点击图片查看原图
电机电磁场计算方法的发展及汽车发电机风扇脆性及疲劳断裂措施其一、电机电磁场计算方法的发展
电机的主要理论基础是电路及电磁场理论。当电机运行时，在它的内部空间，包括铜与铁所占的空间区域，存在着电磁场，这个电磁场是由定、转子电流所产生的。电机中电磁场在不同媒质中的分布、变化以及与电流的交链情况，决定了电机的运行状态与性能。
因此，研究电机中的电磁场对分析和设计电机具有重要的意义。
电机内的电磁场从它的分布区域及其作用来看，大致可分为：(1)气隙磁场；(2)凸极同步电机磁极间的漏磁场或直流电机主磁极与换向极间的漏磁场；(3)槽内漏磁场；(4)绕组端部电磁场；(S)叠片铁心中的磁场；(6)实心转子中的电磁场等。但是，从理论分析的角度来看，电机内各部分电磁场的差别仅在于具有不同的边界条件，所考虑的区域中有无场源，媒质是否导磁、导电或兼而有之，以及电磁场是否随时间而变化。对于电机中的交变电磁场，由于其变化频率很低，电磁场的源点与场点间的距离比电磁波的波长要小很多，因此位移电流可以忽略不计，属于似稳电磁场的范畴。
气隙中的磁场是祸合定子和转子的磁场。电机运行时，在气隙磁场作用下，电枢绕组就会感应电动势，转子上就会受到电磁力的作用，从而实现机电能量的转换。铁芯机壳在一般的电机中，相对于磁极极距的尺度来说，气隙是很小的，并且是均匀的，因此其磁感应强度或磁场强度一般只考虑径向分量，且认为沿电机的轴向是不变的。但是，实际问题是比较复杂的，在分析与计算气隙磁场时有许多因素要加以考虑。例如：电机的轴向长度毕竟是有限的，在轴向两端的气隙磁场会扩散到铁心外面的空隙中，一般称之为边缘效应；在容量较大的电机中、把定子铁心、转子铁心或定转子铁心分成几段，段间的空隙作为径向通风沟，通风沟的存在使气隙磁场在轴向就有变化；一般交流电机的电枢绕组都嵌放在开槽的铁心里，电枢的开槽改变了气隙磁场沿轴向的分布；在直流电机或同步电机中，气隙长度沿周向有时不是均匀的，气隙磁场沿周向的分布与各点的气隙长度有关；在一些特殊的电机中，其气隙较大或者特殊，这时气隙磁场就不能近似认为只有径向分量，而应该用二维或三维场来表达；在直线电机中，铁心在沿磁场行进的方向是不连续的，由于运动导电体在进入或离开气隙磁场时所产生的电磁感应，使气隙磁场沿行波磁场方向发生变化，一般称之为纵向边缘效应。
因此，对于气隙磁场，要根据具体的边界条件，定转子电流的分布和变化，甚至有时还要计及气隙两边铁心的饱和程度，才能比较准确地把场量各分量的数值及其变化计算出来。
其二、汽车发电机风扇脆性及疲劳断裂措施
当零部件发生断裂时，若其不出现宏观变形或者宏观变形量小于5%，则称此断裂形式为脆性断裂。又因为此断裂形式下，断裂应力小于材料的屈服强度，所以脆性断裂又被称之为低应力断裂。与韧性断裂不同的是，由于其在断裂前无明显形变，即无明显预兆。铁芯机壳脆性断裂发生往往是突发的，所以危害极大。情况严重的话，可能会导致灾难性的事故发生。脆性断裂额断裂机理主要有穿行脆断以及沿晶脆断两大类。为了防止出现脆性断裂，其主要措施有：
1)设计上，应保证零部件材料的脆性转变温度小于其工作温度，同时要避免出现三向应力的工作条件；
2)制造工艺上，要制定正确的工艺流程且要严格实行，避免出现过热、焊接裂纹以及内应力等缺陷；
3)使用上，要严格遵守使用规范，在操作过程中要平稳，避免受到冲击载荷。
零部件在交变应力反复作用下发生的断裂，称之为疲劳断裂。疲劳断裂与脆性断裂相似，其断裂发生也是突然的，断裂前无明显变形。疲劳断裂发生过程为萌生疲劳裂纹、裂纹稳定扩展以及较后失稳断裂三个阶段过程。根据这三个过程，典型的疲劳断裂有着三个明显的特征区，分别对应源区、扩展区以及瞬断区。
这一特征与脆性断裂有明显的区别。针对疲劳断裂其主要预防措施如下所示：
1)针对结构设计与加工质量进行改变，无论是何种失效形式，其结构设计始终是零部件状态的决定性因素，所以在设计时就得防止其出现应力集中，同时也要尽量避免其表面加工出现质量缺陷。
2)环境对疲劳断裂也有着重要的影响，例如腐蚀疲劳等，所以针对特殊环境要对零部件进行特殊处理，例如在材料上加入合金元素或者对其表面处理工艺进行改变以提高其防腐蚀能力。
3)对于机械零件，使用前要根据实际工况进行模拟实验，验证其抗疲劳断裂性能，同时在后续使用过程中，也要定期进行维护或者换。
沧州永达五金制造有限公司(http://www.npydcy.com)从事发电机风扇、铁芯机壳、电机外壳、油泵转子主要生产汽车冲压件和家用电器、电机。我们热忱欢迎各界朋友惠顾、合作，为了共同的事业携手并进，共创辉煌！
