電機(jī)設(shè)計(jì)第2部分1

1、第2部分 電機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論2.1 電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系2.2 電機(jī)中的幾何相似定律概述2.3 電磁負(fù)荷的選擇2.4 電機(jī)主要尺寸比及主要尺寸的確定2.5 系列電機(jī)及其設(shè)計(jì)特點(diǎn)2.6 磁路計(jì)算2.7 參數(shù)計(jì)算2.8 損耗和效率2.9 電機(jī)的冷卻與發(fā)熱2.1 電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系2.1.1、主要尺寸：設(shè)計(jì)一臺電機(jī)時，必須確定許多尺寸，其中起主要與確定作用的是電機(jī)的主要尺寸。電機(jī)的主要尺寸是指靠近氣隙的電機(jī)電樞鐵心直徑和長度。對于直流電機(jī)，電樞鐵心直徑是指轉(zhuǎn)子鐵心外徑。交流電機(jī)：電樞鐵心直徑是指定子鐵心內(nèi)徑。2.1.2、電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系式 電機(jī)工作時，能量是以電磁能的形式通過定、轉(zhuǎn)子

2、之間氣隙進(jìn)行傳遞轉(zhuǎn)換的，氣隙傳遞的功率稱為電磁功率。由于電機(jī)的主要尺寸與電磁功率有關(guān)，而交流電機(jī)的電磁功率與功率因數(shù)有關(guān)。在電機(jī)設(shè)計(jì)中，功率因數(shù)是一個變量。為此，電機(jī)設(shè)計(jì)時，將電機(jī)的主要尺寸與電磁功率的關(guān)系轉(zhuǎn)為與功率因數(shù)無關(guān) 2.1 電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系的計(jì)算功率 的關(guān)系。交流電機(jī)的計(jì)算功率 (三相感應(yīng)電動機(jī) ) ； ； 當(dāng)氣隙磁場為正弦分布時，認(rèn)為PPmEI221 21222cosemRPm Im E Ism相數(shù)E 電樞繞組相電勢I 電樞繞組相電流4NmdpEKfNKNmK氣隙磁場的波形系數(shù)；NmK有效值平均值21.1122 2NmBKBf 電流頻率N 電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)dpK電樞繞組

3、系數(shù)1(dpdpKK基波繞組系數(shù)） 每極磁通avefpefBlB l 60pnf 2.1 電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系 -氣隙磁通密度的最大值（幅值），簡稱氣隙磁密。 B-計(jì)算極弧系數(shù)， paavpBaBavB-氣隙平均磁密；氣隙磁密正弦分布時，220.637pBaB-電樞鐵心的計(jì)算長度或有效長度； efl極距 2Dp-電樞鐵心直徑；線負(fù)荷 ：電樞圓周 DA單位長度上的安培導(dǎo)體數(shù)； a aN iAD2aNmaN總導(dǎo)體數(shù)2.1 電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系aIiaa 并聯(lián)支路數(shù) 2a aN imNIADD將上面式子代入式 整理得交流電機(jī)主要參數(shù)的關(guān)系式：PmEI26.1efpNmdpD l nPa KK

4、 AB對直流電機(jī)： emaaPPE I電樞電勢 60aapNEnaa 并聯(lián)支路對數(shù)電樞電流 2aaIai2a aaaN iN IADa D功率得： 26.1efpD l nPa AB與交流電機(jī)主要參數(shù)的關(guān)系式比較得直流電機(jī) 代入直流電機(jī)計(jì)算1NmdpKK；故電機(jī)的主要參數(shù)關(guān)系式： 2.1 電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系26.1efApNmdpD l nCPa KK AB對于一定功率和轉(zhuǎn)速范圍的電機(jī)， 變化不大，可認(rèn)為是常數(shù) ，故 稱電機(jī)常數(shù)。 pNmdpBA aKK、 、 、AC222602efefefAD l nD lD lCPPTn602PPTn-計(jì)算轉(zhuǎn)矩 近似表示了轉(zhuǎn)子有效部分的體積，定子有效

5、部分的體積 2efD l也與它有關(guān)。電機(jī)常數(shù) AC反映了產(chǎn)生單位計(jì)算轉(zhuǎn)矩所耗用 的有效材料的體積，即結(jié)構(gòu)材料的耗用量。令 21260AAefTKCD l-利用系數(shù)，它表示單位體積有效材料所產(chǎn)生的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； AK2.1 電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系隨著技術(shù)水平的提高，利用系數(shù)將不斷增大。 PNP計(jì)算功率 和額定功率 的關(guān)系： 感應(yīng)電動機(jī) 11coscosENNNNNNNNNEK UIPmUImK11coscosNNNNNEEm E IPKKEEKU壓降系數(shù)同步發(fā)電機(jī) 111coscoscosNNNNNNNEEm E IPPmUIKK由 22606.12efefApNmdpD l nD lCPa KK

6、 ABT得： 2.1 電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系電機(jī)的主要尺寸由其計(jì)算功率和轉(zhuǎn)速之比 或計(jì)算轉(zhuǎn)矩 所決定；功率較大，轉(zhuǎn)速較高的電機(jī)可能和功率較小，轉(zhuǎn)速較低的電機(jī)的體積接近，可能一些尺寸相同，如端蓋，機(jī)座可通用； PnTAB電磁負(fù)荷 、 不變時，相同功率的電機(jī)，轉(zhuǎn)速較高的，尺寸較?。怀叽缦嗤碾姍C(jī)，轉(zhuǎn)速較高時，則功率較大，即提高轉(zhuǎn)速可減少電機(jī)的體積和重量。注意：提高轉(zhuǎn)速只能在一定范圍內(nèi)，若轉(zhuǎn)速過高時，電機(jī)機(jī)械損耗等會隨之增大，從而引起其它參數(shù)變化； 轉(zhuǎn)速一定時，若電樞鐵心直徑不變，而電樞鐵心長度不同時，可得到不同功率的電機(jī)； 2.1 電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系pNmdpaKK、ABAB一般 變化不大

7、，因此電機(jī)主要尺寸在很大程度和選用的電磁負(fù)荷 、 有關(guān)， 、 選得越高，電機(jī)的尺寸就越小。 2.2 電機(jī)中的幾何相似定律概述 分析具有相同的電流密度、磁通密度、轉(zhuǎn)速和極數(shù)的一系列功率遞增而幾何形狀彼此相似的電機(jī)。幾何形狀相似是指電機(jī)對應(yīng)的尺寸間具有相同的比值，如電機(jī)A，B幾何形狀相似，有 : sAsAAABBsBsBhbDlDlhbsshb、分別為槽高及槽寬。 PEIFeENNBA FeB A磁路鐵心中的磁密及截面積cIJAcJA導(dǎo)體電密，導(dǎo)體的截面積FeCuPEIBJA A CucANAN根導(dǎo)體的總面積,FeCuAAl而 各與長度 的平方成正比； 2 24FeCuPBJA Al ll 當(dāng) 一

8、定時 ,B J2.2 電機(jī)中的幾何相似定律概述14lP又有效材料的重量 與體積成正比，即與Gl的立方成正比，而有效材料的成本 、損耗 均與重量成正比。 efCp334GlP34efCGP34pGP 整理得： 34141efCpGPPPPPP上式即為幾何相似定律。 BJ14P它表明，在鐵心磁密 及繞組導(dǎo)體電密 保持不變時，一系列功率遞增，幾何形狀相似的電機(jī)，每單位功率所需有效材料的重量、成本及產(chǎn)生的損耗均與功率的1/4次方（ ）成反比。 2.2 電機(jī)中的幾何相似定律概述也即隨著單機(jī)容量的增大，其有效材料的利用率和電機(jī)效率均將提高。從而在電氣設(shè)備上，采用一臺大功率的電機(jī)代替總功率相等的數(shù)臺小功率電

9、機(jī)。但要注意，電機(jī)的損耗 ，其冷卻表面 。隨著電機(jī)功率增加，若不改變幾何形狀的相似，則損耗產(chǎn)生的熱量大于散熱的熱量，從而導(dǎo)致電機(jī)溫升超過允許值。 3pl2l2.3 電磁負(fù)荷的選擇BB電磁負(fù)荷A、 值決定了利用系數(shù)，直接影響電機(jī)的有效材料的耗用量，更為重要的是A、 值與電機(jī)運(yùn)行參數(shù)、性能和可靠性有密切關(guān)系。 電磁負(fù)荷的選擇要考慮的因素很多，應(yīng)綜合考慮電機(jī)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，其選擇要點(diǎn)如下： (1)當(dāng)輸出功率一定時，提高電磁負(fù)荷A、 ，電機(jī)的尺寸和體積將減小，可節(jié)省有效材料，但其需要較好的冷卻條件和絕緣材料。 B(2)選取較高的A，繞組用銅(鋁)量將增加。由于電機(jī)的尺寸減小了，若 不變，每極磁通將減小

10、，為得到一定的感應(yīng)電勢，繞組匝數(shù)必將增多。B2.3 電磁負(fù)荷的選擇(3)選擇較高的A或?qū)w電流密度J，繞組電阻將增加，使繞組溫升增高。 BB(4)選擇較高的 ，電機(jī)基本鐵耗增加。由于電樞鐵芯中的磁密與 有一定比例關(guān)系，而鐵的比損耗(單位重量鐵芯中的損耗)與鐵磁材料內(nèi)磁密的平方成正比關(guān)系，故隨著 的提高，比損耗的增加速度比鐵芯重量減少的速度更快。因此導(dǎo)致電樞鐵耗增加、效率降低及在冷卻條件不變時溫度將升高。 BBmBIAB(5)A與 應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)谋戎?。由于勵磁電流?biāo)么值，選取較高 的或較低的A，勵磁電流將增大，使異步電機(jī)的功率因數(shù)降低。 2.3 電磁負(fù)荷的選擇總的來說，電磁負(fù)荷的選擇要考慮的因素很

11、多，很難單純從理論上來確定。通常主要從電機(jī)制造成本低、性能良好方面選擇。一般還要從包括電工材料、冷卻條件及電機(jī)結(jié)構(gòu)方面考慮。工廠常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出曲線 確定電磁負(fù)荷。 NABf Pn、2.4 電機(jī)主要尺寸比及主要尺寸的確定2.4.1.電機(jī)的主要尺寸比 在已知電機(jī)的計(jì)算功率和轉(zhuǎn)速的情況下，若選定好電磁負(fù)荷AB、后，由電機(jī)主要參數(shù)關(guān)系式： 26.1efApNmdpD l nCPa KK AB可初步確定電機(jī)的 2efD l， 2efD l但 相同的電機(jī)，可以設(shè)計(jì)成細(xì)長， 也可做成粗短。如何具體確定電機(jī)的電樞鐵心直徑 及電樞鐵心的有效長度 Defl，引進(jìn)電機(jī)的主要尺寸比 efl。顯然 2efD l一定

12、， 取大時，則電機(jī)細(xì)長， 取小時，則電機(jī)粗短。 選擇 值時， 通?？紤]：電機(jī)的參數(shù)與溫升； 節(jié)約同銅； 2.4 電機(jī)主要尺寸比及主要尺寸的確定轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度；轉(zhuǎn)動慣性等方面的限制及要求。 對1）感應(yīng)電機(jī)：中小型感應(yīng)電機(jī)，通常 0.51.5； 大型感應(yīng)電機(jī)， ，極數(shù)較多時取較大值。 13.5 2）同步電機(jī)：中小型同步電機(jī) ；對高速或大型同步電機(jī) ；對低速水輪發(fā)電機(jī)， 宜取小些。 0.62.5343）直流電機(jī)：對頻繁起動和可逆轉(zhuǎn)的軋鋼電動機(jī)，要求轉(zhuǎn)動慣量較小， 應(yīng)取大些。通常中小型直流電機(jī) ；大些直流電機(jī) 。 0.61.21.252.52.4 電機(jī)主要尺寸比及主要尺寸的確定2.4.2 確定主要尺寸

13、的一般方法首先由電機(jī)的額定功率求出計(jì)算功率；由計(jì)算功率和轉(zhuǎn)速，根據(jù)有關(guān)曲線或經(jīng)驗(yàn)求出電磁負(fù)荷；從而由主要參數(shù)關(guān)系式求出 ；根據(jù)推薦的數(shù)據(jù)選用適當(dāng)?shù)闹饕叽绫?，再確定出電機(jī)的主要尺寸 ；對交流電機(jī)，再參照定子鐵心內(nèi)外徑比的經(jīng)驗(yàn)值，確定定子鐵心外徑值 ，參考標(biāo)準(zhǔn)外徑值，轉(zhuǎn)為取標(biāo)準(zhǔn)外徑值，再對定子鐵心內(nèi)徑及鐵心長度進(jìn)行調(diào)整。表1為交流電機(jī)定子鐵心的標(biāo)準(zhǔn)外徑。 2efD lefDl、1D2.4 電機(jī)主要尺寸比及主要尺寸的確定 工廠里常采用“類比法”來確定主要尺寸?！邦惐确ā本褪歉鶕?jù)已生產(chǎn)過的同類型相近規(guī)格所設(shè)計(jì)電機(jī)的具體數(shù)據(jù)，直接初選主要尺寸和一些數(shù)據(jù)。若現(xiàn)要設(shè)計(jì)電機(jī)，已生產(chǎn)過同類型電機(jī)，極數(shù)相同而

14、額定功率不同。則有： 22efNefND lPD lP，選取 DDNefefNPllP；2.4 電機(jī)主要尺寸比及主要尺寸的確定NCPIA J， 取 JJCNCNAPAP；電勢14.44wEfNk不變NN且 efBl不變因?yàn)?，DD則有極距不變，所以 efeflNNlN。2.5 系列電機(jī)及其設(shè)計(jì)特點(diǎn)2.5.1、系列電機(jī)：是指技術(shù)要求、應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)型式、冷卻方式、生產(chǎn)工藝基本相同，功率及安裝尺寸按一定規(guī)律遞增，零部件通用性很高的一系列電機(jī)。 電機(jī)制造廠的產(chǎn)品大多是系列電機(jī)。系列電機(jī)的額定功率具有一定范圍，按一定比例遞增。例Y系列（IP44）三相感應(yīng)電動機(jī)的額定功率 0.55kW250kW 從分2

15、3個等級；系列電機(jī)的額定電壓按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級選用其中一種或幾種。例Y系列（IP44）三相感應(yīng)電動機(jī)的額定電壓為380V；系列電機(jī)有一定的轉(zhuǎn)速范圍或等級。例Y系列（IP44）三相感應(yīng)電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有3000、1500、1000、750r/min 四種；按功率遞增情況和標(biāo)準(zhǔn)尺寸硅鋼片的合理剪裁，規(guī)定了系列電 2.5 系列電機(jī)及其設(shè)計(jì)特點(diǎn)機(jī)鐵心的若干外徑尺寸或軸中心高數(shù)值，每一外徑或軸中心高對應(yīng)一個機(jī)座號。每個中心高有幾種鐵心長度，對應(yīng)不同的功率等級。Y132M1-6 Y132M2-6 Y132S-6 。 系列電機(jī)分類：基本系列：使用面廣，生產(chǎn)量大的一般用途電機(jī)；派生系列：進(jìn)行部分改動而有基本

16、系列派生出來的系列；專用系列：適用于某種特殊條件使用面很窄的系列。如軋鋼用系列電動機(jī)。2.5 系列電機(jī)及其設(shè)計(jì)特點(diǎn)2.5.2 系列電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)功率按一定規(guī)律遞增；安裝尺寸和功率等級相適應(yīng)；電機(jī)的安裝尺寸是指電機(jī)與配套機(jī)械進(jìn)行安裝時的有關(guān)尺寸。系列電機(jī)的安裝尺寸一般按軸中心高分級；交流電機(jī)系列定子沖片外徑的確定應(yīng)與軸中心高一致；重視零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。系列電機(jī)量大，零部件盡量采用“三化”-標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，可提高通用性及互換性，降低生產(chǎn)成本，維護(hù)方便；考慮派生的可能性。 2.6 磁路計(jì)算2.6.1 概述 電機(jī)繞組通過電流產(chǎn)生磁場。電機(jī)磁通構(gòu)成的閉合路徑-磁路。磁路計(jì)算的目的就

17、是確定產(chǎn)生主磁場所需要的勵磁磁勢、勵磁電流，從而進(jìn)一步計(jì)算電機(jī)的空載特性，以及校核電機(jī)各部分磁密選擇得是否合適。 1、磁路計(jì)算所依據(jù)的基本原理- 全電流定律 由于電機(jī)磁場的對稱性，分析磁場時只要分析相鄰兩極磁場的分布情況就行了。右圖為電機(jī)一對極的磁路。 2.6 磁路計(jì)算虛線為磁力線或磁通，磁力線具有不相交特性及在電機(jī)內(nèi)是閉合的特性。由全電流定律知,磁場強(qiáng)度沿任一磁力線所構(gòu)成閉合回路的線積分即磁勢等于閉合回路所包圍的全電流。數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ；對電機(jī)磁路 正好為包圍相鄰兩磁極N、S的磁勢，即每對極勵磁磁勢。 為便于分析，取磁力線的閉合回路路徑即磁路為通過磁極中心線的路徑。電機(jī)每對極磁路的磁勢消耗在磁

18、路上，該磁路分為五段空氣隙；定子齒（或磁極-直流電機(jī)）；轉(zhuǎn)子齒（或磁極-同步電機(jī)）；定子軛；轉(zhuǎn)子軛。即這五段磁路上的磁勢之和就是每對極的勵磁磁勢 ，lH dlilH dl01212ttjjlFH dlFFFFF0F。每極的磁勢為 02F。2.6 磁路計(jì)算l(6085)%以后計(jì)算的磁勢是指每極的，磁路長度 取一半長。這五段磁路中，氣隙的磁勢最大，約占整個磁勢的 。2、電機(jī)中常用的磁性材料 電機(jī)電樞鐵心一般采用涂漆的硅鋼片疊壓而成，磁極采用低碳鋼板等。硅鋼片按工藝分為熱軋和冷軋兩種，其中冷軋的性能比熱軋的好，目前大型電機(jī)采用冷軋硅鋼片。由于我國制造工藝等原因中小型電機(jī)大多采用熱軋硅鋼片。 .2.6

19、.2 空氣隙（氣隙）磁勢的計(jì)算2.6 磁路計(jì)算 電機(jī)中，沿電樞圓周方向氣隙磁場不是勻稱分布的，在磁極中心線處，氣隙磁密 最大。磁路計(jì)算時，氣隙磁勢 -單邊氣隙的徑向長度。 -磁極中心線處的氣隙磁場強(qiáng)度。 -氣隙系數(shù)，考慮到因槽口影響使氣隙磁阻增加而引進(jìn)的系數(shù)， 。磁場強(qiáng)度 ，空氣磁導(dǎo)率 ；氣隙磁密最大值： BFK HHK1KoBHpefBal600.410/H m對于直流電機(jī)：每極（氣隙）磁通 60aaEPNna 交流電機(jī) 4NmdpEKkfN 。2.6 磁路計(jì)算計(jì)算極弧系數(shù) 的確定 pa如圖氣隙磁密 的分布 B x情況。每極氣隙磁通： 22efpefaveflB x dxB alBl 氣隙磁

20、密的平均值： 221avBB x dxavpBaB顯然當(dāng)氣隙磁密 為正弦時， B x20.637avpBaB2.6 磁路計(jì)算故計(jì)算極弧系數(shù) 的大小取決于氣隙磁密的分布情況。令 pa1spavBFaBsF-波幅系數(shù)。 spefefBFall從上圖可知：在極弧計(jì)算長度 范圍內(nèi)，每極磁通均勻分布在這個范圍內(nèi)，其磁密等于最大值 。 ppbaB1）直流電機(jī)的計(jì)算極弧系數(shù) ppba均勻氣隙：直流電機(jī)極弧部分氣隙為均勻的，如圖 2ppbb-極弧長度 pb不均勻氣隙： ppbb2.6 磁路計(jì)算2）感應(yīng)電機(jī)的計(jì)算極弧系數(shù) pa感應(yīng)電機(jī)磁路越飽和，氣隙磁密分布越扁平，氣隙磁密的平均值越接近最大值，計(jì)算極弧系數(shù) 越

21、大，大于0.637。 avpBaB為此感應(yīng)電機(jī)計(jì)算時，引入飽和系數(shù) , sK12ttsFFFKF-分別為定、轉(zhuǎn)子齒部磁勢。 12ttFF、而 和飽和系數(shù)的關(guān)系曲線已繪制成曲線，查 psaF或波幅系數(shù)找。書P150圖2B-3（曲線的飽和系數(shù) ）見下頁 。sTKF2.6 磁路計(jì)算飽和系數(shù) 的確定：磁路計(jì)算時，先假定一個飽和系數(shù)的初設(shè)值 ，從圖2B-3查出 ，再求出磁密的最大值及氣隙磁勢、定轉(zhuǎn)子齒部磁勢，最后計(jì)算出飽和系數(shù)。最后計(jì)算出飽和系數(shù)。若飽和系數(shù)的計(jì)算值和初設(shè)值的誤差大于1%(手算)或0.5%（計(jì)算機(jī)算），需重新假設(shè)飽和系數(shù)，至到飽和系數(shù)的計(jì)算值和初設(shè)值的誤差小于1%(手算)或0.5%（計(jì)算

22、機(jī)算）才合格。 sKsKpsaF或波幅系數(shù)3）凸極同步電機(jī)的計(jì)算極弧系數(shù) pa凸極同步電機(jī)采用集中勵磁繞組，氣隙磁勢在空間分布為矩形。為使氣隙磁密按正弦分布有： 00cosFB xBxH xx，2.6 磁路計(jì)算而最大磁密即主極中心線處的磁密 0FB； 00coscosFFB xBxxx cosxx即氣隙按這樣規(guī)律變化，這在工藝上很難做到。 為此通常把主極極靴外表面做成圓弧型，它和定子鐵心內(nèi)圓不同心，最大氣隙 maxcos2pb主極中心線處氣隙長度；pb 極弧長度，如圖。 一般 max1.52.6 磁路計(jì)算凸極同步電機(jī)，氣隙比較大，氣隙磁場波形主要與極靴外形、極弧長度有關(guān)。凸極同步電機(jī)的計(jì)算極弧

23、系數(shù) 與極弧長度 已繪制曲線，查找即可。書p12圖1-5 。 papb電樞鐵心或氣隙的軸向計(jì)算長度 efl式中用的是電樞鐵心或氣隙的軸向計(jì)算長度 ，而 pefBalefl不是鐵心總長度 ，這是因?yàn)橹鞔磐ǔ阼F心總長 范圍內(nèi) tltl穿過氣隙外，還有一小部分在定、轉(zhuǎn)子端面越過，該現(xiàn)象稱邊緣效應(yīng)，使得沿軸向方向的氣隙磁場分布，如圖。 2.6 磁路計(jì)算 在計(jì)算磁通穿越氣隙的截面積時，軸向的計(jì)算或有效長度 efl2.6 磁路計(jì)算比鐵心總長度 長一些 ， ；若轉(zhuǎn)子鐵心有徑向道，則氣隙磁場分布為圖b,通風(fēng)道處磁通減少。因此軸向的計(jì)算或有效長度 比鐵心總長度 短一些。tl2eftllefltleftvvll

24、N b； -鐵心中的徑向通風(fēng)道數(shù)（圖b, =3）； vNvN-沿鐵心軸向長度因一個徑向通風(fēng)道所損失的長度； 25vvvbbb若定、轉(zhuǎn)子都有徑向通風(fēng)道，且相互對齊， eftvvllN b252vvvbbb，。注意圖a或b，矩形面積 efB l等于氣隙磁密 實(shí)線所包圍的面積。工廠在對同步發(fā)電機(jī)計(jì)算時， 2.6 磁路計(jì)算有時會把通風(fēng)道對氣隙磁勢的影響用氣隙系數(shù)來考慮，而不用在軸向計(jì)算長度 中考慮。 efl氣隙系數(shù) K 是由于定、轉(zhuǎn)子開槽而引進(jìn)的一個大于1的系數(shù)，其原因是定、轉(zhuǎn)子開槽將使氣隙磁阻比無槽時的大，從而導(dǎo)致氣隙磁通減少。為保持主磁通不變，必須增大磁勢，用有效氣隙長 K度 efK增大來反映。

25、槽口寬 電樞開槽，0b，齒距 t，如圖。對半閉口槽和半開口槽 0200(4.40.75)(4.40.75)tbKtbb2.6 磁路計(jì)算對開口槽： 0200(5)(5)tbKtbb感應(yīng)電機(jī)定子常用半閉口槽、半開口槽及開口槽，如圖。 感應(yīng)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子都開槽，則 12KK K12KK、-分別 是定、轉(zhuǎn)子開槽的氣隙系數(shù)。2.6 磁路計(jì)算2.6.3 齒部磁勢（磁壓降）的計(jì)算每極齒部磁勢 ； -齒部的磁場強(qiáng)度，由 查對應(yīng) tttFH LtHtB硅鋼片的磁化曲線查得。如采用 D23熱軋硅鋼片，磁化曲線見p474表F-10； -齒部的磁路計(jì)算長度。 tL1.齒磁密 的計(jì)算 tB齒磁密 的場合：當(dāng)齒磁密 時，鋼

26、片的磁路飽和程度不高，齒部磁阻比槽部磁阻小得多。在一個齒距 t范圍內(nèi)的主磁通幾乎全部從齒內(nèi)流過，一個齒距t范圍內(nèi)的氣隙磁通 ；由于齒部磁路是從主極中心線處經(jīng)過的磁路， 1.8tBT1.8tBTtt efB l t 故該處一個齒距t范圍內(nèi)的氣隙磁密平均值就是磁密最大值 B,2.6 磁路計(jì)算即 。齒中磁密 tBBefttttB l tBAA；tFe ttAK l b-齒 的計(jì)算截面積。 -鐵心長度。 -鐵心疊壓系數(shù) ttvvllN bFeK對涂漆硅鋼片 ，0.920.93FeK；-計(jì)算齒寬。如圖對于平行tb齒壁的梨形槽取齒一半高度處的寬度tb（圖 21ttbb或）；2.6 磁路計(jì)算對于非平行齒壁的

27、矩形槽，如圖。 沿槽高 方向各點(diǎn)齒的寬度是變化的，齒磁密 和對應(yīng)的磁場強(qiáng)度 也是變化的。齒磁勢： shtBtH1/201/31(4)6shtttrttttttFH dhHHHLHL-齒根處磁場強(qiáng)度， trH由該處齒磁密 查出； trB-齒中部處磁場強(qiáng)度， 1/2tH由該處齒磁密 查出； 1/2tB-齒頂處磁場強(qiáng)度，由該處齒磁密 ttHttB查出。 -離齒最窄部齒高處的磁場強(qiáng)度，由該處齒磁密 1/3tH2.6 磁路計(jì)算查出。 1/3tB1/31/31/3efttttB l tBAA，1/31/3tFe ttAK l b， -離齒 1/3tb最窄部 齒高處的齒寬。1/3齒磁密 的場合：當(dāng)齒磁密 時

28、（直流電機(jī)和同步電機(jī)中），齒部磁路比較飽和，齒部的磁阻不會比槽的磁阻小很多。此時磁通大部分從齒部通過，小部分從槽部通過，因而齒的實(shí)際磁密 小于視在磁密 。 1.8tBT1.8tBTtBtB齒的視在磁密 ：磁通 全部進(jìn)入齒中時的齒磁密。 tBt1.8tBT時，認(rèn)為 ttBB。齒的實(shí)際磁密 的確定：如上圖，取直徑為 的圓柱形表面 tBxD為等磁位面（垂直于磁力線），即 ，在圓柱形表面處， txsxHH2.6 磁路計(jì)算一個齒距范圍內(nèi)的磁通 分為通過齒部的磁通 和通過槽部的磁通 兩部分。 ttxsxttxsx ；ttxsxtxtxtxAAA，得 sxtxtxtxBBA， -圓柱形表面齒的截面積； -該

29、處齒的視在磁密。 txAtxB00sxsxsxssxssxstxtxtxsxAk BkHkHAAAtxsxHH又 。0sxtxtxtxstxtxBBBkHA； 稱槽系數(shù)或槽分路系數(shù)。 sxstxAkA-圓柱形表面槽的截面積。 sxA對梨形槽（上上圖a）圓柱形表面 2.6 磁路計(jì)算取在平行齒壁部分的中間截面， 12221/21/21/2()efsstFe ttrrlAkAK bl對矩形槽 ；1/31/3sstAkA。0txtxstxBBkH簡化為： 0ttstBBkH是一條直線，和磁化曲線ttBf H點(diǎn)就是所求的齒部的實(shí)際磁密 的交及磁場強(qiáng)度 tBtH，如圖。 2.6 磁路計(jì)算1、齒的磁路計(jì)算長

30、度 tL對于直流電機(jī)電樞梨形槽或類似的槽： 2222122()3tLhrr；對于感應(yīng)電機(jī)定子梨形槽或類似的槽：11212113tLhhr；對于半開口槽： 對于開口槽： 12tssLhh；tsLh。2.6.4 軛部磁勢的計(jì)算2.6 磁路計(jì)算按所銜接的是磁極還是齒，可將軛分為極聯(lián)軛和齒聯(lián)軛兩種。 1、極聯(lián)軛磁勢的計(jì)算：直流電機(jī)的定子軛及凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子軛都是極聯(lián)軛，也稱磁軛。 如圖，直流電機(jī)磁極的磁通 分兩路分別進(jìn)入左右（一 邊沒畫）兩邊的軛。磁軛截m面的磁通 ，而磁極12jm 的磁通 是氣隙（主）磁通 m和極間漏磁通 之和。 2.6 磁路計(jì)算若磁軛其截面由鑄鋼或鋼板沖疊而成，其軛部磁密 2mjj

31、 jBh l，-分別為軛的高度及軛的軸向長度。 jjhl、若磁軛由薄鋼板沖疊而成，則 2mjFej jBK h l，對于不涂漆的 鋼板，疊壓系數(shù) 。由 及軛鋼材料的磁化 23mm0.98FeKjB曲線查出對應(yīng)的磁場強(qiáng)度 jH。每極的軛部磁路計(jì)算長度 jL是每對極軛部磁路計(jì)算長度的一半， 122javjDLp。-軛的平均直徑（軛最大直徑與最小直徑的平均值）。 javD極聯(lián)軛的磁勢 jjjFH L。2.6 磁路計(jì)算2、齒聯(lián)軛磁勢的計(jì)算 感應(yīng)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子軛，直流電機(jī)的電樞軛及同步電機(jī)的電樞軛都是齒聯(lián)軛，也稱心軛。 交流電機(jī)的齒聯(lián)軛磁勢感應(yīng)電機(jī)的磁通如圖， 處0 x 2.6 磁路計(jì)算是磁極中心線處。由

32、于一個極距內(nèi)的氣隙磁通是“分散”地進(jìn)入齒部和軛部（右圖，只畫了 范圍半個極距的磁通）， 02使得在軛部各截面的穿過的磁通是不同的， 處的軛部截面穿過的磁通 ， 處的軛部截面穿過的磁通最大為 0 x 0j 2x ， -一個極距下的氣隙磁通。在 處軛部截面 2j xjxA穿過的磁通就是在 范圍的氣隙磁通 0 x 0jefxxB x l dx -氣隙磁密。由于沿軛部磁路上軛部截面穿過的磁通大小不同，磁密也不同。為便于計(jì)算，軛部磁勢計(jì)算采用一個等效的均勻磁場代替實(shí)際的不均勻磁場。在 處的軛部 B x2x 截面穿過的磁通最大為 ，軛部磁密2.6 磁路計(jì)算2j 2jFej jBK h l最大，查對應(yīng)的磁化

33、曲線查出對應(yīng)的磁場強(qiáng)度 jH；-軛部計(jì)算高度， jh-軛部的軸向長度。 jl圖a ,轉(zhuǎn)子軛部計(jì)算高度2222222233ijsvDDrhhd圖b， 1112123ijsDDrhh -轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道直徑。 2vd2.6 磁路計(jì)算對于矩形槽電機(jī) jjhh軛部磁勢 。 -軛部磁勢的校正系數(shù)， 。jjavjjjjFHLC H LjC與軛尺寸、極對數(shù)及 有關(guān)（見書p150151圖2B-46）。 jB較低時， 取最大值0.7。 jBjC122javjDLp-對應(yīng)軛部計(jì)算高度jh中心的直徑，見圖b或a。 javD直流電機(jī)的齒聯(lián)軛磁勢 直流電機(jī)進(jìn)入軛部的磁通與交流電機(jī)相同，在主極中心線處即 處的軛部截面穿過的

34、磁通 ，在 處的軛部截 0 x 0j 2x 面穿過的磁通最大為 ，磁密最大。為計(jì)算方便，對于 2j 2.6 磁路計(jì)算兩極小型電機(jī)，軛部磁勢分為兩段計(jì)算：一段是在極弧范圍內(nèi)（主極極靴下）， ， -在 122233jjFe jjBBK l hjB軛部截面的磁密。由 查磁化曲線查出對應(yīng)的 。 2x 處的1 jB1jH另一段在極間范圍內(nèi)， 從磁化曲線查出 2jjBB2jH。軛部磁勢： 12112212(1)jjjjjjjjpjjpjFFFH LH LH a LHaL對于四極或四極以上的直流電機(jī) jjjFH L，-對應(yīng)軛部最大磁密的磁場強(qiáng)度。 jH2.6 磁路計(jì)算2.6.5 磁極漏磁系數(shù)與磁極磁勢的計(jì)算1、磁極漏磁系數(shù)：通過電機(jī)主極極身的磁通 包括氣隙（主）磁通 和極間漏磁通 兩部分。 mm ，-磁極漏磁系數(shù)，設(shè)計(jì)時 不能過大；對直流電機(jī)： (1)22p 1.11.151.2或，24p ；1.151.2，；24p ，1.151