空調離心風機電機支架優化設計
空調離心風機電機支架優化設計【1】
關鍵詞：空調;離風機;電機支架
引言：在這個經濟快速發展的社會當中，人民生活水平和生活質量不斷的提高，空調作為一種空氣調節設備，被廣泛的應用在社會發展過程中的各個領域。
在我國當前的空調運行當中，空調噪音已成為一個普遍的問題，而噪音的發出主要來自風機系統。
隨著全球能源短缺，能源需求快速增長和人們的生存環境面臨越來越嚴重的污染，堅持走可持續發展道路已成為我國現代社會發展的一項重大戰略決策。
而空調作為一種高耗能的產品，其風機系統噪聲問題嚴重影響到了空調產品的壽命和性能，在建設和諧社會當中，降低空調離心風機的噪音已經迫在眉睫了，而降低離心風機噪音的關鍵就在電機支架的設計，保障電機支架的穩定性、可靠性，才能有效的減少空調離心風機系統的噪音，從而保障空調產品的使用壽命和性能。
一、離心風機的概述
離心風機是依靠輸入的機械能，將風機系統中的氣體通過加壓的方式將氣體排出的機械，在空調設備中，利用離心風機能夠起到調節空氣的效果。
離心風機主要由機殼、主軸、葉輪、軸承傳動機構以及電機等部分組成。
機殼是由鋼板制成堅固可靠，可為分整體式和半開式，半開式便于檢修。
葉輪是由葉片、曲線型前盤和平板后盤組成。
轉子應做過靜平衡和動平衡，保證轉動平穩，性能良好。
在離心風機中的傳動部分有主軸、軸承箱、滾動軸承及皮帶輪(或聯軸器)組成。
圖一 風機的構成
二、空調離風機電機支架優化設計的意義
空調作為一種調節氣溫的設備，在當今社會當中得到了廣泛的利用[1]。
在空調系統中，空調運作主要是靠離心風機的通風系統來實現氣溫的調節，而在我國當前空調的離心風機運作的時候，會產生較大的噪聲，給人民的生活造成了一定的影響，同時離心風機的通風系統得不到改善就會加大能源的消耗，加大我國能源緊缺的局面。
在建設和諧社會當中，發展節約經濟是我國現代社會發展的重要內容。
在空調離心風機中，影響通風性能的主要因素就是電機支架，加強離心風機電機支架的優化設計是踐行可持續發展道路這一偉大方針的重要體現，是我國空調行業發展的一項重要內容。
三、離心風機電機支架的隨機振動理論
(一)系統模型
風機系統的根據動能轉換為勢能的原理，利用高速旋轉的葉輪將氣體加速，將動能轉換成壓力，通過加壓的方式將氣體外排。
在這個過程中，風機系統的震動運用到了動力學，風機系統在運作的過程中阻尼矩陣、質量矩陣以及剛度矩陣對系統的加速度以及位移向量都有著重大聯系，如圖二。
圖二 電機支架CAD模型
用方程式可以表示為：
[Q ]・ {x ( t )} + [Z]・{y ( t )} + [ G]・{l ( t) } =f ( t)，其中[Q ]代表質量矩陣，[Z]代表阻尼矩陣，[ G]代表剛度矩陣，{x ( t )}為加速度， {y ( t )}為速度， {l( t )}為位移向量，f ( t)為風機系統的載荷向量。
(二)離心風機的噪音模型
離心風機在得到機械能后運轉時，風機在運作的時候會與空氣產生摩擦，在加上風機各組成部件的噪音，是的離風機系統的噪聲一直存在。
1.空氣摩擦噪聲
空氣摩擦噪聲主要是離心風機葉輪在旋轉過程中，風機周向的氣流壓力與氣流速度在葉片通道口處發展變化，葉片通過高速旋轉會產生壓力和加速度，從而使得空氣噪聲變大。
2.機械噪聲
在離心風機電機支架安裝過程中，機械各方面存在的缺陷會使得風機產生噪聲，同時當軸承磨損或破壞和葉片剛度不足時氣流的作用使得葉片振動，齒輪或皮帶傳動所產生的沖擊和摩擦等所伴隨的噪聲。
四、空調離心機電動支架的優化設計
(一)葉輪尺寸的選擇
在離心風機電機支架中，影響電機支架的一個重要因素就是離心風機的葉輪，葉輪在旋轉的過程中會產生壓力和加速度，為了保障電機支架的穩定性，對葉輪尺寸的選擇顯得尤為重要。
葉輪的主要參數有葉輪進口直徑、葉片進口中直徑，葉輪外徑，葉片安裝角度、進出口寬度以及葉片數量。
在離心風機中，葉片數量太少會造成通風系統的通道角度擴張，從而影響到空氣流通的效果。
而葉片數量太多測繪影響到葉輪出口的通風量，葉輪在旋轉的過程中會產生更多的壓力，使得通風口受阻。
因此，通常當葉輪葉片出口安裝角越大，它的葉子會導致短通道長度的等效錐角太大，那么它應該被用于更多的葉片。
相反的葉輪葉片出口安裝角很小，它的葉片很長，留下了一個小錐角等道，此時就可以選擇更少的葉片。
(二)葉片的進口角度
葉輪進口安裝角度受離心風機中的氣流角度的影響，在進行安裝的時候，要考慮到氣流的沖擊作用，減少葉輪進口氣流沖擊。
選擇較大的進口安裝角度雖然會加大能量的損耗，但是這些損耗會使得較低的葉片通道流動分離，在離心風機運作的時候，保障電機支架的可靠性，從而提高離心風機的性能。
(三)機殼寬度
空調離心風機電機支架中的機殼的作用是不可忽視的，蝸殼的寬度、蝸殼出口的長度等都影響著風機的通風性能。
在離心風機電機支架優化設計中，首先蝸殼寬度的選取要在保證其蝸殼速度為一恒值的前提下，再得到擴張當量的面積[2]。
當轉速過大的話，離心風機出口的壓力就會增大，而如果速度過小的話，葉輪出口氣流的擴壓損失就會增大，使得風機的通風效率下降。
離心風機在運作的時候，蝸殼出口面積的增加會使得通風機的壓力增加，為了充分利用通風機的通風量，蝸殼的出口面積應當大于當量的擴張面積，同時在蝸殼出口出增設出口擴壓器。
五、離心風機電機支架的改進
電機支架的穩定性直接影響到空調離心風機的性能。
為了保障離心風機的通風性能，就必須加強電機支架的改進[3]。
傳統的電機支架所采用的方式是焊接方式，這種方式使得離心風機在運作的時候支架會出現斷裂，鈑金支架連接方式有效的保障了支架的穩定性。
這種連接方式的電機支架在電機殼生產的時候利用工裝焊接，三腳的定位孔能得到有效的保證，具有支架焊接面積大，安裝方便的特點。
通風機的底座和電動機安裝均包含在相關的通風機安裝定額子目的工作內容之中的。
風機減震臺座制作安裝執行設備支架定額，定額內不包括減震器，應按設計規定另行計算。
通過改進后的電機支架能夠有效的保障風機系統的通風性能，提高空調通風系統的可靠性。
六、結語
空調離心機電機支架的穩定性直接影響到了空調通風系統的性能，離心風機在運作的過程中會產生空氣噪聲、機械噪聲，從而增加空調的污染和能耗。
在這個經濟快速發展的社會當中，加強離心風機電機支架的優化設計對于我國發展節約經濟來說有著重大意義。
參考文獻：
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空調室外機組風機專用電機的研究設計【2】
摘 要：現階段空調的使用已經普遍到各個領域，所以空調的質量也就需要不斷的提升滿足市場的需要，特別是對空調室外機組風機專用電機質量的提升。
該文通過對現階段電機結構及各構件存在的問題進行分析，并針對性的研究設計出各種優化構件，然后將其配套組合為一新型電機結構，大大提高空調室外機組風機專用電機的質量，創造更好的社會效益和經濟效益。
關鍵詞：空調 室外機組 電機結構 構件 研究 設計
現階段空調的使用已經普遍到各個領域，所以空調的質量也就需要不斷的提升滿足市場的需要，特別是對空調室外機組風機專用電機質量的提升。
目前，常規的空調室外機組風機專用電機包括前端蓋、機殼、后端蓋、轉子、定子等構件，而前端蓋、機殼和后端蓋都是分離的，安裝時需要把前端蓋和后端蓋分別通過螺絲緊固連接到機殼上，這樣勢必造成電機機殼整體防護性能下降，安裝工序增加，且由于前后端蓋都采用螺絲緊固方式，整體的密合度和同軸度也不高，使用時間較長，就會進水從而影響電機的使用壽命，電機噪音較大，效率也不高。
再者傳統的電機機殼一方面通常采用固定或外接電機頸，不但結構復雜，且安裝也十分麻煩，同時固定的電機頸，要么水平安裝，要么豎直安裝，通用性不強，不能根據具體的安裝環境來調整，遇到不同的限制，就要從新開模生產，浪費企業成本;另一方面普遍采用無凸平面端蓋進行密封，防水性能不佳。
由于電機的前端蓋和后端蓋作為電機外層設備的主要部件，生產的質量效果直接影響電機的使用壽命，而現在所使用的電機前端蓋和后端蓋直接是一個平面蓋體，在立式安裝后，遇到雨天，水滴就會從蓋體進入到電機內，電機進水后就會影響正常運行，縮短使用壽命，已無法勝任現有的環境需求。
該文主要對現有階段空調室外機組風機專用電機存在的問題進行了分析，同時針對性的研究設計了各種優化構件并自己配套組合了一種新型電機，主要是對電機機殼、前端蓋、后端蓋的結構進行優化設計，從而大大提高了空調室外機組風機專用電機的質量。
1 空調室外機組風機專用電機研究設計方案
1.1 電機機殼結構設計
針對現階段電機機殼存在的問題，研究設計了一種優化結構，包括電機機殼本體和圓弧分布的散熱筋，殼體的表面對稱分布著四個電機頸，電機頸內為空的滑槽，就可以通過在滑槽中嵌套螺栓的頭部，螺栓的尾部用螺母和外接的安裝支架孔連接，從而靈活的安裝，使設備的使用范圍更加廣泛;圓弧分布的散熱筋的設計，增大了散熱面積，占用空間小。
在設備的使用壽命和機殼成本上有很大的競爭優勢;殼體上還設有耳片，耳片上開有耳孔，在應用中耳片通過耳孔用螺絲和端蓋固定住;殼體上部設有接線盒，殼體底部安裝有活動腳;殼體、散熱筋、電機頸、耳片一體鑄造成型，便于生產;同時活動腳和殼體采用一體化拉伸開模工藝，大大節省了成本，不需要精加工，一次開模成型，達到低成本、高強度的效果，在市場成本的比拼中有很大的競爭優勢。
1.2 電機前端蓋結構設計
針對現階段電機前端蓋存在的問題，研究設計了一種優化結構，包括蓋體，蓋體上設有凸軸臺來代替原先的平面端蓋，這樣的設計可以有效防止水流入電機機殼內，提高設備的使用壽命，凸軸臺的前端設有擋水罩，擋水罩通過槽口與凸軸臺緊固，蓋體通過緊固螺絲與機殼連接，凸軸臺和擋水罩的中間穿過有電機軸。
同時擋水罩采用彈性橡膠材料制成，這樣的配合，能增加緊密性，有效防止水從電機軸和端蓋的間隙中滲入，起到較好的防水效果;同時，在立式安裝后，水滴從上方滴落時，由于擋水罩的作用，水能沿著擋水罩表面滑落而不入內，當外界有大風，使水滴從側面掃來時，蓋體上有凸軸臺的保護，水滴無法進入電機內部，同時，在使用過程中，電機在室外工作時，由于晝夜溫差大，容易產生冷凝水，產生的水汽，遇擋水罩內面冷卻后，就沿著擋水罩的內面滑落而不入電機內部，確保電機正常運行，大大延長了電機的使用壽命，效果十分明顯。
1.3 電機后端蓋結構設計
針對現階段電機后端蓋存在的問題，研究設計了一種優化結構，包括蓋體，蓋體上設有排水孔，排水孔為兩個，呈對稱位置分布，排水孔通過橡膠塞塞住密封，蓋體的邊緣處設有O型槽，O型槽內設有O型橡膠圈。
在使用過程中，電機在室外工作時，由于晝夜溫差大，容易產生冷凝水，平時將排水孔通過橡膠塞塞住密封，防止雨天使外界水進入電機內，而在這時，由于溫差產生了冷凝水，就可以通過打開橡膠塞，通過排水孔將電機內的冷凝水排出，確保電機正常運行，效果十分明顯;所述蓋體的邊緣處設有O型槽，O型槽內設有O型橡膠圈，在使用中，通過在O型槽內設O型橡膠圈，能起到更好的緊固效果，增強密封性，防止外界水進入電機。
1.4 整體電機結構設計
針對現階段空調室外機組風機專用電機存在的問題，將優化設計的各種構件進行配套設計了一種整體電機的優化結構，包括電機機殼、前端蓋、后端蓋、轉子和定子，前端蓋上在優化設計的基礎上還配設有安裝孔，后端蓋上在優化設計的基礎上還配設有安裝對位孔，前端蓋內設有定子，定子的下方設有轉子，前端蓋的中央開口處還設有軸承、油封和軸，后端蓋上還配設有倒掛固定孔，前端蓋和電機機殼一體成型，或者電機機殼和后端蓋一體成型均可。
在安裝時，由于通過端蓋機殼一體化設計，把機殼部分直接融入到前端蓋或者后端蓋上，一次性開模生產，方便快捷，而且節省了材料成本，同時，安裝時，只需分別把前端蓋和后端蓋上的安裝孔和對位安裝孔對位好后，用緊固螺絲擰緊即可，安裝十分方便;在整機組裝時，把定子壓入前端蓋，油封連帶轉子裝入前端蓋，裝入軸承和軸，套上后端蓋，再在安裝孔和安裝對位孔上擰上螺絲即完成組裝，十分快捷。
且由于沒有了機身部分，設備的同軸度大大提高，有效降低了電機電磁聲，實現低噪音;后端蓋上設有倒掛固定孔，這個設計，也是為了方便安裝，可將電機通過倒掛固定孔用螺絲直接和風機固定，無須先把電機固定在支架上，再把整個支架裝入風機，減少了支架，安裝靈活快捷。
2 結語
該文研究設計的各種電機構件結構實用可靠，在不增加企業生產成本的基礎上不僅使其各構件的本身質量提高，延長使用壽命，且使其更加適應現有的環境需求，組裝后的電機整體質量及使用效果大大提高，為企業創造更多的社會效益和經濟效益。
參考文獻
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