Bei den vom Elektromotor angetriebenen Maschinen und Geräten wird die Axialkraft oder der Axialschub durch den Fehler des Installations- und Kupplungsausrichtungsmaßstabs und die strukturellen Faktoren des Wechselstrommotors erzeugt.
Bei mittelgroßen und großen Motoren mit Gleitlagerstruktur wird die Axialkraft erzeugt, weil der Motor nicht auf der elektromagnetischen Mittellinie läuft.
Der Rotor verursacht unweigerlich einen axialen Schlag, und der erzeugte axiale Zug oder axiale Schub verursacht Stöße auf die angetriebene mechanische Ausrüstung.
Wenn die Abweichung zwischen der elektromagnetischen Mittellinie und der mechanischen Mittellinie zu groß ist, können die Lager des Elektromotors und die von ihm angetriebenen mechanischen Geräte schwere Schäden verursachen und zu schweren Unfällen der gesamten Maschine führen.
Ähnlich verhält es sich bei einem Motor mit Wälzlager: Obwohl die axiale Position des Rotors festgelegt ist, verringert die auf das Wälzlager wirkende Axialkraft definitiv die Lebensdauer des Wälzlagers und führt in schweren Fällen zu einem Unfall mit einem Wälzlagerbrand .
Daher ist es sehr wichtig, die Beziehung zwischen dem Versatz der elektromagnetischen Mittellinie und der Axialkraft sowohl unter betrieblichen als auch unter konstruktiven Gesichtspunkten zu berücksichtigen.
Berechnungsmethode für die Axialkraft eines Elektromotors
Nach dem Maxwellschen Gesetz ist die elektromagnetische Kraft, die auf ein magnetisiertes ferromagnetisches Objekt wirkt, proportional zur Gesamtfläche der magnetischen Kraftlinien, die die Magnetpole kreuzen, und dem Quadrat der magnetischen Induktionsintensität im Luftspalt.
Wenn die magnetische Induktionsstärke B gleichmäßig entlang der Poloberfläche verteilt ist, berechnet sich die elektromagnetische Kraft nach Gleichung (1).
F=SBδ2/2µ0……………………………………. (1)
Formel 1)
F – elektromagnetische Kraft in J/cm;
Bδ – magnetische Induktionsstärke im Luftspalt, Einheit Wb/cm2;
S – die Gesamtfläche der Magnetpoloberfläche in cm2;
µ0 - magnetische Permeabilität des Luftspalts.
Formel (1) ist die elektromagnetische Kraft des rotierenden Magnetfelds in dem Betriebszustand, in dem der Motor auf der elektromagnetischen Mittellinie läuft und die Axialkraft Null ist.
Die Axialkraft wird aufgrund des ermittelten Installations- und Kupplungsausrichtungsreferenzfehlers sowie der strukturellen Faktoren des Motors erzeugt, um den Motor in der Abweichung vom Zustand der elektromagnetischen Mittellinie des Axialzugs oder Axialschubs laufen zu lassen.
Bei der Berechnung der Axialkraft sollten der Sättigungseffekt des Magnetkreises und der Randeffekt des Luftspalts berücksichtigt werden.
In tatsächlichen technischen Berechnungen ist Formel (1) nicht praktikabel. Normalerweise wird die Axialkraft anhand der Basislinie um 1 mm pro Kilowatt versetzt und die elektromagnetische Mittellinie wird kalibriert. Eine kurze Schätzung der Axialkraft beträgt 0,000478 N/kW.
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