电机的电磁设计资料

电机的电磁设计10点注意事项l．2不要设计过于细长或扁平的电机电机设计力求以最少的材料和成本获得最佳的性能。一般说来，扁平的电机有效材料用铁较少，用铜较多．结构材料较多。细长的电机有效材料用铁较多．用铜较少，结构材料较少，但结构的刚度较差。所以电机的直径和长度之比有一个最佳值．铁心内圆和长度之比为1：1左右。设计电机要根据电机各种性能要求及市场上有效材料，结构材料的价格进行优化设计，此外还要考虑系列化、零部件通用化以及结构的工艺性、工模具的成本等问题。见下图l．2电机线圈的电流密度不宜过大或过小电机线圈具有一定电阻，当电流通过线圈时就产生损耗，使电机效率降低，绕组温度升高。电机设计时希望减小电阻，以减少损耗，降低温升，提高效率。降低电流密度，增加导线截面积可以减小电阻，但会导致线圈材料用量增加。由于槽面积的加大，引起铁心磁密增加，使电机的励磁电流及铁损耗增加。所以电流密度的选择要全面考虑电机性能。电流密度一般选用3～7A／mm²。对于大电机及封闭式电机取小值．对于小电机及开启式电机则取大值。见下图1．3电机铁心的磁通密度不宜过高或过低当铁心材料、频率及硅钢片厚度一定时．铁损耗决定于磁通密度的大小。磁通密度过高．使铁耗增加．电机效率降低．铁心发热使电机温升增高。并由于励磁安匝增加．电机功率因数降低。所以铁心的磁通密度不宜过高,尽量避免用在磁化曲线的过饱和段。小型电机一般不超过155T。磁通密度过低则使电机材料用量增加，成车提高。1．4电机的槽满率不宜过高或过低所滑槽满率是指槽内导线的面积和槽有效面积之比，即N2d见下图式中，N为导线并绕根散l=为每槽导体数；d为导线绝缘后外径Is，为槽有效面积(为槽面积减击槽绝缘所占面积)。槽满率大,表示槽内填充紧密，槽满率小，表示槽内填充松散。就电机用料的充分利用和运行性能来说，槽辨率最为好。但过高嵌线困难，劳动量及工时增加，容易损伤绝缘。槽满率低，电机运行时导线在槽内松动，易掼坏绝缘，此外，槽内空隙多．由于空气导热差，影响线圈的散热，使电机温升增高。槽满率一般取75％～78％，不大于80％。见下图1．5电机槽形的设计尽可能选用平行齿梯形槽硅钢片工作在磁化曲线的饱和段，单位长度励磁消耗的安匝数随磁通密度的增加而大量增加。为了合理充分利用电机内部空间，电机设计时总是使硅钢片比较饱和。如果采用梯形齿，则齿的窄部由于磁通密度大，励磁安匝数大量增加，电机的功率因数降低。如果采用平行齿．则沿齿部长度内磁通密度均匀，励磁消耗的安匝数大为减少。见下图1．6槽形边缘不要有尖角，见下图槽形的设计应考虑便于冲模的制造。冲模淬火时．凹槽尖角处常因应力集中而产生裂纹。园角还有助于延长冲模寿命。槽形设计其边缘处应尽量采用圆角，圆角半径应不小于1mm。1．7尽量用圆底槽代替平底槽圆底槽的优点：A.圆底槽能改善导线的填充情况．槽绝缘不易损坏，在槽满率相同的情况下，圆底槽嵌线比平底槽容易。B.转于铸铝时，圆底槽比平底槽铝水填充情况好。C.圆底槽比平底槽便于模具制造。见下图1．8电机铁心槽口宽度不宜过大电机槽口太小，下线困难。电机槽口太大．使气隙磁通分布不均，齿谐波增大．附加损耗增加。半闭口槽的槽口宽度一般为2～3根导线的直径，约为3．5mm。低压成形线圈采用槽内四个元件边的半开口槽结构，使其槽口宽度减少为槽宽的一半。见下图1．9定子槽数不要太多或太少异步电动机定子槽数多，磁动势、电动势波形好．附加损耗小，电机效率高。槽数多，还使线圈和铁心的接触面积增加，线圈散热好，温升低。但槽数多，铁心齿部过窄，冲压变形大，工艺性差。槽数多还使模具制造成本增加，有关电机设计的问题，线圈制造及下线工时增加，一般说来．定子槽数多、电机性能好．但成本高。一般异步电动机每极每相槽散q≥2。见下图1．10异步电动机避免选用过大或过小的气隙气隙是指电机定子和转子间的空隙。气隙大小对电机性能及制造工艺有很大的影响。气隙大．磁阻大，励磁安匝数多，使电机励磁电流增大．电机功率因数降低。但气隙大使谐波磁场减弱，电机的附加损耗降低。气隙大，对电机零部件的同轴度及装配精度的要求降低；气隙过小，则容易引起定转子扫膛，以及由于附加损耗增加而使电机效率降低。见下图注：摘自电气设计禁忌500例