【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)參數(shù)、起動和運(yùn)行性能、可靠性都有重要影響。（1） 線負(fù)荷 A 較高，氣隙磁密 不變? 電機(jī)體積和尺寸的減小，可節(jié)約鋼鐵材料○ 1 一定時，由于鐵心重量減小，鐵耗隨之減小○ 2 B? 繞組用銅量增加○ 3 增大了電樞單位表面上銅耗，繞組溫升增高○ 4 影響電機(jī)參數(shù)和電機(jī)特性○ 5（2）氣隙磁密 高，線負(fù)荷 A 不變B? 電機(jī)體積和尺寸的減小，可節(jié)約鋼鐵材料○ 1 電樞基本鐵耗增大○ 2 氣隙磁位降和磁路飽和程度增大○ 3 影響電機(jī)參數(shù)和電機(jī)特性○ 4 電磁負(fù)荷的選擇電磁負(fù)荷與預(yù)防護(hù)等級、冷卻方式、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、絕緣等級及電壓有直接關(guān)系。決定電磁負(fù)荷時。對于小型電機(jī)而言，各種產(chǎn)品之間磁密的波動范圍不大。11只是對于斷續(xù)運(yùn)行電機(jī)或者最大轉(zhuǎn)矩要求高、功率數(shù)允許略低的產(chǎn)品，磁密可以略高。但電密及熱負(fù)荷 AJ1 波動較大。當(dāng)磁密及 J1 選定后，根據(jù)電磁負(fù)荷的匹配關(guān)系，求取轉(zhuǎn)子電密及調(diào)整定子齒部、軛部的磁密，電磁負(fù)荷選得高，就節(jié)省材料，但它受效率 及溫升約束，不能選得過高。在推薦的范圍內(nèi)：??cos, A 隨功率增加而增加，減少 A 可提高過載能力；○ 1 隨極數(shù)增加面增加，降低 可提高 ；○ 2 ?B?B?cos J1 則隨功率增加而減小，隨散熱能力提高而提高。同時繞線轉(zhuǎn)子的 J1 要○ 3比籠型轉(zhuǎn)子的 J1 選低 5%——10%；斷續(xù)運(yùn)行的可比連續(xù)的選的高些。 電荷負(fù)荷的匹配電磁負(fù)荷的匹配直接影響電機(jī)的溫升（定子繞阻溫升） ，盡管隨著電機(jī)類型不同，溫度場分而亦不同，但仍有一個共同的規(guī)律。就散熱而言，轉(zhuǎn)子熱量有很大一部分要先傳給定子，再經(jīng)機(jī)座或通風(fēng)道，與定子熱量匯集在一起傳給周圍介質(zhì)。對于 Y 系列電機(jī)而言，磁負(fù)荷亦應(yīng)遵循類似的規(guī)則，轉(zhuǎn)子部分損耗很小，轉(zhuǎn)子部分磁密只要在推薦范圍內(nèi)選取，其損耗可忽略不計。電機(jī)總的鐵耗可以以為僅由定子齒部鐵耗及定子軛部鐵耗兩部分構(gòu)成。當(dāng)鐵心尺寸確定后，鐵耗隨磁密的增加而增加。對于 4 極電機(jī)而言，齒、軛磁密相近時，由于軛部體積較大，其鐵耗常常是齒部好幾倍。所以設(shè)計人員常將軛部磁密選項得較低，齒部選得較高，這從計算結(jié)果看是合適的，但在散熱途徑中齒部的散熱不如軛部；同時，齒部磁密偏高，這會使其脈振損耗顯著增加，這些從計算結(jié)果很難察覺，但卻往往導(dǎo)致溫升增高，因此齒部磁密不宜偏高。 主要尺寸、氣隙長度的選取及繞組型式的選擇 主要尺寸的選擇設(shè)計的主要任務(wù)是確定電動機(jī)的主要尺寸，選擇定轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，設(shè)計定轉(zhuǎn)子沖片和選擇繞組數(shù)據(jù)，然后利用有關(guān)公式對初始設(shè)計方案進(jìn)行較核，調(diào)整電動機(jī)的某些設(shè)計參數(shù)，直至電動機(jī)的電磁設(shè)計方案符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)求。三相鼠籠異步電動機(jī)的主要尺寸包括定子內(nèi)徑 和電樞計算長度1iDefl決定電機(jī)主要尺寸的基本關(guān)系式： nPCABKal AdpNmpefi 39。39。139。???12其中感應(yīng)電動機(jī)的計算功率 為：/P139。IEm?由于感應(yīng)電動機(jī)額定功率為： ???cos1UN比較上兩式，則有 NiE??39。?在生產(chǎn)實(shí)際中，設(shè)計感應(yīng)電機(jī)時往往只需參考已經(jīng)制定的同類型、相近規(guī)格電機(jī)的尺寸。一般來說，三相異步電動機(jī)的設(shè)計可有如下兩種情況：(1)直接利用某特定的定子沖片，以提高電動機(jī)定子沖片的通用性和縮短電動機(jī)的研制周期。在此情況下，由給定的定子沖片，即可知道定子沖片內(nèi)徑，再由電動機(jī)的功率和電機(jī)常數(shù)選取電樞計算長度。(2)在給定電動機(jī)的性能指標(biāo)，而無其他限制。此時根據(jù)預(yù)估的電磁負(fù)荷，有電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速可選定電動機(jī)的 ，然后憑經(jīng)驗(yàn)選取一定的主要尺efiLD21寸比 ，得出電機(jī)的主要尺寸。1?efL 氣隙長度的選取及確定氣隙 的數(shù)值基本上決定于定子內(nèi)徑、軸的直徑和軸承間的轉(zhuǎn)子長度。異?步電動機(jī)的氣隙長度是影響制造成本和性能的重要設(shè)計參數(shù)，它的取值范圍很寬，選得小，可使勵磁電流降低而提高功率因數(shù)，但槽漏抗也隨之增加，使起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩降低。過小的氣隙也容易招致定、轉(zhuǎn)子相擦。但若選得大，則情況剛好相反。在異步電動機(jī)設(shè)計選取氣隙時，需考慮多種影響。從電抗去磁能力考慮，較小的 對提高抗去磁能力有利，但由于制造和裝?配工藝的限制，氣隙不能取的太小。與材料有關(guān)，較小時，抗去磁能力相對較差 宜取小些。極數(shù)是選取 值需考慮的重要因數(shù)。? 鐵心尺寸鐵心的尺寸指定子鐵心外徑、內(nèi)徑、轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)徑及鐵心長。鐵芯沖片一般由相互絕緣的 厚硅鋼片沖成，沖片內(nèi)圈有均勻分布的槽，用來嵌放定子繞線。當(dāng)冷卻方式、工作制不同時，可參考下列關(guān)系選取鐵心尺寸。自冷式（不帶內(nèi)、外風(fēng)扇）電機(jī)，當(dāng)上列其他特征與自扇冷（IC0104）產(chǎn)品的相同時，若維持相同的輸出功率，應(yīng)選比后者高 2——3 個功率等級的電機(jī)鐵心尺寸。斷續(xù)運(yùn)行（以 SFC=40%工作制為代表）電機(jī)，當(dāng)上列其他特征均與連續(xù)13運(yùn)行的相同，并維持相同的功率時，可選取比連續(xù)的低約 1 個功率等級的鐵心尺寸。若為工作制時，F(xiàn)C 分別為 15%、25%、60%，則應(yīng)分別在 40%的基礎(chǔ)上乘以 、 及 ，即為在同一鐵心下分別對應(yīng)的輸出功率。若維持功率不變，可據(jù)此近似地推算出鐵心尺寸。 定子繞組形式和節(jié)距的選擇繞組的形式，連同其結(jié)構(gòu)參數(shù)對電機(jī)的所有電氣性能均產(chǎn)生不同程度的影響。不同的形式的繞組按照各自的特性有不同的適用范圍。單層鏈?zhǔn)嚼@組優(yōu)點(diǎn)： 槽內(nèi)無層間絕緣，槽利用率高，散熱好；○ 1 同一槽內(nèi)的導(dǎo)線都屬于同一相，在槽內(nèi)不會發(fā)生相間擊穿。 ○ 2 線圈總數(shù)比雙層少一半，嵌線比較方便，節(jié)約嵌線工時；○ 3缺點(diǎn)： 不易做成短距，磁勢波形比雙層繞組差；○ 1 電機(jī)導(dǎo)線較粗時，繞組嵌放和端部的整形比較困難；○ 2圖 5 24 槽 節(jié)距 1—6 單層鏈?zhǔn)酵ㄟ^改善磁動勢波形是使氣隙磁動勢分布接近正弦波，即其諧波含量減少了，由此帶來的效果是附加損耗，電磁噪聲減小了；TS 曲線與的形狀也改善了，即減少了附加轉(zhuǎn)矩，提高了起動過程的最小轉(zhuǎn)矩；提高繞阻系數(shù)則意味著使 Bg 下降， 及效率都得到提高，或者保持 Bg 不變，適當(dāng)減少匝數(shù)，或?cos14者縮短鐵心，即收到節(jié)銅或硅鋼片的效果。 籠型轉(zhuǎn)子的尺寸設(shè)計 轉(zhuǎn)子槽數(shù)選擇及定轉(zhuǎn)子槽配合問題籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)在選取轉(zhuǎn)子槽數(shù)時，必須與定子槽數(shù)有恰當(dāng)?shù)呐浜?。如果配合不?dāng)，會使電機(jī)性能惡化。下面就槽配合對附加損耗、附加轉(zhuǎn)矩、振動與噪聲等的影響作扼要的介紹。（1） 槽配合對附加損耗的影響感應(yīng)電機(jī)的附加損耗主要由氣隙諧波磁通引起。這些諧波磁通在定轉(zhuǎn)子鐵心中產(chǎn)生高頻損耗（表面損耗和齒部脈振損耗） ，在籠型轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生高頻電流損耗。其中以定、轉(zhuǎn)子齒諧波的作用最為顯著。當(dāng)定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)相等時，定子齒諧波磁通不會在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生高頻電流損耗。當(dāng)定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)很接近時，轉(zhuǎn)子齒中由定子齒諧波磁通引起的脈振較小，脈振損耗也就較小。同理，定子齒中由轉(zhuǎn)子齒諧波磁通引起的脈振損耗也較小。（2）槽配合對異步附加轉(zhuǎn)矩的影響異步附加轉(zhuǎn)矩是某一極對數(shù)的定子諧波磁場與由它感應(yīng)于轉(zhuǎn)子中的電流所建立的同一極對數(shù)的諧波磁場相互作用而產(chǎn)生的。這兩個磁場之間有直接的依賴關(guān)系。定子 ? 次諧波磁勢產(chǎn)生的異步附加轉(zhuǎn)矩最大值與基波磁勢產(chǎn)生的起動轉(zhuǎn)矩之比： 。 2max39。21vvskstTXKR???????（3）槽配合對同步附加轉(zhuǎn)矩的影響如果定子某一個諧波磁場感應(yīng)于轉(zhuǎn)子中的電流所建立的某一諧波磁場的極對數(shù)，等于另一個定子諧波磁場的極對數(shù)，則在某一轉(zhuǎn)速下，這兩個極對數(shù)相等的定轉(zhuǎn)子磁場可以在空間上同步旋轉(zhuǎn)而相對靜止，因此它們相互作用而產(chǎn)生一個象同步電機(jī)一樣的轉(zhuǎn)矩，稱為同步附加轉(zhuǎn)矩。同步附加轉(zhuǎn)矩迭加在電動機(jī)的異步轉(zhuǎn)矩上，使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線發(fā)生畸變，影響電機(jī)的起動性能。其中，由定子齒諧波磁場和轉(zhuǎn)子齒諧波磁場所構(gòu)成的附加同步轉(zhuǎn)矩最嚴(yán)重。（4）槽配合對振動和噪聲的影響當(dāng)槽配合符合下列條件時，定、轉(zhuǎn)子齒諧波磁場將引起電機(jī)振動和噪聲： ??12Z1,23.=iip???????同樣，定、轉(zhuǎn)子相帶諧波磁場與轉(zhuǎn)子一階齒諧波引起振動和噪聲的條件為：15??1112Zpm0,2,3.=kii???????（5）感應(yīng)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子槽配合的選擇定、轉(zhuǎn)子槽配合對感應(yīng)電機(jī)附加損耗、附加轉(zhuǎn)矩、振動和噪聲等影響很大。通常在選擇槽配合時主要考慮下列原則：1）為了減小附加損耗，應(yīng)采取少槽近槽配合2）為了避免在起動過程中產(chǎn)生較強(qiáng)的異步附加轉(zhuǎn)矩，應(yīng)使 。????3）為了避免在起動過程中，產(chǎn)生較強(qiáng)的同步附加轉(zhuǎn)矩、振動和噪聲，應(yīng)避免采用下表 1 第 4 項所列的槽配合。表 1產(chǎn)生原因不良后果定轉(zhuǎn)子一階齒諧波轉(zhuǎn)子一階齒諧波與定子相帶諧波定轉(zhuǎn)子二階齒諧波堵轉(zhuǎn)時產(chǎn)生同步附加轉(zhuǎn)矩21z?21zpmk?━電動機(jī)運(yùn)行時產(chǎn)生同步附加轉(zhuǎn)矩21p?21?21zp??電磁制動運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩21z??21zpk??21?可能產(chǎn)生電磁振動和噪聲21i?zp?21mi?zpk?21zpi?? 轉(zhuǎn)子槽形的選擇和槽形尺寸的確定（1）轉(zhuǎn)子槽形 感應(yīng)電動機(jī)籠型轉(zhuǎn)子槽型種類很多。如下圖 616圖 6 感應(yīng)電動機(jī)籠型轉(zhuǎn)子常用槽型a） 、b）平行齒 c） 、d）平行槽 e）凸形槽 f）刀型槽g） 、h)閉口槽 i）雙籠轉(zhuǎn)子槽 j）梯形槽（2）轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定轉(zhuǎn)子槽形尺寸對電動機(jī)的一系列性能參數(shù)如：起動電流、起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動過程中的轉(zhuǎn)矩（即 Ts 曲線的形狀） 、轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)子銅耗、功率因數(shù)、效率和溫升等有相當(dāng)打的影響。其中起動轉(zhuǎn)矩、起動電流、最大轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子槽型尺寸的關(guān)系最為密切。此外還要重點(diǎn)考慮起動性能的要求；估算轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流；初步給定導(dǎo)條電流密度；計算導(dǎo)條截面積；由導(dǎo)條截面積、槽形以及轉(zhuǎn)子齒、軛部磁密，確定轉(zhuǎn)子槽具體尺寸，槽口部分主要由工藝確定。（3）端環(huán)的設(shè)計轉(zhuǎn)子端環(huán)的設(shè)計與轉(zhuǎn)子槽的設(shè)計相類似，在保證是夠起動轉(zhuǎn)力的前提下應(yīng)盡使端環(huán)原型小一點(diǎn)，以節(jié)約鋁材料和提高電動機(jī)的品質(zhì)因數(shù)。1）類似槽形尺寸確定2）為利于散熱，電流密度低于導(dǎo)條電密 圖 7 端環(huán)設(shè)計尺寸圖17第 3 章 三相鼠籠式電動機(jī)電磁設(shè)計與方案調(diào)整本章詳細(xì)闡述 Y90S—4 kW 異步電動機(jī)的設(shè)計，該電機(jī)為一般用途的鼠籠式全封閉自扇冷式三相異步電動機(jī)，定子繞組為銅線，絕緣等級為 B 級，其基本結(jié)構(gòu)防護(hù)要求達(dá)到國家電工委員會外殼防護(hù)等級 IP44 的要求。滿足國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，向某些國際表準(zhǔn)及某些發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)靠攏，貫徹“三化”——標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化的要求。 鼠籠式電動機(jī)電磁方案的設(shè)計 一、 額定數(shù)據(jù)及主要尺寸1．輸出功率 2P= = kW2P2．外施相電壓 1U=220V1 =220 V1U3．功電流 KWI = =???=4．效率 ??=? =??5．功率因數(shù) ??cos= =?cos6．極數(shù) p=4p =4p7．定子槽數(shù) 1Q=241 =241Q轉(zhuǎn)子槽數(shù) 2=222 =2228．定子每極槽數(shù)= =6pP1?4=61P轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)= = =9．定、轉(zhuǎn)子沖片尺寸見右圖 8，圖 9單位（mm） 圖 8 定子沖片尺寸 圖 9 轉(zhuǎn)子尺寸1810．極距 P?= =????754?= mmP?11．定子齒距 1t= =?2=12．轉(zhuǎn)子齒距 2t= =????=13．節(jié)距 y=5y =5y14．轉(zhuǎn)子斜槽寬 SKb= =15．每槽導(dǎo)體數(shù) 1Z=1031 =1031Z16．每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 1?Z= =82411amZQ???2403?=824?式中： =11 =11a17．繞組線規(guī)（估算）式中：導(dǎo)線并繞根數(shù)截面積 ??1SN（ ）2m??????11aISN = =???1SN=定子電流初步估算值 /1I= =??????定子電流密度 ??1查表得 =?1??12 =??1A/mm 218．槽滿率（1）槽面積 ??212SSRbRh?????= ?? =19=（2）槽絕緣占面積 ?????????RhCSSii ? =（2*+ ）= mm *= mm2iS（3）槽有效面積 iSe? == mm2= mm2e（4）槽滿率= =21??*3=絕緣厚度 iC= mmi =導(dǎo)體絕緣后外 = =槽契厚度 hh=2 h=2mm19．鐵心長 l鐵心有效長 無徑向通風(fēng)道 glef2?? =80+*2 ==凈鐵心長 Fel無徑向通風(fēng)道 lKlFe?? =*80=76=76mmFel鐵心壓裝系數(shù) ?FeK20．繞組系數(shù) 11pdp?? =*1==（1）分布系數(shù)=2sin1??????????qKd 30si????????==式中：=pmQq??14*3?=21q20=301Qp??? 30??（2）短距系數(shù) =1???90sin??pK1pK式中：= ?65 ??21．每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)1dpdZ???? =824* =796=7961dpZ??二、 磁路計算22．每極磁通 ???=*8 =?式中： 11UEL??????????=??24. = V1E23．齒部截面積（1）定子