微電機與動平衡技術
徐新德（上海汽車電機廠）
1 引 言
消除微電機的振動和減小噪聲已越來越被廣大電機制造技術人員所重視。轉子的質量分布對其軸線而言，不均勻不對稱（即中心主慣性軸不與旋轉軸線重合），則動不平衡即存在于轉子中。引起電機轉子動不平衡的基本原因可歸結為兩大類。一類是設計與制造誤差，如電機轉子本身結構形狀不均勻、加工產生的****性變形、金加工造成的切削誤差等；另一類是材料缺陷，如材料厚度不一致、材料密度不均勻等。
動不平衡又是造成振動和噪聲的主要原因，各工業(yè)先進國家都已把振動和噪聲作為微電機的主要質量指標。為了有效地提高產品質量，對微電機轉子動平衡技術進行研究試驗是必不可少的。
2動平衡技術中加重或減重的原理
在電機轉子中，無論存在著任何形式的不平衡，都可在其平面i和平面ⅱ內加上或減去適當?shù)钠胶赓|量加以校正。如圖l所示，假設已知轉子的四分之一長度處，存在著一個0.004kg的不平衡質點，在轉過90度的面上位于二分之一長度處，存在一個0.003kg的不平衡質點，決定平面i、ⅱ上的平衡質量時，可在離原來0.004kg不平衡質點的180度處分別加上0.003kg和0.00lkg的平衡質量。對于0.003kg昀不平衡質點，可在和它相隔180度處在i、ⅱ平面上各加上0.0015kg的平衡質量。當轉子旋轉時，這些質量所產生的離心力彼此相互抵消，達到平衡。
平面i上的0.003kg和0.001 5kg的平衡質量間隔90度而且都在同一圓周上，它們的合成質量可應用平行四邊形法求得為：
同樣，平面ⅱ上的合成質量為：
如果不平衡質點不在轉子表面，可根據(jù)不平衡質量m和不平衡位置半徑r乘積相等的原則轉化到表面計算。由此可見，不論轉子內部的不平衡質量大或小，不管分布的位置如何復雜，每一個不平衡質量總能用平面i、ⅱ上的兩平衡質量平衡，而不論在平面i、ⅱ上有多少平衡質量，總可合成一個總的平衡質量。所以無論轉子內部的不平衡如何復雜，總可在平面i、ⅱ內分別加上一個質量使轉子平衡。
事實上，任何一個需要平衡的電機轉子，其不平衡點大小和位置都是未知數(shù)，無法進行計算，只能用動平衡試驗機，在運轉中測定兩平面上所應加重或減重的平衡質量的大小和相位。
3電機轉子不平衡量的三種表達方式
由于轉子重心與旋轉中心未能重合，當電機轉子以等角速度繞軸旋轉時，受慣性的作用，產生一離開中心外的離心力。
f= mrω2
式中f——離心力，n
m——轉子不平衡質量，kg
r——不平衡質量與軸線之間的距離，m
ω——轉子旋轉的角速熙，rad／s
經過變換后上式為
式中n-轉子旋轉的轉速，r／min
由上述公式可知，離心力的大小與不平衡質量m成正比，與不平衡質量與軸線之間的距離r成正比，并且與轉速n平方成正比。由于轉子的不平衡只與轉子本身質量分布狀態(tài)有關，不應隨轉速的變化而改變。所以用離心力的大小表示轉子不乎衡量的大小，顯然是不確切的。但離心力大小是計算電機轉子機械強度的不可缺少的重要數(shù)據(jù)。
3.1 用重徑積mr表示轉子的不平衡量
轉子產生的離心力f與重徑積mr成正比，為了要平衡一個轉子，只需要在其反面180度處，按離開中心軸線的遠近，決定所需加上或減去重量的大小。按轉子結構形狀的不同，在校平衡時，只要重徑積mr的值不變、平衡重量的大小與徑向位置可任意變更。
重徑積mr所表示的不平衡程度與轉子重量有關mr=we(w-轉子重量、e一偏心距)，因此是一個相對量，通常對轉子進行校平衡時都是采用重徑積m表示轉子的不平衡量。< |
