ2XX、QJ3XX角接触球轴承系列介绍角接触球轴承(Angular Contact Ball Bearings)可同时承受径向负荷和轴向负荷。
干货高速电机转子设计以及电机轴承结构设计——轴承
设计“8不要”
高速电机的特点：
转速高、功率密度大、几何尺寸小，节约材料；转动惯量较小、动态响应较快；可与负载直接相连，省去传统变速装置，减小噪音提升系统效率；
高速电机广泛的应用前景：
高速磨床、空气循环制冷系统、高速离心压缩机、纺织、军工等。
高速电机可靠运行的关键：
转子的强度转子的动力学特性高速电机转子设计要求：?要有足够的强度?要有足够的刚度?满足临界转速要求?能使电机输出足够的功率高速转子综合设计流程图：
离心应力分析分析：磁钢与护套过盈可靠性分析：
利用护套保护转子，在高速电机中很很常见，护套一般采用非导磁合金钢或者碳纤维等材料。
非导磁合金钢护套对高频磁场起到一定的屏蔽作用，并能减小永磁体和转子轭中的高频附加损耗，同时导热性较好，有利于永磁体的散热，缺点是产生涡流损耗；碳纤维厚度薄，但是是热的不良导体，不利于永磁转子散热，对永磁体没有高频磁场屏蔽作用。
外加一薄层导电性能良好而不导磁的金属可以起到屏蔽高频磁
场的作用。
磁钢与护套过盈的有限元分析：除旋转状态外，还需要考虑静止状态、高温状态。
临界转速模态的定义: 模态即结构的固有频率，是结构在受到干扰时容易发生振动的频率，结构在固有频率下的变形称为主振动模态，也称为振型。
固有频率和振型的计算是一个特征值问题。
特征值对应固有频率，特征向量对应振型。
临界转速的定义：产生剧烈振动时的转速称为临界转速。
轴和轴系在工作时主要产生两类振动：横向振动、扭转振动。
横向振动(质心偏离回转轴线)产生的原因。
扭转振动（受到变化的力矩作用）产生的原因。
刚性支撑模态：
转速与临界转速：
轴承对临界转速的影响:陀螺转矩对临界转速的影响：轴系振动模态：
当机组串联运行耦联成一个多跨转子系统，整个机组轴系有其自身的动力特性，与各单转子之间的临界转速既有区别又有联系。
单转子平衡，连成轴系后也不能保证轴系中各转子的平衡，其主要原因有：单转子振型及临界转速在连成轴系后发生变化；转子联接时存在偏差；冷、热状态下机组平衡发生变化；耦联转子各自残余不平衡量的相位差引起的不平衡。
轴系振动模态：单转子与机组临界转速比较：
总结与展望高速电机发展势头良好，转子强度和临界转速是转子设计的基本，除了本文中提到的分析项目外，还需要做转子与轴过盈可靠性分析、装配应力与变形分析、工作状态应力与变形分析等。
为了做出更好的高速电机，机械、电磁、温度多场耦合设计亦是必然。
本文结构：轴承及与之相关的零部件，如端盖、轴承套、轴承内外盖、挡油盘等组合在一起称之为“轴承结构”，并非狭义的轴承本身的结构。
轴承在电机中的作用：支撑转子转子定位保证气隙大小均匀减小摩擦，降低损耗中小型电机中，深沟球轴承最常用。
深沟球轴承的结构：外圈、内圈、保持架、滚动体、防尘盖（密封盖）深沟球轴承的优势：优良的轴向和径向承载能力，使之成为中小型电机的首选可以通过波形垫圈施加预负载，使电机运行更加安静、可靠不同的密封方式适应不同的需要使用宽温油脂，可以运行与更宽广的温度范围
轴承设计需要考虑的以下问题：·尺寸·负荷大小方向·转速·定速、变速、高速·轴及轴承座材料·负载驱动方式·电机安装方式·噪音要求·温度·要求轴承寿命·润
滑·维护·状态监测制造类：制造可行性、精度、运输、安装工具
轴承设计主要包括两部分工作：轴承选型、轴承结构设计。
轴承选型，机械设计手册和大厂的轴承手册都有详细方法。
轴承结构设计针对不同类型的电机差异很大，轴承又是一个易损部件，电机机械部分的故障大部分集中在轴承处。
暂时没能力系统完整的阐述电机轴承结构设计，但是对于采用滚动轴承的电机，在其轴承结构的设计中可以做到以下的“八不要”，提升电机安全运行的可靠性！(1)不要使轴承受到挤压滚珠或滚子在滚道中能轻松自如地旋转，是因为它们与轴承内、外套间有游隙存在。
若轴承套受到挤压，游隙就会变小，因为轴承游隙的数值很小，所以对游隙的变化很敏感。
因此，轴承最怕受到挤压。
在轴承诸多的损坏原因中，挤压居首位。
( 2) 不要使轴承过热要想使轴承不过热，除轴承处的散热状况好，减少本身的发热外，还要尽量让它远离热源—定、转子绕组。
①改善轴承处的通风散热状况通风散热结构及路径应考虑轴承处的冷却;带有内循环通风的电机，应使经过热交换被冷却的内循环气流，优先考虑吹拂到轴伸端的轴承; 与轴承配合的零部件尽量加些散热筋; 安装尺寸允许时，外风路的气流在逸散到电机周围之前，可以借助挡风板先吹拂到轴伸端的轴承外盖处再逸散到周围。
②尽量不要采用“三轴承”结构，“三轴承”结构有两个缺点: 容易发热; 不便拆装。
因此，尽量不用。
③润滑脂的质量、牌号及加注量a．选用润滑脂时要用优质品，不要嫌贵。
否则会因小失大( 涂到轴
承上的并不多，见c) 。
b．润滑脂的牌号要能胜任电机的转速及使用环境。
c．加脂量要适当。
④其他a．皮带轮张力过大时应调节到合适的状态;b．若轴承游隙小，必要时更换大游隙轴承;c．加强监控，在轴承室较热的部位埋入热敏元件，用继电保护系统将温度控制在某一值上( 不超过70℃～75℃为宜) 。
d．轴承受挤压和别劲也是发热的隐患，应及早排除。
( 3) 不要别劲要保证使用中轴承不别劲，应注意以下3 点( 其中①、③与加工的关系较密切) :①与轴承有关的零部件的同轴度要保证电机装成后，两端轴承必须在同一条轴线上。
这就要求转子或转轴、端盖、轴承套、机座在加工时要精心，同轴度务必保证。
其中轴承套这个零件，从保证同轴度着眼，能不用最好不用。
因为有它时，轴承先装入轴承套，轴承套再装入端盖中，多一道径向配合的尺寸链，对于保证同轴度来说，显然不如将轴承直接装入端盖中好。
②轴承距l不宜太大。
L尽量遵循L ＜10d，式中，d—轴承内径mm。
若设计时，保证不了上式，应设法使l 小一点。
同时采取些补救措施。
如: 提高转子刚度( 铁心与转轴采用热套配合) ; 提高动平衡精度。
③使用中机座不要变形较大的铸铁机座及钢板焊接机座，时效必须到位。
尤其是形状不对称，结构上又比较“单薄”的焊接机座，在时效上决不可含糊，否则后患无穷。
( 4) 不要“干研”“干研”指轴承滚道中无润滑脂( 油) 。
电机出厂或修后重新组装时，加注润滑时都比较“慷慨”，不敢慢怠轴承。
虽然有些偶然原因，如现场工人没及时加润滑脂，招致轴承干研，但主要原因是以下两个。
①润滑脂牌号不能满足使用要求润滑脂对于转速、温度比较敏感。
应按照不同的使用状况选用不同牌号的润滑脂，几乎不存在“万能”润滑脂。
德国FAG 公司按照不同温度、转速、负载种类选用的5 种润滑脂用在不同的电机上，见下表（润滑脂牌号及适用范围）：②轴承结构未能含住润滑脂
( 5) 不要被污染防止污染可以采取以下措施①电机的防护等级应能满足使用要求润滑脂中决不允许有灰尘混入。
除粉尘防爆及潜水电机外，国内电机的防护等级绝大部分是IP44、IP54，后者允许在有粉尘场所中使用。
对于轴承部分的防护，应注意以下五点。
a．电机装配现场要清洁无尘。
涂上润滑脂后应立即将轴承内、外盖装好，不能间歇。
b．IP54 的主要措施是在外盖处加橡胶密封圈。
橡胶密封圈有两种，见图( a) 、( b) ，两种结构的摩擦表面的粗糙度务必保证。
IP54 两种橡胶密封圈示意图c．橡胶密封圈容易老化，要按时更换。
d．轴承内盖处的防护也不容忽视，一是防止润滑脂进入电机内腔; 二是防止电机内腔的灰尘进入轴承室。
e．户外用的电机，应在外盖处加甩水环，见下图。
户外电机轴承结构示意图此外，对密封有特殊要求时，还可以采用“气动密封”
—将过压空气充入轴承室。
②润滑脂应能抵御现场的腐蚀性介质可采用－25℃，3 号锂基脂或－40℃，200-Ⅰ型高低温润滑脂。
( 6) 不要选用伪劣轴承
( 7) 不要使轴承受到意外的损伤①轴承应加热用套筒推到轴上。
②较大的电机应将转子两端同时吊起装端盖。
特别 2 极电机，气隙较大。
若将一端的轴承、端盖先装好( 有些厂家图省事，经常是先装好一端) ，转子靠定子铁心内径支撑，则转子呈倾斜状态。
除可调心的调心球轴承及调心滚子轴承外，在弯矩作用下的轴承均要受到损伤。
③较大的电机运输时，装车时最好让电机轴线与车行方向垂直，以免急刹车时啃伤轴承。
④大、中型电机出厂时最好加设使转子轴向固定的装置。
( 8) 不要使轴承内，外盖与轴相擦采取以下措施可以减少或避免内、外盖与轴相擦的故障①适当提高轴承内、外盖同轴度及内孔的加工精度，可以将间隙略微放大一点点。
②对于隔爆型电机，隔爆等级满足实际要求即可，隔爆等级切勿攀高，以免轴贯穿处间隙过小，增加内盖与轴相擦的或然率。
以上是滚动轴承在轴承结构设计时为避免或减少故障，提高质量应采取的“八不要”措施。
来源| 玩转电机设计。
