第十章感應(yīng)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)

1、第十章第十章 感應(yīng)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)感應(yīng)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì) 10-1 概述概述 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 主要尺寸與氣隙的確定；主要尺寸與氣隙的確定； 定轉(zhuǎn)子繞組與沖片設(shè)計(jì)；定轉(zhuǎn)子繞組與沖片設(shè)計(jì)； 工作性能的計(jì)算；工作性能的計(jì)算； 起動(dòng)性能的計(jì)算；起動(dòng)性能的計(jì)算； 深槽式、雙籠轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。深槽式、雙籠轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。 一、一、我國(guó)感應(yīng)電機(jī)主要系列我國(guó)感應(yīng)電機(jī)主要系列 100個(gè)系列，個(gè)系列，500多個(gè)品種，多個(gè)品種，5000多個(gè)規(guī)格多個(gè)規(guī)格 大型：大型： VUkWPmDmmH6000.30004001630 1 中型：中型： VUkWPmDmmH6000.3000,380)125045(

2、)0 . 15 . 0()630355( 1 小型：小型： VUkWPmDmmH380)13255. 0()5 . 012. 0()31580( 1 基本系列：基本系列： Y（IP44） 小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī) J2，JO2 小型三相感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)小型三相感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī) JS 三相籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（中型）三相籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（中型） JR 三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（中型）三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（中型） JS2，JSL2 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（中型、低壓）三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（中型、低壓） JR2，JRL2 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（中型、低壓）三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（中型、低壓） Y 三相籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

3、（大型）三相籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（大型） YR 三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（大型）三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（大型） YK 大型高速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)大型高速感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 派生、專用系列：派生、專用系列： YQ 高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（小型）高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（小型） YH 高轉(zhuǎn)差率感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（小型）高轉(zhuǎn)差率感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（小型） YD 變極多速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變極多速感應(yīng)電動(dòng)機(jī) YZ 起重及冶金用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起重及冶金用感應(yīng)電動(dòng)機(jī) YQS 潛水感應(yīng)電機(jī)潛水感應(yīng)電機(jī) YLB 立式深井泵用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)立式深井泵用感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 二、二、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)和額定數(shù)據(jù)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)和額定數(shù)據(jù) （一）主要性能指標(biāo)（一）主要

4、性能指標(biāo) N st I I cos Fecu , N M T T min T N st T T 效率效率 起動(dòng)電流倍數(shù)起動(dòng)電流倍數(shù) 功率因數(shù)功率因數(shù) 繞組、鐵心溫升繞組、鐵心溫升 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 起動(dòng)過程中最小轉(zhuǎn)矩起動(dòng)過程中最小轉(zhuǎn)矩 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) N P N U N f N n N U N P N N KW Um P I 1 N N KW N KW P Um I U Z 2 1 N N N n P T9550 額定電壓額定電壓 額定頻率額定頻率 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 基值：基值： （二）額定數(shù)據(jù)（二）額定數(shù)據(jù) 額定功率額定功率 電壓：電壓： 電流：電流： 功率：功率： 阻抗：

5、阻抗： 轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩： 10-2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 主要尺寸和計(jì)算功率主要尺寸和計(jì)算功率 n P C n P AB KK lD A dpNmp ef 11 . 6 2 計(jì)算功率：計(jì)算功率： 111 IEmP 額定功率：額定功率： cos 11 IUmP NN N N P U E P cos 1 1 由前推導(dǎo)（相量圖）：由前推導(dǎo)（相量圖）：0),( 1 N UE 引入電勢(shì)系數(shù)引入電勢(shì)系數(shù) L LQP N E XIRI U E K 1)(1 * 1 * 1 * 1 * 1 1 NL PP cos 1 )1 ( 設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法： cos, 已知，已知， * 1 * 1 ,

6、XR未知，需先假定一個(gè)未知，需先假定一個(gè) )1 ( L 值。值。 預(yù)估預(yù)估95. 085. 0)1 ( L ，完成磁路參數(shù)計(jì)算后，偏差，完成磁路參數(shù)計(jì)算后，偏差 %5 . 0)1 ()1 ( LL )1 ( L 2極小型：極小型： 經(jīng)驗(yàn)公式估算：經(jīng)驗(yàn)公式估算： NL Pln0866. 092. 01 非非2極小型：極小型：pP NL 013. 0ln0108. 0931. 01 中型：中型： pP NL 01. 0ln0109. 0892. 01 二、電磁負(fù)荷的選擇二、電磁負(fù)荷的選擇 磁化電流：磁化電流： 111 0 9 . 0 2 dp m KNm pF I 每極磁勢(shì)每極磁勢(shì) 0 F 主要用

7、來克服主要用來克服 F， m I決定于決定于 B ， A B I I KW m cos, * m IAB B A U XI X N KW * stst ITTXAB, max * 選取方法：選取方法： 中小型：中小型： TBmAA)8 . 05 . 0(/)10501015( 33 大大 型：型： BA, 可略高可略高 三、主要尺寸比的選擇三、主要尺寸比的選擇 對(duì)于一定的極數(shù)，定子鐵心外徑對(duì)于一定的極數(shù)，定子鐵心外徑 1 D與內(nèi)徑與內(nèi)徑 1 i D 存在一定比例（表存在一定比例（表10-3） 1 1 i D D 變動(dòng)范圍在變動(dòng)范圍在5%左右。左右。 四、主要尺寸的確定四、主要尺寸的確定 efi

8、 NL lD BA n PP 2 1 , 110, 210 cos 1 )1 ( 選擇 表參考圖 1、 V n P AB KK lD dpNmp efi 11 . 6 2 1 KNm 氣隙磁場(chǎng)波形系數(shù)，當(dāng)氣隙磁場(chǎng)正弦分布時(shí)；氣隙磁場(chǎng)波形系數(shù)，當(dāng)氣隙磁場(chǎng)正弦分布時(shí)； 11. 1 Nm K 雙層 單層 定子基波繞組系數(shù) 92. 0 96. 0 1dp K p 計(jì)算極弧系數(shù)；計(jì)算極弧系數(shù)； 飽和 正弦不飽和 )71. 066. 0( 637. 0 2 B B av p 2、參考表、參考表10-2選擇選擇 值，值， p D l i ef 2 1 VD p DlD iiefi 3 1 3 1 2 1 2

9、 3 1 2 pV Di 初步計(jì)算初步計(jì)算 2 1 11 1 1 3 1 310 2 i efi i i D V lDD D DpV D按標(biāo)準(zhǔn)外徑調(diào)整達(dá)式參考表 五、空氣隙的確定五、空氣隙的確定 1、影響：、影響： cos m I 溫升損耗影響機(jī)械可靠性過小, max TTX st 2、氣隙、氣隙基本上決定于定子內(nèi)徑、軸直徑、軸承間的轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度。基本上決定于定子內(nèi)徑、軸直徑、軸承間的轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度。 3、經(jīng)驗(yàn)公式：、經(jīng)驗(yàn)公式： 小功率電機(jī)：小功率電機(jī)： 鐵心長(zhǎng)度:10)74 . 0(3.0 3 1tti lmlD 大、中型電機(jī)：大、中型電機(jī)： m p Di 3 1 10) 2 9 1 ( 10-3 定

10、子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 定子槽數(shù)的選擇定子槽數(shù)的選擇 pm Z q 2 1 1 1 q1、值大小對(duì)電機(jī)的參數(shù)、附加損耗、溫升、絕緣材、值大小對(duì)電機(jī)的參數(shù)、附加損耗、溫升、絕緣材 料耗量等有影響料耗量等有影響 1 q大大 定子諧波磁場(chǎng)減小，定子諧波磁場(chǎng)減小， ad p X 每槽導(dǎo)體數(shù)減少，每槽導(dǎo)體數(shù)減少， s s s s X b h ZX, 1 槽中線圈邊總散熱面積槽中線圈邊總散熱面積，利于散熱，利于散熱 絕緣材料用量、工時(shí)絕緣材料用量、工時(shí)，槽利用率，槽利用率 2、 一般感應(yīng)電動(dòng)機(jī)：一般感應(yīng)電動(dòng)機(jī)： 1 q =（26） 取整數(shù)取整數(shù) 極數(shù)少，功率大電機(jī)：極數(shù)少，功率大電機(jī)： 1

11、 q 取大些取大些 （2極取極取 =（69） 1 q 極數(shù)多電機(jī)：極數(shù)多電機(jī)： 1 q 取小些取小些 二、二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇定子繞組型式和節(jié)距的選擇 （一）單層繞組（一）單層繞組 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 槽內(nèi)無層間絕緣，槽利用率高；槽內(nèi)無層間絕緣，槽利用率高； 同槽內(nèi)導(dǎo)線同相，不會(huì)發(fā)生相間擊穿；同槽內(nèi)導(dǎo)線同相，不會(huì)發(fā)生相間擊穿； 線圈總數(shù)比雙層少一半，嵌線方便。線圈總數(shù)比雙層少一半，嵌線方便。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不易做成短距，磁勢(shì)波形較雙層為差；不易做成短距，磁勢(shì)波形較雙層為差； 電機(jī)導(dǎo)線粗時(shí)，繞組嵌放和端部整形較困難。電機(jī)導(dǎo)線粗時(shí)，繞組嵌放和端部整形較困難。 同心式繞組：同心式繞組： 嵌線容易，

12、易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，嵌線容易，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，1 q =4，6，8 二極電機(jī)；端部用銅多，一極相組中二極電機(jī)；端部用銅多，一極相組中 各線圈尺寸不同，制作復(fù)雜；各線圈尺寸不同，制作復(fù)雜； 鏈?zhǔn)嚼@組：鏈?zhǔn)嚼@組： 各線圈大小相同，嵌線困難，各線圈大小相同，嵌線困難， 1 q =2 的的4，6，8極電機(jī)；極電機(jī)； 交叉式繞組：交叉式繞組：可以節(jié)省端部接線， 可以節(jié)省端部接線， 1 q為奇數(shù)電機(jī)。為奇數(shù)電機(jī)。 （二）雙層繞組（二）雙層繞組 適用于功率較大的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)適用于功率較大的感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 可選擇有利的節(jié)距以改善磁勢(shì)、電勢(shì)波形，可選擇有利的節(jié)距以改善磁勢(shì)、電勢(shì)波形， 使電機(jī)電氣性能好；使電機(jī)電

13、氣性能好； 端部排列方便；端部排列方便； 線圈尺寸相同，便于制造。線圈尺寸相同，便于制造。 缺點(diǎn)：絕緣材料多，嵌線麻煩缺點(diǎn)：絕緣材料多，嵌線麻煩 （三）單雙層繞組和（三）單雙層繞組和Y-混合繞組混合繞組 1、單雙層繞組：短距時(shí)，某些槽內(nèi)上下層導(dǎo)體屬于同一相，、單雙層繞組：短距時(shí)，某些槽內(nèi)上下層導(dǎo)體屬于同一相， 而某些槽內(nèi)上下層屬于不同相。把屬于同相上下層導(dǎo)體合起而某些槽內(nèi)上下層屬于不同相。把屬于同相上下層導(dǎo)體合起 來，用單層繞組代替，而不同相的仍保持原來的雙層，按同來，用單層繞組代替，而不同相的仍保持原來的雙層，按同 心式繞組端部形狀將端部連接起來。心式繞組端部形狀將端部連接起來。 2、Y-混

14、合繞組：把普通混合繞組：把普通60相帶三相繞組分成兩套三相帶三相繞組分成兩套三 相繞組；其空間相位互差相繞組；其空間相位互差30電角度，一套電角度，一套Y，一套，一套；電；電 流在時(shí)間相位上互差流在時(shí)間相位上互差30。 （四）繞組節(jié)距的選擇（四）繞組節(jié)距的選擇 雙層繞組雙層繞組 正常電機(jī)：正常電機(jī)： 6 5 y削弱削弱5、7次諧波次諧波 兩極電機(jī)：兩極電機(jī)： 3 2 y 便于嵌線，縮短端部長(zhǎng)度便于嵌線，縮短端部長(zhǎng)度 單層繞組：?jiǎn)螌永@組： 一般用整距一般用整距 分布系數(shù)：分布系數(shù)： 槽距電角 1 1 1 1 2 2 sin ) 2 sin( Z p q q Kd 短距系數(shù)：短距系數(shù)： 11 1

15、1 2 sin qm y K p 基波繞組系數(shù)：基波繞組系數(shù)： 111pddp KKK 三、每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)、每槽導(dǎo)體數(shù)計(jì)算三、每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)、每槽導(dǎo)體數(shù)計(jì)算 KW i KW i Im AD N I I D INm A 1 1 1 1 1 111 cos cos 線負(fù)荷 1 N 大小影響大小影響 A B、數(shù)值。數(shù)值。 1 N A B cos max T st Tst I ， 設(shè)計(jì)時(shí)常通過改動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)常通過改動(dòng) 1 N來取得若干不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。來取得若干不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。 每槽導(dǎo)體數(shù)：每槽導(dǎo)體數(shù)： 每相串聯(lián)匝數(shù) 雙層 單層 111 1 11 1 111 1 2 : : NNN N NN Z

16、 Nam N s s s 四、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的四、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的 確定確定 1、電密：、電密： 壽命和可靠性降低 降低成本節(jié)省材料 p A J c , 1 大、中、小型銅線電機(jī)：大、中、小型銅線電機(jī)： 266 1 /)105 . 6104(mAJ 對(duì)大型電機(jī)：參考極距對(duì)大型電機(jī)：參考極距的大小來選擇的大小來選擇 1 AJ （熱負(fù)荷）。（熱負(fù)荷）。 2、線規(guī)：、線規(guī)： 并聯(lián)支路數(shù) 導(dǎo)線并繞根數(shù) 定子額定相電流 1 1 1 111 1 1 a N I JNa I A t t c 3、并聯(lián)支路數(shù)：、并聯(lián)支路數(shù)： 雙層：雙層： 條件條件 1 2

17、 a p =整數(shù)，整數(shù)， pa2 max1 單層：?jiǎn)螌樱?paq paq max11 max11 2 奇數(shù) 偶數(shù) 小型電機(jī)：線徑小型電機(jī)：線徑8,68. 1 1 t NmmD根，極數(shù)少電機(jī)取較大根，極數(shù)少電機(jī)取較大 ； 大型電機(jī)：扁導(dǎo)線大型電機(jī)：扁導(dǎo)線 導(dǎo)線寬厚比導(dǎo)線寬厚比 )0 . 45 . 1 ( a b ，槽口、槽寬、槽高尺寸適當(dāng)；，槽口、槽寬、槽高尺寸適當(dāng)； 每根導(dǎo)線截面積每根導(dǎo)線截面積 15 2 mm 步驟：步驟： 計(jì)算導(dǎo)線截面計(jì)算導(dǎo)線截面 111 1 1 JNa I A t c 查標(biāo)準(zhǔn)線規(guī)表查標(biāo)準(zhǔn)線規(guī)表 選標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線選標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線 圓線直徑、扁線寬厚圓線直徑、扁線寬厚 五、五、定子沖片的

18、設(shè)計(jì)定子沖片的設(shè)計(jì) （一）槽形：（一）槽形：半閉口槽（梨形槽、梯形槽）半閉口槽（梨形槽、梯形槽） 半開口槽半開口槽 開口槽開口槽 （二）槽滿率：（二）槽滿率： 導(dǎo)線有規(guī)則排列所占的面積與槽有效面積之比。導(dǎo)線有規(guī)則排列所占的面積與槽有效面積之比。 槽絕緣所占面積 槽面積 槽有效面積 絕緣導(dǎo)線直徑 i s isef f ef st f A A AAA d S A dNN S)%8075(%100 2 11 )2()( )22()( 2 )( 2 2 21 112121 2 211121 rhiA brrhiA r hh br A si si ss 單層 雙層 （三）槽形尺寸的確定（三）槽形尺寸的確

19、定 考慮因素：考慮因素： 槽滿率槽滿率 f S 齒部和軛部磁密要適當(dāng)；齒部和軛部磁密要適當(dāng)； 齒部有足夠機(jī)械強(qiáng)度，軛部有齒部有足夠機(jī)械強(qiáng)度，軛部有 足夠剛度；足夠剛度； 槽形尺寸深寬比對(duì)電機(jī)參數(shù)的槽形尺寸深寬比對(duì)電機(jī)參數(shù)的 影響。影響。 1、半閉口槽、半閉口槽 假定一個(gè)齒距內(nèi)的氣隙磁通全部進(jìn)入齒內(nèi)，則定子齒寬假定一個(gè)齒距內(nèi)的氣隙磁通全部進(jìn)入齒內(nèi)，則定子齒寬 TB K Z D tt BK Bt b t Fe i tFe t )6 . 14 . 1 ( )(95. 0),(92.0 1 1 1 11 1 1 1 定子齒磁密 不涂漆涂漆鐵心疊壓系數(shù) 定子齒距 每極磁通經(jīng)齒部后分兩部分進(jìn)入軛部，定子軛

20、部計(jì)算高度每極磁通經(jīng)齒部后分兩部分進(jìn)入軛部，定子軛部計(jì)算高度 )68. 0( )5 . 11 . 1 ()( 2 11 1 1 pp tj jFe p j TBB BK B h 計(jì)算極弧系數(shù) 定子軛部磁密 槽口寬度：槽口寬度： 01 b 機(jī)械嵌線時(shí)，槽口還需適當(dāng)放寬。機(jī)械嵌線時(shí)，槽口還需適當(dāng)放寬。 =2.5-4.0mm，比線徑大，比線徑大1.2-1.6mm； 槽口高度：槽口高度： 01 h=0.52.0 mm 1 角：角： 30左右左右 根據(jù)估算和選用數(shù)據(jù)，作圖確定尺寸，核算槽滿率，必要調(diào)整根據(jù)估算和選用數(shù)據(jù)，作圖確定尺寸，核算槽滿率，必要調(diào)整 2、平行槽、平行槽 槽形尺寸和扁線尺寸及絕緣結(jié)構(gòu)

21、尺寸結(jié)合考慮，不須核算槽槽形尺寸和扁線尺寸及絕緣結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)合考慮，不須核算槽 滿率。滿率。 11 11 )5 . 55 . 3( )62. 045. 0( ss s bh tb 最后需核驗(yàn)齒部最小磁密最后需核驗(yàn)齒部最小磁密TBt0 . 2 max 10-4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 一、一、籠型轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算籠型轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算 （一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇及定轉(zhuǎn)子槽配合問題（一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇及定轉(zhuǎn)子槽配合問題 1、槽配合對(duì)附加損耗的影響、槽配合對(duì)附加損耗的影響 2、槽配合對(duì)異步附加轉(zhuǎn)矩的影響、槽配合對(duì)異步附加轉(zhuǎn)矩的影響 3、槽配合對(duì)同步附加轉(zhuǎn)矩的影響、槽配合對(duì)同步附加轉(zhuǎn)矩的影響 4、

22、槽配合對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響、槽配合對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響 5、感應(yīng)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子槽配合的選擇、感應(yīng)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子槽配合的選擇 原則：原則： 為減小附加損耗，應(yīng)采用少槽近槽配合；為減小附加損耗，應(yīng)采用少槽近槽配合； 為避免起動(dòng)過程中較強(qiáng)的異步附加損耗，使為避免起動(dòng)過程中較強(qiáng)的異步附加損耗，使 ； 為避免起動(dòng)過程中較強(qiáng)的同步附加損耗、振動(dòng)和噪為避免起動(dòng)過程中較強(qiáng)的同步附加損耗、振動(dòng)和噪 聲，應(yīng)避免（表聲，應(yīng)避免（表10-7）中的槽配合。）中的槽配合。 （二）轉(zhuǎn)子槽形的選擇和槽形尺寸的確定（二）轉(zhuǎn)子槽形的選擇和槽形尺寸的確定 1、轉(zhuǎn)子槽形、轉(zhuǎn)子槽形 鑄鋁轉(zhuǎn)子：鑄鋁轉(zhuǎn)子： 平行齒平行齒 平行槽平行槽 凸形槽凸形

23、槽 刀形槽刀形槽 閉口槽閉口槽 雙籠轉(zhuǎn)子槽雙籠轉(zhuǎn)子槽 梯形槽梯形槽 銅條轉(zhuǎn)子：銅條轉(zhuǎn)子： 半閉口平行槽半閉口平行槽 2、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定 影響：影響：,cos, 2maxCustst pSSTTTI曲線形狀 其中對(duì)其中對(duì)STTI stst , max關(guān)系最密切關(guān)系最密切 籠型轉(zhuǎn)子尺寸的確定另須著重考慮起動(dòng)性能的要求。籠型轉(zhuǎn)子尺寸的確定另須著重考慮起動(dòng)性能的要求。 對(duì)于鑄鋁轉(zhuǎn)子，槽面積和鋁條面積認(rèn)為相等，先估算轉(zhuǎn)對(duì)于鑄鋁轉(zhuǎn)子，槽面積和鋁條面積認(rèn)為相等，先估算轉(zhuǎn) 子導(dǎo)條電流子導(dǎo)條電流 2 I 有關(guān)與引入的系數(shù) 考慮轉(zhuǎn)子電流相位不同 cos, 222 111 12 I dp d

24、p I K KNm KNm IKI B B dp I dp J I A Z KN IKI KZNm 2 2 11 12 2222 : 3 1 導(dǎo)條截面積 對(duì)于中小型鑄鋁轉(zhuǎn)子：對(duì)于中小型鑄鋁轉(zhuǎn)子： 266 /)105 . 4100 . 2(mAJB , , 2 2 CuB Bst B pSJ JRT J 則太大 不能太小不能太小為了足夠 槽形：槽面積初定后，進(jìn)一步確定尺寸槽形：槽面積初定后，進(jìn)一步確定尺寸 TB TB j t 0 . 1 60. 125. 1 2 2 槽口部分尺寸可參考相近規(guī)格的電機(jī)來決定。槽口部分尺寸可參考相近規(guī)格的電機(jī)來決定。 3、端環(huán)的設(shè)計(jì)、端環(huán)的設(shè)計(jì) 端環(huán)電流：端環(huán)電流：

25、 p Z I Z p IIR 2 sin2 1 2 2 2 2 端環(huán)面積：端環(huán)面積： BR R R R JJ J I A)8 . 045. 0(端環(huán)電密 端環(huán)外徑：端環(huán)外徑： 比轉(zhuǎn)子外徑?。ū绒D(zhuǎn)子外徑小（38）mm （以便鑄鋁模定位）（以便鑄鋁模定位） 端環(huán)內(nèi)徑：端環(huán)內(nèi)徑： 略小于轉(zhuǎn)子槽底所在圓直徑略小于轉(zhuǎn)子槽底所在圓直徑 端環(huán)厚度：端環(huán)厚度： 按所需截面積按所需截面積 并考慮加工工藝要求決定并考慮加工工藝要求決定 二、二、繞線轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算繞線轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算 （一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇（一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇 為了減少噪聲和振動(dòng)，一般采用整數(shù)槽繞組。為了減少噪聲和振動(dòng)，一般采用整數(shù)槽繞組。 為了減少附

26、加損耗，考慮轉(zhuǎn)子開路電壓的控制數(shù)字，槽數(shù)不宜為了減少附加損耗，考慮轉(zhuǎn)子開路電壓的控制數(shù)字，槽數(shù)不宜 太多，太多， 。 當(dāng)采用分?jǐn)?shù)槽當(dāng)采用分?jǐn)?shù)槽 )( 2 d c bq 時(shí)，宜選取時(shí)，宜選取 2d 的分?jǐn)?shù)槽。的分?jǐn)?shù)槽。 （二）轉(zhuǎn)子繞組的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法（二）轉(zhuǎn)子繞組的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法 1、功率較小的電機(jī)、功率較小的電機(jī) 一般用圓導(dǎo)線一根或數(shù)根做成單層多匝繞組；一般用圓導(dǎo)線一根或數(shù)根做成單層多匝繞組； 轉(zhuǎn)子槽形：平行齒的半閉口槽轉(zhuǎn)子槽形：平行齒的半閉口槽 每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)：每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)： 2 11 10 20 2 dp dp K KN E E N 空載定子相電勢(shì) 轉(zhuǎn)子靜止時(shí)開路相電勢(shì) 轉(zhuǎn)子基波繞組系數(shù)

27、 10 20 * * 1 * 0 2010 )1 ( E EXI KUE m dpN 2、功率較大電機(jī)和中型電機(jī)功率較大電機(jī)和中型電機(jī) 采用雙層整距波繞組采用雙層整距波繞組 （省去極間邊線，使轉(zhuǎn)子易達(dá)平（省去極間邊線，使轉(zhuǎn)子易達(dá)平 衡）衡） 轉(zhuǎn)子槽形：半閉口的平行槽轉(zhuǎn)子槽形：半閉口的平行槽 結(jié)構(gòu)：每個(gè)線圈做成一匝，繞組系由半繞組元件組成，元結(jié)構(gòu)：每個(gè)線圈做成一匝，繞組系由半繞組元件組成，元 件采用扁線彎制，僅一端預(yù)先成型；除末端外，導(dǎo)線全長(zhǎng)件采用扁線彎制，僅一端預(yù)先成型；除末端外，導(dǎo)線全長(zhǎng) 預(yù)先絕緣，嵌線由槽一端穿入，再?gòu)澬味私?，最后用頭套預(yù)先絕緣，嵌線由槽一端穿入，再?gòu)澬味私?，最后用頭套 將

28、半繞組元件將半繞組元件“端接端接”部分聯(lián)接，再經(jīng)焊接便成。部分聯(lián)接，再經(jīng)焊接便成。 轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組： Y或或 2 2 a 則：則： 轉(zhuǎn)子每槽導(dǎo)體數(shù) 2 22 22 2s s N am NZ N 11 22 202 dp dp N KN KN UEN 核算空載轉(zhuǎn)子相電勢(shì)或集電環(huán)開路電壓核算空載轉(zhuǎn)子相電勢(shì)或集電環(huán)開路電壓 估算估算 xKNm KNm IKI dp dp I 222 221 12 導(dǎo)體截面積導(dǎo)體截面積 266 2 22 2 2 /)105 . 6105 . 4(mAJ Ja I Ac 選線規(guī)選線規(guī)校驗(yàn)校驗(yàn) 22,jt BB 10-5 工作性能的計(jì)算工作性能的計(jì)算 較準(zhǔn)確較準(zhǔn)確型等

29、效電路型等效電路 簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路 （略去（略去 * 2 1 * 2 * 1 * 1 ,I I RXR m ） 校正系數(shù)：校正系數(shù)： * * 1 * * 1 1 11 mm X X Z Z 工作性能計(jì)算：工作性能計(jì)算： N I N cos N N S max T 、 、 一、定子電流一、定子電流 1 I的計(jì)算的計(jì)算 2* 1 2* 1 * 1QP III 由簡(jiǎn)化可知：定轉(zhuǎn)子有功分量相等由簡(jiǎn)化可知：定轉(zhuǎn)子有功分量相等 定轉(zhuǎn)子電流無功分量：定轉(zhuǎn)子電流無功分量： * * 1mXQ III 值額定負(fù)載磁化電流標(biāo)么 分量標(biāo)么值額定負(fù)載轉(zhuǎn)子電流無功 * * m X I I 定子電流有功分量：定子電流有功分

30、量： 先假定一個(gè) 1 )( 1 2 11 * 1 NN N KW P P P P Um Um I I I 轉(zhuǎn)子電流無功分量：轉(zhuǎn)子電流無功分量： *1 2* 1 2* 1 *1 2 * 2 * *1 * 22 * 2 * )(sinXIIXI Z X III QPX * 2 * * 1 * 2 * 11 *1*1 1 )( I ZZ XXXXX 負(fù)載支路總阻抗 負(fù)載支路總電抗 整理得：整理得： 2 * 1 * 1 * 1 * 1 * )(1 P X PX I I IXI 求解此二次代數(shù)方程，采用近似計(jì)算法求解此二次代數(shù)方程，采用近似計(jì)算法迭代法，忽略高次項(xiàng)迭代法，忽略高次項(xiàng) 2 * 1 * 1

31、2 * 1 * 1 * )(1 PPX IXIXI 在假定效率在假定效率 N N KWKW Um P IIIII 1 * 11 * 1 二、功率因數(shù)二、功率因數(shù)cos的計(jì)算的計(jì)算 2 * 1 2 * 1 * 1 * 1 * 1 cos QP PP II I I I 調(diào)整方法：調(diào)整方法： 若若 cos 太低：太低： QtiSm IlDNBAI, 112 QsX IXhbbI , 21 三、效率三、效率 的計(jì)算的計(jì)算 * 2 * 1 * * * * 1 * %100) 1 1 (%100)1 ( FefwsCuCu N pppppp p p P p %5 5 誤差不符與 提高效率、減小損耗的主要措

32、施：提高效率、減小損耗的主要措施： 選用合適槽配合，設(shè)計(jì)新型繞組以降低諧波引起的附加損耗；選用合適槽配合，設(shè)計(jì)新型繞組以降低諧波引起的附加損耗； 改進(jìn)加工工藝，設(shè)計(jì)高效風(fēng)扇。改進(jìn)加工工藝，設(shè)計(jì)高效風(fēng)扇。 四、額定轉(zhuǎn)差率四、額定轉(zhuǎn)差率 N S的計(jì)算的計(jì)算 * 2 * 2 * * 2 1 sfwCu Cu em Cu N ppp p p p S 生產(chǎn)實(shí)踐中，分母加上鐵心中附加損耗一項(xiàng)，大小等于生產(chǎn)實(shí)踐中，分母加上鐵心中附加損耗一項(xiàng)，大小等于 )( * FejFetFe ppp 五、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)五、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) max T )(2 1)1 (2 )(4 )1 (2 )(4 1 2 * 2 1 * *

33、 1 1 22 11 2 1 * 1 22 11 2 1 1 XRR S IpUm Sf XRRf pUm T T T Sf IpUm T XRRf pUm T N KWN NN N m m N KWN N N m 時(shí) 影響影響 * m T最大的主要因素是：最大的主要因素是： B A XX * 調(diào)整調(diào)整 BA,及槽形。及槽形。 10-6 起動(dòng)性能的計(jì)算起動(dòng)性能的計(jì)算 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的兩個(gè)顯著特點(diǎn)：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的兩個(gè)顯著特點(diǎn)： 起動(dòng)電流起動(dòng)電流 st I 大，使定轉(zhuǎn)子漏磁路高度飽和；大，使定轉(zhuǎn)子漏磁路高度飽和； 轉(zhuǎn)子電流頻率等于電源頻率（轉(zhuǎn)子電流頻率等于電源頻率（ 12 ff 高很多，使導(dǎo)

34、條電流產(chǎn)生集膚效應(yīng)。高很多，使導(dǎo)條電流產(chǎn)生集膚效應(yīng)。 ），比運(yùn)行時(shí)），比運(yùn)行時(shí) 一、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)漏磁路飽和效應(yīng)對(duì)漏抗的影響一、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)漏磁路飽和效應(yīng)對(duì)漏抗的影響 1、漏磁路飽和效應(yīng)：、漏磁路飽和效應(yīng)： 起動(dòng)瞬間，電機(jī)處于短路狀態(tài)，定、轉(zhuǎn)子電流大大增加。由起動(dòng)瞬間，電機(jī)處于短路狀態(tài)，定、轉(zhuǎn)子電流大大增加。由 于定轉(zhuǎn)子繞組磁勢(shì)正比于電流，所以磁勢(shì)大為增加，以致漏于定轉(zhuǎn)子繞組磁勢(shì)正比于電流，所以磁勢(shì)大為增加，以致漏 磁路鐵心高度飽和。磁路鐵心高度飽和。 2、漏磁路飽和的影響：、漏磁路飽和的影響： 轉(zhuǎn)子漏抗減小轉(zhuǎn)子漏抗減小 （只在槽漏抗（只在槽漏抗 s X、諧波漏抗、諧波漏抗 X 和斜槽漏

35、抗和斜槽漏抗 sk X中考慮）中考慮） 3、計(jì)算：、計(jì)算： 起動(dòng)電流假定值：起動(dòng)電流假定值： 與定子槽形有關(guān) 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) )5 . 35 . 2( )2 . 26 . 1 ()5 . 35 . 2( * mKWmst TITI 定子每槽磁勢(shì)幅值：定子每槽磁勢(shì)幅值： 考慮槽口節(jié)距漏抗系數(shù) 111 1 1 2 UUs st s KKN a I F 轉(zhuǎn)子每槽磁勢(shì)幅值：轉(zhuǎn)子每槽磁勢(shì)幅值： 1:22 22222 sstssts NINIF籠型轉(zhuǎn)子 根據(jù)繞組計(jì)算，忽略磁化電流，取根據(jù)繞組計(jì)算，忽略磁化電流，取 stst II2，則，則 2 1111 2 2 Z KKNm IF ddp sts 起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生

36、漏磁的定轉(zhuǎn)子槽磁勢(shì)平均值起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生漏磁的定轉(zhuǎn)子槽磁勢(shì)平均值 0 2 1 1 2 11 1 1 021 1)(707. 0 1)( 2 1 Z Z KKK a N I FFF pdU s st ssst 式中，式中， 0 1近似修正前面假定近似修正前面假定 21 II 所帶來的誤差。所帶來的誤差。 該漏磁通經(jīng)過齒頂鐵心和兩個(gè)氣隙。忽略鐵心部分磁阻，則該漏磁通經(jīng)過齒頂鐵心和兩個(gè)氣隙。忽略鐵心部分磁阻，則 st F 全部落在氣隙部分，則有虛擬磁密全部落在氣隙部分，則有虛擬磁密 L st L F B 2 0 引入起動(dòng)時(shí)漏磁飽和系數(shù)引入起動(dòng)時(shí)漏磁飽和系數(shù) 1 虛擬磁密 實(shí)際磁密 總磁勢(shì) 氣隙磁勢(shì) Z K

37、 （ L B，越飽和，越飽和， F比例越小，比例越小， X） 起動(dòng)時(shí)定轉(zhuǎn)子諧波漏抗：起動(dòng)時(shí)定轉(zhuǎn)子諧波漏抗： * 1 * 1 )( XKstX Z * 2 * 2 )( XKstX Z 起動(dòng)時(shí)斜槽漏抗：起動(dòng)時(shí)斜槽漏抗： * )( skZsk XKstX 對(duì)于漏抗的減小，等效看作是定轉(zhuǎn)子槽口寬度加大計(jì)算。對(duì)于漏抗的減小，等效看作是定轉(zhuǎn)子槽口寬度加大計(jì)算。 槽口寬度：槽口寬度： s Cbb 00 齒頂寬度：齒頂寬度： )()( 00s Cbtbt )(1 )( 0 0 齒頂寬度之比 bt C bt Cbt K ss Z 漏磁路飽和引起的定轉(zhuǎn)子齒頂寬度減少為：漏磁路飽和引起的定轉(zhuǎn)子齒頂寬度減少為： )

38、1)( )1)( 0222 0111 Zs Zs KbtC KbtC 由于齒頂寬度減小，起動(dòng)時(shí)槽口比漏磁導(dǎo)分別減少由于齒頂寬度減小，起動(dòng)時(shí)槽口比漏磁導(dǎo)分別減少 U 如：開口槽如：開口槽)( 00 0 0 0 0 0 s s s U Cb C b h Cb h b h 半閉口槽半閉口槽 ) 5 . 1 ( 58. 0 00 10 s s U Cb C b hh 起動(dòng)時(shí)定子槽比漏磁導(dǎo)：起動(dòng)時(shí)定子槽比漏磁導(dǎo)： 111111 )()( LLUUUs KKst 11,LU KK定子繞組節(jié)距漏抗系數(shù)定子繞組節(jié)距漏抗系數(shù) 起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)：起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)： 2222 )()( LXUUs Kst

39、X K考慮集膚對(duì)比漏磁導(dǎo)減小系數(shù)考慮集膚對(duì)比漏磁導(dǎo)減小系數(shù) 起動(dòng)時(shí)定轉(zhuǎn)子槽漏抗：起動(dòng)時(shí)定轉(zhuǎn)子槽漏抗： 1 * 1 1 1 * )( )(s s s sX st stX 2 * 2 2 2 * )( )(s s s sX st stX 起動(dòng)時(shí)定轉(zhuǎn)子漏抗和總漏抗：起動(dòng)時(shí)定轉(zhuǎn)子漏抗和總漏抗： 1 * 1 * 1 * 1 * )()()(EsXstXstXstX )()()()( * 2 * 2 * 2 * 2 * stXXstXstXstX sk Es )()()(2 * 1 * stXstXstX 二、集膚效應(yīng)及其對(duì)轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響二、集膚效應(yīng)及其對(duì)轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響 1、集膚效應(yīng)：、集膚效應(yīng)： 槽內(nèi)導(dǎo)

40、體有效高度槽內(nèi)導(dǎo)體有效高度 ststs ITXR, 導(dǎo)條材料電阻率有關(guān)與轉(zhuǎn)子槽形尺寸 槽漏抗減小系數(shù) 電阻增加系數(shù) , 2 f K K X F 2、 起動(dòng)時(shí)考慮集膚效應(yīng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對(duì)高度起動(dòng)時(shí)考慮集膚效應(yīng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對(duì)高度 轉(zhuǎn)子電流頻率 導(dǎo)條電阻率 轉(zhuǎn)子槽寬 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條寬度 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條實(shí)際高度 f b b h f b b h B s B B Bs B B 2 * 2 3 10987. 1 以梯形槽為例：以梯形槽為例： 令轉(zhuǎn)子導(dǎo)條高度令轉(zhuǎn)子導(dǎo)條高度 ，導(dǎo)條電阻等效長(zhǎng)度，導(dǎo)條電阻等效長(zhǎng)度 ，槽漏抗等效高度，槽漏抗等效高度 槽漏抗 集膚時(shí)導(dǎo)條槽漏抗 導(dǎo)條直流電阻 集膚時(shí)導(dǎo)條交流電阻 磁 電 0 0 0 0 1 X X h h X X KAX R R h h R R K A R B pr Xs pr B F 轉(zhuǎn)子端環(huán)電阻 電流均勻分布導(dǎo)條電阻 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條長(zhǎng)度 轉(zhuǎn)子