第十章異步電機(jī)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)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)10.10.1 1、概述、概述10.10.2 2、主要尺寸與氣隙的確定、主要尺寸與氣隙的確定10.10.3 3、定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)、定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)10.10.4 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)10.10.5 5、工作性能的計(jì)算、工作性能的計(jì)算10.10.6 6、起動(dòng)性能的計(jì)算、起動(dòng)性能的計(jì)算10.1 概概 述述一、我國感應(yīng)電機(jī)主要系列一、我國感應(yīng)電機(jī)主要系列 100 100個(gè)系列，個(gè)系列，500500多個(gè)品種，多個(gè)品種，50005000多個(gè)規(guī)格。按照電機(jī)尺寸分成大多個(gè)規(guī)格。

2、按照電機(jī)尺寸分成大（H0.63,DH0.63,D1 11m,P400Kw,U=3000V1m,P400Kw,U=3000V或或6000V6000V）、中（）、中（H0.355-0.63,DH0.355-0.63,D1 10.5m-0.5m-1m,P45-132kW,U=380V1m,P45-132kW,U=380V、3000V3000V或或6000V6000V） 、小型（、小型（H0.08-H0.08-0.315,D0.315,D1 10.12m-0.5m,P0.55-90kW,U=380V0.12m-0.5m,P0.55-90kW,U=380V。Y（IP44） 小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)小型三相感應(yīng)

3、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)（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)概概 述述一、我國感應(yīng)電機(jī)主要系列一、我國感應(yīng)電機(jī)主要系列 派生、專用系列：派生、

4、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)概概 述述二、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) 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) （1 1）主要性能指

5、標(biāo)）主要性能指標(biāo) cosNMTTNstTTNstIIFecu,minT概概 述述二、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) （2 2）額定數(shù)據(jù)）額定數(shù)據(jù) 額定功率額定功率 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 NPNUNfNn基值推導(dǎo)：基值推導(dǎo)： 電壓：電壓： NU功率：功率： NP 相相電流：電流： NNKWUmPI1 阻抗：阻抗： 21NNKWKWNUm UZIP轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩： NNNnPT955010.2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 一、主要尺寸和計(jì)算功率一、主要尺寸和計(jì)算功率 nPCnPABKKlDAdpNmpef11 .

6、62計(jì)算功率：計(jì)算功率： 111IEmP 額定功率：額定功率： cos11IUmPNNNNPUEPcos11由前推導(dǎo)由前推導(dǎo)(P228(P228頁，相量圖）：頁，相量圖）： 0),(1NUE引入電勢系數(shù)引入電勢系數(shù) LLQPNEXIRIUEK1)(1*1*1*1*11NLPPcos1)1 (10. 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法： cos,已知，已知， *1*1,XR未知，需先假定一個(gè)未知，需先假定一個(gè) )1 (L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 (LL2極小型：極小型： 經(jīng)驗(yàn)公

7、式估算經(jīng)驗(yàn)公式估算： )1 (LNLPln0866.092.01非非2極小型：極小型： pPNL013. 0ln0108. 0931. 01中型：中型： pPNL01. 0ln0109. 0892. 0110. 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 額定功率的單位為：額定功率的單位為：kW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： 11109 . 02dpmKNmpFI（1 1）每極磁勢）每極磁勢 主要用來克服主要用來克服 ， 決定于決定于 ，0FFmIBABIIKWmcos,*mIABBAUXIXNKW*（2）ststITTXAB,max*選取方法：選取方法： 中小型

8、：中小型： TBmAA)8 . 05 . 0(/)10501015(33大大 型型： 可略高可略高 BA,10. 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 10. 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 三、主要尺寸比的選擇三、主要尺寸比的選擇 對(duì)不同內(nèi)型電機(jī)主要尺寸比選擇見表對(duì)不同內(nèi)型電機(jī)主要尺寸比選擇見表10-210-2。 對(duì)于一定的極數(shù)，定子鐵心外徑與內(nèi)徑存在一定比例（表對(duì)于一定的極數(shù)，定子鐵心外徑與內(nèi)徑存在一定比例（表10-3） 11 iDD變動(dòng)范圍在變動(dòng)范圍在5%左右。左右。 10.2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 四、主要尺寸的確定四、主要尺寸的確定 2111

9、0 2,10 1(1)cos,LNiefPPD lA Bn參考圖表選擇VnPABKKlDdpNmpefi11 . 621（1）飽和正弦不飽和)71. 066. 0(637. 02BBavp10.2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 2、參考表、參考表10-2選擇值，選擇值， 12iefDlpVDpDlDiiefi3131212312pVDi初步計(jì)算初步計(jì)算 131112112103iiiefiDpVVDDDlDD參考表達(dá)式按標(biāo)準(zhǔn)外徑調(diào)整五、空氣隙的確定五、空氣隙的確定 1 1、影響：、影響： cosmI溫升損耗影響機(jī)械可靠性過小,maxTTXst2、氣隙基本上決定于定子內(nèi)徑、軸直徑、軸

10、承間的轉(zhuǎn)子長度。氣隙基本上決定于定子內(nèi)徑、軸直徑、軸承間的轉(zhuǎn)子長度。 經(jīng)驗(yàn)公式：經(jīng)驗(yàn)公式： 小功率電機(jī)：小功率電機(jī)： 310.3(0.47) 10:ittD lml鐵心長度大、中型電機(jī)：大、中型電機(jī)： mpDi3110)291 (10.2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 10.10.3 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 一、定子槽數(shù)的選擇一、定子槽數(shù)的選擇 二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇 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 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)的確定四、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并

11、聯(lián)支路數(shù)的確定 五、定子沖片的設(shè)計(jì)五、定子沖片的設(shè)計(jì) 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 一、定子槽數(shù)的選擇一、定子槽數(shù)的選擇 pmZq211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（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（P231P231頁）頁） 1q 定子諧波磁場減小，定子諧波磁場減小， ， 每槽導(dǎo)體數(shù)減少，每槽導(dǎo)體數(shù)減少， 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 adpX1,sXZ1q大大 一般感應(yīng)電動(dòng)機(jī)：一般感應(yīng)電動(dòng)機(jī)： =（26） 取整數(shù)取整數(shù) 極數(shù)少，功率大電

12、機(jī)：極數(shù)少，功率大電機(jī)： 取大些取大些 （2極取極取 =（69） 極數(shù)多電機(jī)：極數(shù)多電機(jī)： 取小些取小些 1q1q1q1q二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇 （一）（一）單層繞組單層繞組 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，磁勢波形較雙層為差；不易做成短距，磁勢波形較雙層為差； 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。 3 定子繞組與鐵心

13、的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 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， =2 的的4，6，8極電機(jī)極電機(jī)；同心式繞組：同心式繞組： 嵌線容易，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，嵌線容易，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化， =4，6，8二極電機(jī)；端二極電機(jī)；端部用銅多，一部用銅多，一極相組中各線圈尺寸不同，制作復(fù)雜；極相組中各線圈尺寸不同，制作復(fù)雜； 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， 為奇數(shù)電機(jī)。為奇數(shù)電機(jī)。 1q1q1q單層單層繞組繞組3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) ( (二）雙層繞組二）雙層繞組 適用于功率較大

14、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、電勢波形，使電機(jī)電氣性能好；可選擇有利的節(jié)距以改善磁勢、電勢波形，使電機(jī)電氣性能好； 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 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) ( (三）單雙層繞組和三）單雙層繞組和Y-混合繞組（混合繞組（P233P233頁）頁） 1、單雙層繞組、單雙層繞組（ 具備單雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)）具備單雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)） 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)上下層屬短距時(shí)，某些槽內(nèi)上下層導(dǎo)體屬于同一

15、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)體合起來，用單層繞組代替，而不同于不同相。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，按同心式繞組端部形狀將端部連接起來。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。 2、Y-混合繞組：混合繞組： 把普通把普通60相帶三相繞組分成兩套三相繞組；其空間相位互差相帶三相繞組分成兩套三相繞組；其空間相位互差30電角度，一套電角度，一套Y，一套一套；電流在時(shí)間相位上互差電流在時(shí)間相位上互差30。 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) （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)：

16、正常電機(jī)： 削弱削弱5、7次諧波次諧波56y32y兩極電機(jī)：兩極電機(jī)： 便于嵌線，縮短端部長度便于嵌線，縮短端部長度 單層繞組：單層繞組： 一般用整距一般用整距 分布系數(shù)：分布系數(shù)： 1111sin()22sin2dqpKZq槽距電角短距系數(shù)：短距系數(shù)： 111 1sin2pyKm q基波繞組系數(shù)：基波繞組系數(shù)： 111pddpKKK3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 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 11 111111coscosiiKWKWm NIADD ANm III線負(fù)荷 大小影響大小影響 、

17、數(shù)值。數(shù)值。 ， ， ， ， ， ， 。 1NAB1NABcosmaxTstTstI設(shè)計(jì)時(shí)常通過改動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)常通過改動(dòng) 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。 1N3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 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 1 1、電密：、電密： 壽命和可靠性降低降低成本節(jié)省材料pAJc,1大、中、小型銅線電機(jī)：大、中、小型銅線電機(jī)： 2661/)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 （熱負(fù)荷）。（熱負(fù)荷）。1AJ 極距大，

18、意味著轉(zhuǎn)子圓周速度較高，通風(fēng)冷卻效果較好，因而可極距大，意味著轉(zhuǎn)子圓周速度較高，通風(fēng)冷卻效果較好，因而可選擇較大的熱負(fù)荷。選擇較大的熱負(fù)荷。2 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11111111aNIJNaIAttc3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 3 3、并聯(lián)支路數(shù)：、并聯(lián)支路數(shù)： 雙層：雙層： 條件條件 =整數(shù)整數(shù)， 12appa2max1paqpaqmax11max112奇數(shù)偶數(shù)單層：單層：小型電機(jī)：線徑小型電機(jī)：線徑 根，極數(shù)少電機(jī)取較大根，極數(shù)少電機(jī)取較大 ；8,68. 11tNmmD 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 ，槽口、

19、槽寬、槽高尺寸適當(dāng)；，槽口、槽寬、槽高尺寸適當(dāng)； )0 . 45 . 1 (ab 每根導(dǎo)線截面積每根導(dǎo)線截面積 15 。 2mm3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 步驟：步驟： 計(jì)算導(dǎo)線截面計(jì)算導(dǎo)線截面 查標(biāo)準(zhǔn)線規(guī)表查標(biāo)準(zhǔn)線規(guī)表 選標(biāo)準(zhǔn)選標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線導(dǎo)線 圓線直徑、扁線寬厚圓線直徑、扁線寬厚 1111 1ctIAa N J3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 五、定子沖片的設(shè)計(jì)五、定子沖片的設(shè)計(jì) （一）槽形：）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)

20、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。 211(7580)%100%fsiefsitsfefSdAAAAAN NdSA絕緣導(dǎo)線直徑槽有效面積槽面積槽絕緣所占面積2211121212111212()22()(22)()(2)sssisirbrAhhAihrrbAihr雙層單層3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) （三）槽形尺寸的確定（三）槽形尺寸的確定 考慮因素：考慮因素： 槽滿率；槽滿率； 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，軛部有足夠剛度；齒部有足夠機(jī)械強(qiáng)度，軛部有足夠剛度； 槽形尺寸深寬比對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響。槽

21、形尺寸深寬比對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響。 （1 1）半閉口槽）半閉口槽 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 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 111110.92(),0.95()(1.4 1.6)iFetDttZKBT定子齒距鐵心疊壓系數(shù)涂漆不涂漆定子齒磁密111tFett BbKB如何確定半閉口槽尺寸？3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 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 11()(1.11.5)(0.68)jtppBBT定子軛部磁密計(jì)算極弧系數(shù)112p

22、jFejBhKB3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 槽口寬度：槽口寬度： =2.5-4.0mm，比線徑大比線徑大1.2-1.6mm；機(jī)械嵌線時(shí)，機(jī)械嵌線時(shí)，槽口還需適當(dāng)放寬。槽口還需適當(dāng)放寬。 01b 槽口高度：槽口高度： =0.52.0 mm 01b 角：角：3030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 2、平行槽、平行槽 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 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。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。 1111

23、)5 . 55 . 3()62. 045. 0(sssbhtb最后需核驗(yàn)齒部最大磁密最后需核驗(yàn)齒部最大磁密 。 TBt0 . 2max4 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、籠型轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算一、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（少槽、槽配合對(duì)附加損耗的影響（少槽近槽配合）近槽配合） 當(dāng)定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)很接近時(shí)，轉(zhuǎn)子齒頂?shù)膶挾葘⑹纸咏ㄗ育X當(dāng)定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)很接近時(shí)，轉(zhuǎn)子齒頂?shù)膶挾葘⑹纸咏ㄗ育X諧波的波長，因此轉(zhuǎn)子齒中由定子齒諧波磁通引起的脈振較小諧波的波長，因此轉(zhuǎn)子齒中由定子齒諧波磁通引起的脈振較

24、小2、槽配合對(duì)異步附加轉(zhuǎn)矩的影響（近槽）、槽配合對(duì)異步附加轉(zhuǎn)矩的影響（近槽） 定子繞組產(chǎn)生的磁場中含有的不同極數(shù)的諧波以不同速度和轉(zhuǎn)向在旋轉(zhuǎn)。定子繞組產(chǎn)生的磁場中含有的不同極數(shù)的諧波以不同速度和轉(zhuǎn)向在旋轉(zhuǎn)。并在鼠籠中感生電流，產(chǎn)生一個(gè)與其次數(shù)相同、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向相同的諧波磁場，并在鼠籠中感生電流，產(chǎn)生一個(gè)與其次數(shù)相同、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向相同的諧波磁場，這兩個(gè)磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為異步附加轉(zhuǎn)矩。（圖這兩個(gè)磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為異步附加轉(zhuǎn)矩。（圖10-11）3、槽配合對(duì)同步附加轉(zhuǎn)矩的影響（不講）、槽配合對(duì)同步附加轉(zhuǎn)矩的影響（不講）4、槽配合對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響（不講）、槽配合對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響（不講）5

25、、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)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)和噪聲，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（表應(yīng)避免（表10-710-7）中的槽配合。）中的槽配合。 12ZZ4 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)（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 1、轉(zhuǎn)子槽形、轉(zhuǎn)子槽形 (P24

26、7頁比較頁比較)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 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：（：（P247P247頁）頁） 其中對(duì)其中對(duì) 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。 ,cos,2maxCuststpSSTTTI曲線形狀STTIstst,max4 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)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。對(duì)于鑄鋁

27、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。 11121222,cosdpIIdpm NKIK IKm NK考慮轉(zhuǎn)子電流相位不同引入的系數(shù) 與有關(guān)222211212213:dpdpIBBm NZKNKIK IZIAJ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(mAJB22,stBBBCuTRJJJSp為了足夠不能太小,不能太小太大 則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)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)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 TBTBjt0 . 160. 125. 122槽

28、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。 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)3 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： pZIZpIIR2sin212222端環(huán)面積：端環(huán)面積： BRRRRJJJIA)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)二、繞線

29、轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算二、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。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。當(dāng)采用分?jǐn)?shù)槽當(dāng)采用分?jǐn)?shù)槽 時(shí)，宜選取時(shí)，宜選取 的分?jǐn)?shù)槽。的分?jǐn)?shù)槽。 )(2dcbq2d4 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)（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（不講）（不講） 1 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

30、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)： 11202102dpdpNKENEK1002*012010(1)NdpmEUKIXEE轉(zhuǎn)子基波繞組系數(shù)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)開路相電勢空載定子相電勢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)2 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)平衡）（省去極間邊線，使轉(zhuǎn)子易達(dá)平衡） 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，元件采用扁線結(jié)構(gòu)：每個(gè)線圈做成一匝，繞組系由半繞組元件組成，

31、元件采用扁線彎制，僅一端預(yù)先成型；除末端外，導(dǎo)線全長預(yù)先絕緣，嵌線由槽一端穿彎制，僅一端預(yù)先成型；除末端外，導(dǎo)線全長預(yù)先絕緣，嵌線由槽一端穿入，再彎形端接，最后用頭套將半繞組元件入，再彎形端接，最后用頭套將半繞組元件“端接端接”部分聯(lián)接，再經(jīng)焊接部分聯(lián)接，再經(jīng)焊接便便成。成。 轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組： Y或或 22a則：則： 22222 2ssZ NNNm a轉(zhuǎn)子每槽導(dǎo)體數(shù)2222011dpNdpNKNEUNK核算空載轉(zhuǎn)子相電勢或集電環(huán)開路電壓核算空載轉(zhuǎn)子相電勢或集電環(huán)開路電壓 估算 12221222dpIdpm NKIK Im NKx導(dǎo)體截面積導(dǎo)體截面積 222 26622(4.5 10 6.5

32、 10 ) /cIAa JJA m選線規(guī)選線規(guī) 22,jtBB校驗(yàn)校驗(yàn) 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)5 工作性能的計(jì)算工作性能的計(jì)算（略去（略去 ） 較準(zhǔn)確較準(zhǔn)確型等效電路型等效電路 簡化電路簡化電路 *21121,mIRXRI校正系數(shù)：校正系數(shù)： *1*1111mmXXZZ工作性能計(jì)算：工作性能計(jì)算： NINcosNNSmaxT一、定子電流的計(jì)算一、定子電流的計(jì)算 5 工作性能的計(jì)算工作性能的計(jì)算2*12*1*1QPIII由簡化可知：定轉(zhuǎn)子有功分量相等由簡化可知：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： *1mXQIII*XmII額定負(fù)載轉(zhuǎn)子電流無功分量標(biāo)

33、么值額定負(fù)載磁化電流標(biāo)么值定子電流有功分量：定子電流有功分量： *111111()NPPKWNNImUPIImUP先假定一個(gè)5 工作性能的計(jì)算工作性能的計(jì)算*1121*2()1XXXXXZZI負(fù)載支路總電抗負(fù)載支路總阻抗轉(zhuǎn)子電流無功分量：轉(zhuǎn)子電流無功分量： *2*2*2*222211*sin()XPQXIIIIXIIXZ2*211*11 ()XXPPIIXII整理得：整理得： 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*12*1*1*)(1PPXIXIXI在假定效率在假定效率 *1111NKWKWNPIII IImU5 工作

34、性能的計(jì)算工作性能的計(jì)算二、二、功率因數(shù)的計(jì)算功率因數(shù)的計(jì)算 *11*2*2111cosPPPQIIIII5 工作性能的計(jì)算工作性能的計(jì)算三、效率三、效率 的計(jì)算的計(jì)算 *1*12(1) 100%(1) 100%1NsFeCuCufwppPppppppp%55 誤差不符與 提高效率、減小損耗的主要措施：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。 5 工作性能的計(jì)算工作性能的計(jì)算4 4、額定轉(zhuǎn)差率的計(jì)算、額定轉(zhuǎn)差率的計(jì)算 *22*21CuCu

35、NemsCufwppSpppp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 )(*FejFetFeppp5 工作性能的計(jì)算工作性能的計(jì)算5 5、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 211221112*122*2*21111114()2(1)2(1)14()2()NmNKWNNNmNNmNNKWm pUTf RRXm pUITfSm pUfSSTTTm pUIf RRXRRX時(shí)影響最大的主要因素是：影響最大的主要因素是： 調(diào)整調(diào)整 及槽形。及槽形。 *AXXBBA,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)

36、顯著特點(diǎn)：起動(dòng)電流起動(dòng)電流 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（ ），比運(yùn)行時(shí)高很多，使導(dǎo)條），比運(yùn)行時(shí)高很多，使導(dǎo)條電流產(chǎn)生集膚效應(yīng)。電流產(chǎn)生集膚效應(yīng)。 stI12ff 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 6 起動(dòng)性能的計(jì)算起動(dòng)性能的計(jì)算 1 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。由于起動(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)子繞組磁勢正比于電流，所以磁勢大為增加，以致漏磁路鐵心定轉(zhuǎn)子繞組磁勢正

37、比于電流，所以磁勢大為增加，以致漏磁路鐵心高度飽和。高度飽和。 2 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 、諧波漏抗、諧波漏抗 和斜槽漏抗和斜槽漏抗 中考慮）中考慮） sXXskX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 6 起動(dòng)性能的計(jì)算起動(dòng)性能的計(jì)算 3 3、計(jì)算：、計(jì)算： 起動(dòng)電流假定值：起動(dòng)電流假定值： *(2.5 3.5)(2.53.5)(1.62.2)mstKWmIT IT與定子槽形有關(guān)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 定子每槽磁勢幅值：定子每槽磁勢幅值： 111112stssUUIFN KKa

38、考慮槽口節(jié)距漏抗系數(shù)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 6 起動(dòng)性能的計(jì)算起動(dòng)性能的計(jì)算 轉(zhuǎn)子每槽磁勢幅值：轉(zhuǎn)子每槽磁勢幅值： 1:2222222sstsstsNINIF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 ，則，則 ststII22111122ZKKNmIFddpsts 起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生漏磁的定轉(zhuǎn)子槽磁勢平均值起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生漏磁的定轉(zhuǎn)子槽磁勢平均值 1202111101121() 120.707 () 1stsssstUpdFFFNZIKKKaZ式中，式中， 近似修正前面假定近似修正前面假定 所帶來的誤差。所帶來

39、的誤差。 0121II 6 起動(dòng)性能的計(jì)算起動(dòng)性能的計(jì)算 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，則全部該漏磁通經(jīng)過齒頂鐵心和兩個(gè)氣隙。忽略鐵心部分磁阻，則全部落在氣隙部分，則落在氣隙部分，則 有虛擬磁密有虛擬磁密 LstLFB20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) 1ZK 氣隙磁勢實(shí)際磁密總磁勢虛擬磁密 （ ， 越飽和，越飽和， 比例越小，比例越小， ） LBFX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)(XKstXZ*2*2)(XKstXZ 起動(dòng)時(shí)斜槽漏抗：起動(dòng)時(shí)斜槽漏抗： *)(skZskXKstX6 起動(dòng)性能的計(jì)算起動(dòng)性能的計(jì)算 對(duì)于漏抗的減小，等效看

40、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： sCbb00齒頂寬度：齒頂寬度： )()(00sCbtbt)(1)(00齒頂寬度之比btCbtCbtKssZ 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： )1)()1)(02220111ZsZsKbtCKbtC6 起動(dòng)性能的計(jì)算起動(dòng)性能的計(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。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。 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 )

41、(0000000sssUCbCbhCbhbh半閉口槽半閉口槽 )5 . 1(58. 00010ssUCbCbhh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)()(LLUUUsKKst11,LUKK定子繞組節(jié)距漏抗系數(shù)定子繞組節(jié)距漏抗系數(shù) 6 起動(dòng)性能的計(jì)算起動(dòng)性能的計(jì)算 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)()(LXUUsKst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)XK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*111*)()(ssssXststX2*222*)()(ssssXststX6 起動(dòng)性能的計(jì)算起動(dòng)性能的計(jì)算 )()()()(*2*2*2*2*stXXstXstXstXskEs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*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 6 起動(dòng)性能的計(jì)算起動(dòng)性能的計(jì)算 1 1、集膚效應(yīng)：、集膚效應(yīng)： 槽內(nèi)導(dǎo)體有效高度槽內(nèi)導(dǎo)體有效高度 ststsITXR,導(dǎo)條材料電阻率有關(guān)