新版电机的电磁设计点注意事项.doc

电机电磁设计10点注意事项
l．2  不要设计过于细长或扁平电机
    电机设计努力争取以最少材料和成本取得最好性能。通常说来, 扁平电机有效材料用铁较少, 用铜较多．结构材料较多。细长电机有效材料用铁较多．用铜较少, 结构材料较少, 但结构刚度较差。
    所以电机直径和长度之比有一个最好值．铁心内圆和长度之比为1: 1左右。设计电机要依据电机多种性能要求及市场上有效材料, 结构材料价格进行优化设计, 另外还要考虑系列化、 零部件通用化以及结构工艺性、 工模具成本等问题。见下图

l．2  电机线圈电流密度不宜过大或过小
    电机线圈含有一定电阻, 当电流经过线圈时就产生损耗, 使电机效率降低, 绕组温度升高。电机设计时期望减小电阻, 以降低损耗, 降低温升, 提升效率。降低电流密度, 增加导线截面积能够减小电阻, 但会造成线圈材料用量增加。因为槽面积加大, 引发铁心磁密增加, 使电机励磁电流及铁损耗增加。所以电流密度选择要全方面考虑电机性能。电流密度通常选择3～7A／mm²。对于大电机及封闭式电机取小值．对于小电机及开启式电机则取大值。见下图

1．3  电机铁心磁通密度不宜过高或过低
    当铁心材料、 频率及硅钢片厚度一定时．铁损耗决定于磁通密度大小。磁通密度过高．使铁耗增加．电机效率降低．铁心发烧使电机温升增高。并因为励磁安匝增加．电机功率因数降低。所以铁心磁通密度不宜过高,尽可能避免用在磁化曲线过饱和段。小型电机通常不超出155T。磁通密度过低则使电机材料用量增加, 成车提升。
1．4  电机槽满率不宜过高或过低
    所滑槽满率是指槽内导线面积和槽有效面积之比, 即N2d
见下图

式中, N为导线并绕根散l=为每槽导体数; d为导线绝缘后外径Is, 为槽有效面积(为槽面积减击槽绝缘所占面积)。槽满率大,表示槽内填充紧密, 槽满率小, 表示槽内填充松散。就电机用料充足利用和运行性能来说, 槽辨率最为好。但过高嵌线困难, 劳动量及工时增加, 轻易损伤绝缘。槽满率低, 电机运行时导线在槽内松动, 易掼坏绝缘, 另外, 槽内空隙多．因为空气导热差, 影响线圈散热, 使电机温升增高。槽满率通常取75％～78％, 小于80％。见下图

1．5  电机槽形设计尽可能选择平行齿梯形槽
    硅钢片工作在磁化曲线饱和段, 单位长度励磁消耗安匝数随磁通密度增加而大量增加。为了合理充足利用电机内部空间, 电机设计时总是使硅钢片比较饱和。假如采取梯形齿, 则齿窄部因为磁通密度大, 励磁安匝数大量增加, 电机功率因数降低。假如采取平行齿．则沿齿部长度内磁通密度均匀, 励磁消耗安匝数大为降低。
见下图

1．6槽形边缘不要有尖角, 见下图

    槽形设计应考虑便于冲模制造。冲模淬火时．凹槽尖角处常因应力集中而产生裂纹。园角还有利于延长冲模寿命。槽形设计其边缘处应尽可能采取圆角, 圆角半径应大于1mm。
1．7尽可能用圆底槽替换平底槽
    圆底槽优点:
A.圆底槽能改善导线填充情况．槽绝缘不易损坏, 在槽满率相同情况下, 圆底槽嵌线比平底槽轻易。
B.转于铸铝时, 圆底槽比平底槽铝水填充情况好。
C. 圆底槽比平底槽便于模具制造。见下图

1．8电机铁心槽口宽度不宜过大
    电机槽口太小, 下线困难。电机槽口太大．使气隙磁通分布不均, 齿谐波增大．附加损耗增加。半闭口槽槽口宽度通常为2～3根导线直径, 约为3．5mm。低压成形线圈采取槽内四个元件边半开口槽结构, 使其槽口宽度降低为槽宽二分之一。见下图

1．9定子槽数不要太多或太少
    异步电动机定子槽数多, 磁动势、 电动势波形好．附加损耗小, 电机效率高。槽数多, 还使线圈和铁心接触面积增加, 线圈散热好, 温升低。但槽数多, 铁心齿部过窄, 冲压变形大, 工艺性差。槽数多还使模具制造成本增加, 相关电机设计问题, 线圈制造及下线工时增加, 通常说来．定子槽数多、 电机性能好．但成本高。
    通常异步电动机每极每相槽散q≥2。见下图

1．10异步电动机避免选择过大或过小气隙
    气隙是指电机定子和转子间空隙。气隙大小对电机性能及制造工艺有很大影响。气隙大．磁阻大, 励磁安匝数多, 使电机励磁电流增大．电机功率因数降低。但气隙大使谐波磁场减弱, 电机附加损耗降低。气隙大, 对电机零部件同轴度及装配精度要求降低; 气隙过小, 则轻易引发定转子扫膛, 以及因为附加损耗增加而使电机效率降低。见下图