圓柱型電樞永磁直流微型電動機電磁設計1要點

1、圓柱型電樞永磁直流微型電動機電磁設計目錄1 簡述1.1主要特性1.2常用永磁材料特點1.3設計要點1.4常用公式電磁設計中的主要問題2.1主要尺寸2.2永磁體結構形式和確定永磁體尺寸的原則2.3電樞設計2.4定子設計2.5磁路計算2.6工作特性計算設計舉例圓柱型電樞永磁直流微型電動機電磁設計計算1簡述永磁直流微型電動機是指永磁材料（或加上鐵磁材料）制成磁極，以建立電動機所需的激磁磁場的一類精密直流微型電動機。該類電動機結構簡單，體積小，出力大，效率高，用銅量少；若用高矯頑力永磁材料（如鐵氧體、稀土永磁等）制造的直流微型電動機還具有換向性能好，壽命長等優(yōu)點。該類電動機與普通的他激或者并激的電磁式

2、直流電動機一樣具有下垂的機械特性（或稱為轉矩一轉速特性）和線性的調節(jié)特性（或稱為電壓一轉速特性），調速范圍廣，便于控制。所以，常用于要求啟動轉矩高、轉速范圍變化大的場合；也常用于以蓄電池或干電池為電源的場合，例如，在汽車中用于驅動風扇、雨刮器、坐椅、門窗等等。1.1主要特性（1）機械特性機械特性是指當加到電動機兩端的電壓一定時，轉速隨著轉矩的變化而變化的特性曲線。每一個電壓對應著一條特性曲線。此特性曲線在理論上是一條下垂的直線，即隨著轉矩（橫坐標）的增大，轉速隨著成正比例降低（縱坐標）。如圖1所示。（2）調節(jié)特性調節(jié)特性是指當加到電動機轉軸上的負載轉矩一定時，轉速隨著加到電樞兩端的電壓的變化而

3、變化的特性曲線。每一個負載轉矩對應著一條特性曲線。此特性曲線在理論上是一條直線，即隨著電壓（橫坐標）的增大，轉速隨著成正比例升高（縱坐標）。如圖2所示（3）帶上穩(wěn)速器后作為穩(wěn)速永磁直流微型電動機的轉速穩(wěn)定性（穩(wěn)速品質）穩(wěn)速永磁直流微型電動機的功能是，當加到電樞兩端的電壓在容許的范圍內變化時，以及加到電動機轉軸上的負載轉矩在容許的范圍內變化時，電動機的轉速應保持恒定。分下列三種情況：a）電樞電壓恒定，負載轉矩變化時，轉速的穩(wěn)定性用百分數來表示。即定義為：1/2額定負載轉矩時轉速與額定負載轉矩時轉速之差對額定負載轉矩時轉速之比的百分數，稱為電壓一定時的轉速穩(wěn)速度，用心表示。K1=（n/2一聽）/n

4、Nx100%式中，nN額定負載轉矩時轉速；n1/21/2額定負載轉矩時轉速。心一般在1.5%-3%的范圍內。b）負載轉矩恒定，電樞電壓變化時，轉速的穩(wěn)定性用百分數來表示。即定義為：電壓自最大使用電壓降低到最小使用電壓時兩個轉速之差對最小使用電壓的轉速之比的百分數，稱為轉矩一定時的轉速穩(wěn)速度，用K2表示。K2=（nVmaxnVmin）/nVminX100%式中,nVmax一最大使用電壓時的轉速；nVmin一最小使用電壓的轉速；K2一般在1.5%-3%的范圍內。c）加到電樞兩端的電壓以及加到電動機轉軸上的負載轉矩在容許的范圍內變化時轉速的穩(wěn)定性用百分數來表示。即定義為：1/2額定負載轉矩時最大使用

5、電壓下轉速與額定負載轉矩時最小使用電壓下轉速之差同額定負載轉矩時最小使用電壓下轉速之比的百分數，稱為綜合轉速穩(wěn)速度，用K3表示。K3=（ni/2VmaxnNVmix）/nNVminX100%式中,ni/2Vmax1/2額定負載轉矩時最大使用電壓下轉速nNvmax額定負載轉矩時最小使用電壓下轉速K3一般在2%-5%的范圍內。必須指出的是，電動機所達到的上述轉速穩(wěn)定度范圍是在穩(wěn)速器（例如，離心式穩(wěn)速器）作為電動機的一個部件同電動機組裝成一個整體的場合下的轉速穩(wěn)定度范圍。若要求轉速穩(wěn)定度更高。例如，達到0.5%0.1%范圍，應當采用電子穩(wěn)速電路技術，使用單獨穩(wěn)速器，比如，用頻率發(fā)生器作為電動機速度反

6、饋的穩(wěn)速控制，采用F/V變換和PWM等控制技術，實現對電動機起停、正反轉和穩(wěn)速控制。還可以采用鎖頻鎖相技術，實現更高的轉速穩(wěn)定度，如，可達0.02%。（4）啟動轉矩倍數在額定電樞電壓下，啟動轉矩與額定轉矩之比，稱為啟動轉矩倍數。一般為4-6倍。當為自動化裝置的執(zhí)行元件一伺服電動機時，一般還應具有如下性能：a）快速響應，即機電時間常數要小；b）控制靈敏，在低信號下啟動性能好，控制信號死區(qū)小，即啟動電壓小。1.2常用永磁材料特點1）鐵氧體（Ferrite）永磁鐵氧體永磁分各向同性和各向異性兩種。由于不含鐐、鉆等貴金屬，因此，成本低、價格低廉。它的剩余磁感應強度Br較低，矯頑力Hc比較高，不易退磁。

7、由于它的矯頑力比較高，而且退磁曲線為一直線，因此，用它設計制造的電機可以不進行穩(wěn)磁處理。它的溫度系數比較大，溫度穩(wěn)定性差。但是，矯頑力隨著溫度的升高而增大，隨著溫度的降低而減小，也即矯頑力的溫度系數為正值，這點很特別。在00C以下溫度使用時要注意它的磁性能的變化，若設計不合理，在低溫下可能產生不可逆的去磁。此外，鐵氧體永磁硬而且脆；加工性能比較差，它又不導電，不能電加工，僅能切片及磨加工。鐵氧體永磁主要性能如表1所示。2）鋁鐐鉆（AlNiCo）永磁鋁鐐鉆永磁分各向同性和各向異性兩種。由于含鉆、鐐等貴金屬，因此，價格比鐵氧體永磁貴。它的剩余磁感應強度Br高，但，矯頑力Hc低，很容易退磁，總是采用

8、裝配后充磁或者充磁后在保磁（用磁短路工具）情況下裝配電機，而且退磁曲線是非線性的，因此，用它設計制造的電機應該進行穩(wěn)磁處理。它的溫度系數小，溫度穩(wěn)定性很好，此外，鋁鐐鉆永磁硬而脆，僅能進行磨削和電加工。鋁鐐鉆永磁主要性能如表2所示。3）稀土鉆永磁（SmCOs、Sm2Co17等）稀土鉆永磁的剩余磁感應強度Br和矯頑力Hc都很高，Br接近鋁鐐鉆永磁的Br值，Hc值約為鐵氧體永磁的3倍。而且退磁曲線基本上是一條直線，用它設計制造的電機可以不進行穩(wěn)磁處理。它的溫度系數比鋁鉆鐐永磁稍高，但比鐵氧體永磁低的多，因此，在高溫下使用不怕退磁，磁性能穩(wěn)定。此種永磁硬而脆，加工性能很差，僅能用磨削和電加工。此外，

9、此種永磁由于貴金屬鉆的含量大，因此，價格很貴，是永磁體中最貴的一種。稀土鉆永磁的主要性能如表3所示。4）鉉鐵硼（NdFeB）永磁鉉鐵硼永磁是被稱為“磁王”的第三代稀土永磁。剩余磁感應強度Br、矯頑力Hc和最大磁能積（BH）max都很高。Br值一般為1.021.25T,最高可達1.48T,是鐵氧體永磁的3-4倍，是鋁鐐鉆和稀土永磁的體的1-1.5倍；Hc值一般為760-920KA/m,內稟矯頑力mHc值一般為880-1680KA/m,最高可達2240KA/m,是鐵氧體永磁的5-10倍，是鋁鉆鐐永磁的5-15倍，是稀土鉆永磁的1.5倍;最大磁能積（BH）max值可達320J/m3,是鐵氧體永磁的1

10、0倍，是鋁鐐鉆永磁的5-8倍，是稀土鉆永磁1.5倍。它的退磁曲線是一條直線，用它設計的電動機不用進行穩(wěn)磁處理。它的價格雖然比稀土鉆永磁便宜得多，但也是鐵氧體永磁的10倍左右價格。它的居里溫度較低，溫度系數較高，熱穩(wěn)定性較差。另外，它含有大量的鐵元素，因此，容易被氧化、銹蝕，需要進行表面處理，如采用電鍍或噴漆或沉積等方法進行表面處理。鉉鐵硼永磁的加工性能比稀土鉆永磁加工性能要好一些，一般采用電加工，也可采用切片和磨削加工。鉉鐵硼永磁的主要性能如表4所示。5）鉉鐵硼永磁同其他永磁相比較a）與鐵氧體相比較優(yōu)點：設計制造的電機體積小、重量輕、出力大、效率高。在電機體積或重量相同的情況下，電機額定輸出功

11、率可提高30%-50%,甚至可提高100%;在相同的額定輸出功率條件下，電機的體積或重量減小三分之一左右。電機用鐵和用銅量可大幅度減少，一般減少40%左右，同時電機效率提高10%-15%。缺點：價格偏高；溫度系數大；有銹蝕問題。但是，這些缺點隨著今后技術的發(fā)展和推廣應用將會得到克服。b）與鋁鐐鉆永磁比較鋁鐐鉆永磁優(yōu)點是，溫度系數小、居里溫度高、熱穩(wěn)定性好、抗氧化能力強和耐腐蝕性好、加工性能好，在軍用精密電機中應用有重要地位。鋁鐐鉆永磁缺點是，矯頑力低、退磁曲線非線性、抗退磁能力差、須考慮可能遇到的最大去磁情況來進行磁穩(wěn)定處理且需消耗大量戰(zhàn)略（鉆）。與其相比鉉鐵硼永磁優(yōu)點是，矯頑力高十幾倍、抗退

12、磁能力強、不需要進行穩(wěn)磁處理且最大磁能積高5倍以上；但鋁鐵硼缺點是，溫度系數高、居里溫度較低、熱穩(wěn)定性差。c）與稀土鉆永磁比較稀土鉆永磁和鉉鐵硼永磁一樣，在磁性能上都非常優(yōu)越兼有鐵氧體永磁和鋁鐐鉆永磁的優(yōu)點。但與鉉鐵硼永磁相比，價格約貴4倍左右且加工性能差，更易碎裂。不過，稀土鉆永磁熱穩(wěn)定性好，抗氧化能力強和耐腐蝕性好，因此，稀土鉆永磁在軍用電機中得到一定的應用。1.3設計要點1）合理選用永磁材料和磁極結構形式。2）正確確定永磁體尺寸和工作點。3）在磁路設計時必須滿足下列條件：要有足夠的磁勢用來克服包括氣隙在內的磁路中的磁阻，并能在氣隙中建立所需要的磁場，包括磁場分布形狀和磁通量。4）以效率為

13、主的電樞設計應按照不同的槽形，選擇好齒寬與齒距之間的比值以及槽深（或齒高）與電樞鐵心外徑之間的比值。槽形一般用“圓”梨形（半圓槽頂）“或”方梨形（梯形槽頂），對于極小容量電動機用圓形。方梨形比圓梨形的槽面積要增大5-10%。因此，下面均用方梨形槽進行設計計算。5）考慮到永磁體的性能會隨著供應廠家的不同，供應批次的不同，而有波動，甚至同一批次的但不同爐號的永磁體其性能也有波動。為使每批電機性能有較好的一致性，應根據永磁體進廠檢驗的實際性能，在生產中允許臨時調整電樞繞組的設計。6）合理選擇換向器材料和電刷材料。7）采用塑料換向器?？蛇x用換向器專業(yè)生產廠生產的換向器。8）應控制好換向區(qū)寬度和換向元件

14、電勢在允許的范圍內。9）以伺服性能為主設計時，為了改善啟動性能，降低啟動電壓，一般在電樞鐵心上扭斜一個槽距。10）以伺服性能為主的電樞鐵心設計，要著重考慮為了獲得快速響應，減小機電時間常數，應該減小轉子的轉動慣量，所以要設計細長的電樞。電樞外徑定了以后，為了能產生最大的起動轉矩（也即堵轉轉矩），應選擇好齒寬與齒距以及槽深（或齒高）與電樞外徑之間的比值。1.4常用公式1)輸入功率Pl=UaIa，瓦(W),式中，Ua一電樞電壓，伏(V),Ia電樞電流,安(A)2) 輸出功率P2=(T2n/0.975)x10-5,瓦(W),式中，丁2輸出轉矩，克/厘米(gf-cm)3) 電磁功率Pem=EaI,瓦(

15、W),Ea一電樞反電勢，伏(V)4) 電勢反電勢Ea=(PNa/60a)4)anx10-8=Ken,伏，式中，Ke=(PNa4)a/60a)X10-8,伏/轉/分(V/r/min),Ke為反電勢系數，它等于轉速為1轉/分時的反電勢；電樞總導體數；p一極對數；a一電樞繞組并聯支路對數；4)a一每極有效磁通(或稱主磁通)，馬克斯威爾(Mx)5) 轉速n=Ea/ke=(Ua-Iara-Ub)/ke,轉/分(r/min),式中，ra一電樞繞組電阻，歐(Q)；Ub對電刷壓降，伏(V)6) 轉矩電磁Tem=(PNa/2兀)aIax105/9.81=(PNaa/2兀)x(105/9.81)Ia=kTIa,克

16、厘米(gf-cm)式中，kT=(PNaa/2兀a)x(105/9.81)，克厘米/安(gf-cm/A)kT為電磁轉矩系數，它等于電樞電流為1安時的電磁轉矩7) 機電時間常數tj=Jraj/kekT,秒(s),式中，J一轉子轉動慣量，克厘米秒2(gf-cm-s2);raj一電樞電阻(包括電刷接觸電阻)，歐(Q);ke的單位為伏/弧度/秒(V/rad/s)8) 單位換算a) 轉矩：T(gfcm)=Tx9.81x10-5(Nm)或T(Nm)=Tx105/9.81(gfcm)轉矩系數：kT(gf-cm/A)=ktx9.81x10-5(N-m/A)或kT(N-m/A)=ktx105/9.81(gf-cm

17、/A)b) 反電勢系數：ke(V/r/min)=kex60/2兀(V/rad/s)或ke(V/rad/s)=kex2兀/60(V/r/min)c) 磁感應強度(磁通密度)：B(Gs)=Bx10-4(T或wb/m2)或B(T或wb/m2)=Bx104(Gs)磁場強度：H(Oe)=1/0.4兀(A/cm)=0.796(A/cm)=102/0.4兀(A/m)=7.96x10(A/m)=10-1/0.4%(kA/m)=0.0796(kA/m)或H(A/cm)=0.4兀H(Oe)=1.256H(Oe)H(A/m)=0.4%x10-2H(Oe)=0.01256H(Oe)H(kA/m)=0.4兀x10H(O

18、e)=12.56H(Oe)磁通量：(Mx)=x10-8(wb)或(wb)=x108(Mx)2電磁設計計算中的主要問題2.1主要尺寸主要尺寸是指電樞鐵心外徑Da、電樞鐵心長度La和氣隙長度S,其中Da和La同電動機的電磁負荷有密切關系。1）電負荷（沿電樞外圓單位長度上的安匝數）A=IaNa/（2兀aDa）,A/cm,Da的單位為cm2）磁負荷（氣隙磁通密度）B8=/（aptp5）,Gs式中，中a的單位為Mx;L8一電樞計算長度，cm;tp一極距且cp=兀Da/2P,cm;ap一計算極弧系數，一般ap=0.60.72,轉速高時選較小值，可以改善換向。3）對于E級絕緣和連續(xù)工作制的電動機A值范圍按表

19、5選取，轉速高于3000轉/分時，適當選取偏低值；對于短時工作制的電動機可比表5選取的值增大60-100%;對于A級絕緣應相應降低25-30%;對于B級絕緣應相應增大25-30%。表5額定轉矩（gf-cm）25及以下25-5050-7575-100100-150150-250A(A/cm)30-4540-5042-5545-6050-6554-70續(xù)表5額定轉矩（gf-cm）250-450450-600600-800800-2000200020000A(A/cm)60-7365-7568-8270-8875-954）B8值范圍鋁鐐鉆永磁取B8=(0.5-0.7)Br;高轉速時取低值。鐵氧體永磁

20、取B8=（0.6-0.8）Br;稀土（稀土鉆、鉉鐵硼）永磁取B8=（0.85-0.95）Br5）確定主要尺寸6.24Tem103em,厘米對于以效率為主設計電動機，按下式計算電樞外徑（即電樞沖片外徑）Da=3:出、A對于以伺服性能為主設計電動機，按下式計算電樞外徑:1J5Da=另，厘米皈10式中，入=LJDa,其值范圍為：0.81.6,以效率為主設計時選取偏小值，以伺服性能為主設計時選取偏大值。同一機座號可安排兩種或三種鐵心長度，必要時可以超出此范圍。例如，汽車電風扇電機入值較小，有的可達0.2。9.3(km-1)P2j5J=;勺05，克厘米k一與轉子平均比重等有關的系數，它隨入的不同取不同值

21、。在入=0.81.6時k=68,入大時取小值。Km一電動機啟動轉矩倍數，按表6選取。表6nN(r/min)3000及以下3000-60006000-9000P2N/nN(w/r/min)X10-4101020301010203010102030-203040203040203040km2344.534.55.56.5466.57-3-4-4.5-5-4.5-5.5-6-6-6.5-6.8氣隙長度a的選取范圍：對輸出功率小于50瓦電機為0.0120.03厘米；對大于50瓦的電機為0.030.06厘米?？捎孟率酱_定并選取：對P=1的電機2=（0.0080.015）Da,厘米；對P=2的電機2=（0

22、.0060.012）Da,厘米。采用鐵氧體永磁和稀土永磁，a值可大些，例如，汽車用電風扇電機采用鐵氧體永磁氣隙長度有的可達0.14-0.18厘米。關于La的確定：一般用下式確定：La=L&-eDa,厘米，其中，E為永磁體伸長系數，可按曲線查得。對于氣隙較達時也可用下式確定：La=L8-2S,厘米。2.2永磁體結構型式和確定永磁體尺寸的原則（1）永磁體結型式a）鐵氧體永磁結構一般采用以機殼為鐵軸的圓筒形，或者徑向磁化的磁瓦，如圖4中（1）、（2）所示。前者適用輸出功率30瓦及以下的電機，后者適用于輸出功率30瓦以上的電機。電機一般為2極。但是汽車用電風扇電機也有4極的。b）鋁鐐鉆永磁結構可以采用

23、機殼為鋁合金的圓筒形或改進圓筒形，如圖4中（3）、（4）所示。適用于輸出功率50瓦及以下的電機。對于輸出功率大于50瓦的電機可采用機為鋁合金并帶有軟鐵磁極切向磁化的瓦形，如圖4中（5）所示。電機均為2極。c）稀土永磁結構一般采用以機殼為鐵軸且徑向磁化的瓦形，如圖4中（2）所示。適用于輸出功率300瓦以下的2極電機。對輸出功率大于300瓦的低轉速電機可采用以機殼為鐵軸并帶有軟鐵極靴徑向磁化的矩形條，其同機殼配合的面為圓弧面，如圖4中（6）所示。電機通常為4極。d）對于輸出功率大于300瓦低速電機無論何種永磁，一般均可采用機殼為鋁合金并帶有聚磁軟鐵極靴且切向磁化的瓦形，電機通常為4極。e）為了獲得

24、高氣隙磁密以達到單位體積的輸出功率（容量）或單位體積的轉矩大的目標，可采用以方形機殼為磁軸且徑向磁化的矩形條，或者鋁合金方形機殼且?guī)в熊涜F極靴矩形條，電機通常為4極，如圖（4）中（8）和（9）所示。此結構對稀土永磁，特別是對鉉、鐵、硼永磁很適用。（2）確定永磁尺寸的原則a）永磁電機結構各不相同，形式多種多樣，一般而言，電機的各對極的磁路相同，因此，只研究電機一對極的磁路即可，而且都可歸結為圖5所示的等效磁路。圖中，M-永磁體在每對磁極發(fā)出的源磁通；o一虛擬的永磁體每對磁極的內漏磁通；m-永磁體向外磁路發(fā)出的每對磁極的磁通，馬克斯威爾（MX）;a一外磁路中的每對磁極的漏磁通，馬克斯威爾（MX）。

25、需要說明的是，此等效磁路為磁通源等效磁路，對鐵氧體永磁和稀土永磁磁路的分析特別適合，對于鋁鐐鉆永磁可采用磁勢源等效磁路進行分析比較方便。根據磁路基爾霍夫定律，永磁體向外磁路發(fā)出的每對極磁通應在數量上等于外磁路中的每對極主磁通和漏磁通之和，即：m2a+。而且，m=BmSma=B8+Ss=B8apTpLs式中，Bm一永磁體工作點的磁感應強度，Sm一永磁體中性截面積，（Cm2）,S8每對極磁通工作氣隙面積，（cm2）。根據磁路基爾霍夫第二定律，永磁體在每對磁極對外磁路提供的磁勢Fm應與每對磁極外磁路各部分磁壓降之和習F在數量上相等，即：Fm=ZjF令習F與氣隙磁壓降F8的比值為KS,稱KS為磁路飽和

26、系數，則有：EF=KF,其中，2B8K8a2BK8aFs=O0。4兀，式中，O為真空磁導率，K8為卡氏系數，taK8=,2bOta-58+bo式中，ta-電樞沖片齒距，bo電樞沖片槽口寬。根據磁路歐姆定律,外磁路磁導為：則有:m。+aJBH=EFEFm=oa,所以，有：0abSbp,OJBH=EFKsK8am令b=稱之為漏磁系數,a,0.4兀baptpL8=2KsK8a將外磁路磁導入BH相對值表示，其基值是永磁體內部磁導，即:0.4兀rSmLm式中，Lm一永磁體沿磁化方向上的長度，厘米（cm）,八一以真空磁導為基值的永磁體工作點上的相對磁導率。因此，外磁路磁導相對值為：J!bh0.4兀bapt

27、pLsLmbaprpLs原入BH=X=JY2KsK8a0.4兀rSm2KsKS8YLm其中，Km=，稱之為永磁體細長比。Sm上式表明，由電機外磁路磁導確定的永磁在退磁曲線上的工作點的位置同每對極磁通工作氣隙面積、氣隙、漏磁系數、磁路飽和系數、卡氏系數、永磁材料特性永磁體細長比等有關。因此，在確定永磁體的尺寸時，必須處理好永磁材料特性、磁路結構類型以及外磁路磁導三著之間的匹配關系，以便充分發(fā)揮永磁體的磁能。上述公式可作為永磁體設計的基礎，也可以用來檢驗現有永磁體設計中是否合理。當外磁路磁導等于永磁內部磁導時，也即入BH=1時，永磁體的磁能才發(fā)揮最大的效用。鐵氧體永磁和稀土永磁內部磁導較小，而鋁鐐

28、鉆永磁的內部磁導較大。因此，當選用鐵氧體和稀土永磁時，應匹配磁導較小的外磁路，也就說一般氣隙取得大一些。而對鋁鐐鉆永磁則應該匹配磁導較大的外磁路，也就說一般氣隙不宜取得大，以便使永磁體退磁曲線上工作點處于較佳位置。前述可知，當入BH=1時，永磁體的磁能將發(fā)揮最大效用。但是,實際上由于磁漏和負載時的電樞反應等因素的影響，入BH通常應該選擇大于1以便電極在額定負載工作時，永磁體的工作點仍然處于較佳位置。在確定永磁體尺寸時，除考慮上述原則外，還應考慮生產永磁體的工藝性要求，例如，對鐵氧體永磁體而言，沿壓制方向的尺寸一般不宜小于4毫米，最厚不宜超過25毫米；沿壓制方向厚度與其垂直方向橫截面等效直徑的尺

29、寸比應大于0.1。2.3電樞設計1槽數Z和齒距ta2極電通常采用單疊繞組，4極電機通常采用單波繞組。繞組一般采用短距繞組，短1/41/2槽距，奇數槽正好適應這一要求。因此，一般采用奇數槽。奇數槽還可以削弱電樞與極靴的“吸住”現象，為了進一步削弱這一現象，更有效的措施是采取電樞斜槽。斜槽還可以改善惦記低速運行的平滑性能，一般斜0.51槽?？傊?，奇數槽和斜槽對降低噪聲有利。由于采用短距繞組，可以避免上下兩層有效邊同時進行換向，從而減小換向電勢，有利于換向。槽數多能改變換向，可減弱氣隙磁通的脈動（主磁通脈動）的振幅，因而降低極靴表面的附加損耗。但是，槽數多將降低齒部鐵心材料利用率，增加制造成本。對于

30、自動繞線工藝，為了工藝簡便，一般采用少槽、直槽，同時還采用偶數槽，這樣可用雙飛翼式繞線機自動繞線，而且便于動平衡。對于電機的換向要求比較高的電機，如高數電機以及槽數與換向片數相同的情況下，可適當增加槽數。根據經驗，可按下列公式選取槽數Z:Z=(35)Da,取整，Da單位為厘米，Da大者，取小值。兀Da齒距t=，厘米Z2.槽形、槽和齒尺寸槽形一般用圓梨形和方梨形，方梨形用的多，做成等尺寬，如圖6所示。容量很小的電機，有時也采用圓形槽，如圖7所示。I.槽口寬bo=(56)6，厘米，但對于自動繞線的電機，boda+(0.110.15)，厘米，其中da為帶有絕緣的導線直徑。U.槽口高h0=0.040.

31、1厘米,Da大著取大值。m.齒寬bz確定，當n、Z確定后，根據齒內允的最大通密度并考慮機械強度來選取齒寬，一般不宜小于0.1厘米，可按下選擇并確定：Bstabz=，一般應保證最小齒寬處的磁通密度Bz不大于1300015000GSKBZW.齒高hz確定對于方梨形槽，可按下式選擇并確定：hz=(0.230.27)Da,P=1電機，hz=(0.180.22)Da,P=2電機。Da大著，取小值。一般應保證軸部磁通密度不大于1300015000GS在此前提下，hz應盡量大，以獲得盡量大的槽面積。對于圓形槽，待確定了圓形槽直徑后在計算之，并保證軸部磁通密度不大于1300015000GSV .軸孔直徑Dai

32、=(0.180.22)Da,厘米。aVI .其它尺寸按方犁形槽、圓形槽分別計算。a) (I)方犁形槽槽口深hos=(1.11.5)ho,厘米。b) 兀Da-2(ho+hos)槽寬bs=-bz,厘米。c) zDaDai軸寬hc=-hz-，厘米。d) 22兀(Dai+2hc)-zbz槽底圓直徑dRi=,厘米。e) z-兀bo+bsbs+dRi兀槽面積Ss=xhos+x(hz-hos-ho)+dRi,厘米2。228?；蛘逽s=50(bo+bs)hos+(bs+dRi)(h2-hos-ho)+dR：，毫米氣4(n)圓形槽兀(Da-2ho)-zbza)圓形柱的直徑dR=,厘米。z+兀DaDaib）軸寬h

33、c=-ho-dR-2Dac）齒高hz=2d）槽面積Ss=兀3.電樞繞組,厘米2Dai-hc-,厘米。2dR（）2,厘米2?；蛘逽s=25兀dR2,毫米221）設計的電樞繞組應做到：I）在給定的每對極主磁通a和額定轉速HnF能產生反電勢Ea；n）應允許流過電流Ia升不超過規(guī)定值；m）應有良好的換向。2）電樞繞組元件數和繞組布置。淤I）電樞繞組元件數k當p=1時，用單疊繞組，k=（13）z;當p=2時，用單波繞組，K=Z或3Z因為對單波繞組而言，只有在電樞繞組元件數為奇數時才附和對稱條件，而Z一般取奇數。從保證換向良好，K應盡量大，這是由于電樞繞組被電刷短路的換向元件的漏磁通感應電勢同一個繞組元件

34、匝數成正比。當電樞繞組總導體數為一定時，繞組元件愈多，一個繞組元件的匝數愈少，換向元件的漏磁通感應電勢愈小對換向有利。但是，繞組元件一般是與換片數相等的而換向片又不能太小換向器直徑又不能太大，因此，換向片數也即電樞繞組元件不能太多。而且，換向片愈多，制造也愈困難。n）繞組布置對于輸出功率300瓦及以下的電機，通常做成兩個極，一般采用短距的單疊饒組，對于輸出功率大于3000瓦的電機，可做成4個極，一般采用短距的單波繞組。前面已指出，采用短距有利于換向，因為在同一槽中不同繞組元件的元件邊將不同時換向，因而被電刷短路換向元件的漏磁通感應電將明顯減小。2）3）電樞繞組導體數Na的確定I）電樞繞組反電按

35、下式計算：1+2n當nN60009000r/min時，Ea=Ua,伏。3n1+3n當nN=30006000r/min時，Ea=Ua,付。4n1+4n當nNmm摩擦系數額定電流密度A/cm2允許圓周速度m/s電刷單位壓力/2g/cmS313+30%77土22%1.7+10%2.1+25%0.200.251125200400S620+13%79+40%1.28+10%1.8+25%0.200.331270150200D10410+40%100+巖1.64同上2.4+20%0.250.201240150200D1069+40%97；9%1.622.3+20%0.250.251240150200D17

36、213+40%9n/103+31%1.602.7+20%0.200.251270150200D172NM15+40%9-.103+31%1.582.1+20%0.200.201270150200D20220+25%91+26%1.582.5+25%0.150.251045200250D21329+25%89+38%1.652.6+25%0.150.251040200400D21428+25%82+23%1.642.4+25%0.150.251040200400D21530+25%68+46%1.502.8+25%0.150.251040200400D25215+30%85+：%1.632.5+25%0.150.251245200250D28015+25%20-,74+41%1.632.5+25%0.200.251260200250D30840+30%8625%1.592.6+35%