感应电机的电磁设计

其中对 Ist ,Tst ,Tmax, S 关系最密切
笼型转子尺寸的确定另须着重考虑起动性能的要求。 ②对于铸铝转子，槽面积和铝条面积认为相等，先估算转子导条电流
I2
I2
KI I1
m1 N 1 K dp1 m2 N2 Kdp2
m2 N2 Z2
Kdp2 1
I2
KI I1
3N 1 K dp1 Z2
（四）绕组节距的选择
双层绕组
正常电机： y 5 削弱5、7次谐波
6
两极电机： y 2
3
便于嵌线，缩短端部长度
单层绕组： 一般用整距
分布系数：
Kd1
sin(
2
q1)
q1 sin 2
短距系数：
K p1 sin 2
2 p
Z1
槽距电角
y1
m1q1
基波绕组系数：
Kdp1 Kd1 K p1
三、每相串联导体数、每槽导体数计算
2 pV
参考表10 3达式 Di1 D1
D1 按标准外径调整Di1 lef
V Di12
五、空气隙的确定
1、影响： Im cos
过小 影响机械可靠性 X ,Tst ,Tmax ,损耗,温升
2、气隙
基本上决定于定子内径、轴直径、轴承间的转子长度。
3、经验公式：
小功率电机：
0..3(0.4 7 Di1lt )103 m
④ 槽口高度：
h01 =0.5~2.0 mm
⑤
1 角： 30°左右
根据估算和选用数据，作图确定尺寸，核算槽满率，必要调整
2、平行槽 槽形尺寸和扁线尺寸及绝缘结构尺寸结合考虑，不须核算槽满率。
bs1 (0.45 ~ 0.62)t1 hs1 (3.5 ~ 5.5)bs1
最后需核验齿部最小磁密
Bt max 2.0T
第十章 感应电机的电磁设计
§10-1 概述 主要内容： ① 主要尺寸与气隙的确定； ② 定转子绕组与冲片设计； ③ 工作性能的计算； ④ 起动性能的计算； ⑤ 深槽式、双笼转子感应电机的设计特点。
一、 我国感应电机主要系列 100个系列，500多个品种，5000多个规格 大型：
H 630 mm D1 1m P 400 kW
② 为避免起动过程中较强的异步附加损耗，使 ；
③ 为避免起动过程中较强的同步附加损耗、振动和噪声，应避免（表 10-7）中的槽配合。
（二）转子槽形的选择和槽形尺寸的确定 1、转子槽形
平行齿
平行槽
①铸铝转子：
凸形槽
刀形槽 闭口槽 双笼转子槽 梯形槽
②铜条转子： 半闭口平行槽
2、转子槽形尺寸的确定
①影响： Ist ,Tst ,Tmax,T S曲线形状, S, pCu 2 , cos,,
单层: N1 双层: N1
N s1 N s1
2
N1 N1 每相串联匝数
四、电流密度的选择及线规、并绕根数和并联支路数的确定 1、电密：
J1
Ac
节省材料,降低成本
p 寿命和可靠性降低
大、中、小型铜线电机：
J1 (4 106 ~ 6.5 106 ) A / m2
对大型电机：参考极距
槽口部分尺寸可参考相近规格的电机来决定。
3、端环的设计
端环电流：
IR
1
I2
p
2 s in
I2
Z2
2p
Z2
端环面积：
AR
IR JR
J R 端环电密 (0.45 ~ 0.8)J B
端环外径： 比转子外径小（3~8）mm （以便铸铝模定位）
端环内径： 略小于转子槽底所在圆直径 端环厚度： 按所需截面积 并考虑加工工艺要求决定
存在一定比例（表10-3）
D1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱDi1
变动范围在5%左右。
D D1 与内径
i1
四、主要尺寸的确定
P
(1 L )
n
1
cos
PN
参考图10 2,表10 选择A, B
1
Di12lef
1、
Di12lef
6.1
pKNm Kdp
1 AB
P n
V
KNm── 气隙磁场波形系数，当气隙磁场正弦分布时；
lt : 铁心长度
大、中型电机：
Di1(1
9 ) 103 2p
m
§10-3 定子绕组与铁心的设计
定子槽数的选择
q1
Z1 2 pm
1、 q1 值大小对电机的参数、附加损耗、温升、绝缘材料耗量等有影响
q1 大
定子谐波磁场减小，
pad X ↓
每槽导体数减少，
Xs
, Z1
, hs bs
, X s
槽中线圈边总散热面积↑，利于散热
大型电机：扁导线
① 导线宽厚比
b a
(1.5
~
4.0)
，槽口、槽宽、槽高尺寸适当；
② 每根导线截面积< 15
mm2
步骤： 计算导线截面
Ac1
I1 a1Nt1J1
→ 查标准线规表 → 选标准导线 → 圆线直径、扁线宽厚
五、 定子冲片的设计 （一）槽形：①半闭口槽（梨形槽、梯形槽） ②半开口槽 ③开口槽
Bt1 定子齿磁密 (1.4 ~ 1.6)T
② 每极磁通经齿部后分两部分进入轭部，定子轭部计算高度
h
j1
pB 2KFeB j1
Bj1 定子轭部磁密( Bt1) (1.1 ~ 1.5)T
p
计算极弧系数(
p
0.68)
③ 槽口宽度：
b =2.5-4.0mm，比线径大1.2-1.6mm； 01
机械嵌线时，槽口还需适当放宽。
Kdp1 定子基波绕组系数00..9926
单层 双层
p ── 计算极弧系数；
p
Bav B
2
0.637
(0.66 ~ 0.71)
正弦不饱和 饱和
KNm 1.11
2、参考表10-2选择
值， lef
Di12lef
Di13
2p
Di13
V
Di1
3
2 pV
初步计算
Di1 2 p
Di1
3
缺点：绝缘材料多，嵌线麻烦
（三）单双层绕组和Y-混合绕组
1、单双层绕组：短距时，某些槽内上下层导体属于同一相，而某些槽内上下层 属于不同相。把属于同相上下层导体合起来，用单层绕组代替，而不同相的仍保 持原来的双层，按同心式绕组端部形状将端部连接起来。
2、 Y-Δ混合绕组：把普通60°相带三相绕组分成两套三相绕组；其空间相位 互差30°电角度，一套Y，一套Δ；电流在时间相位上互差30°。
绝缘材料用量、工时↑，槽利用率↓
一般感应电动机：
q1 =（2~6） 取整数
2、
极数少，功率大电机：
q1 取大些 （2极取
q1 =（6~9））
q 极数多电机：
1 取小些
二、 定子绕组型式和节距的选择 （一）单层绕组 优点：① 槽内无层间绝缘，槽利用率高； ② 同槽内导线同相，不会发生相间击穿； ③ 线圈总数比双层少一半，嵌线方便。 缺点：① 不易做成短距，磁势波形较双层为差； ② 电机导线粗时，绕组嵌放和端部整形较困难。
(1
L
)
(1
L
)
0.5%
(1
L
)
值。
(1
L
)
经验公式估算：
2极小型：
1
L
0.92
0.0866ln
PN
非2极小型：
1
L
0.931
0.0108ln
PN
0.013p
中型：
1
L
0.892
0.0109ln
PN
0.01p
二、电磁负荷的选择
磁化电流：
Im
2 pF0 0.9m1N1Kdp1
① 每极磁势
F0 主要用来克服
二、 感应电动机的主要性能指标和额定数据 （一）主要性能指标
效率
cos 功率因数
TM
最大转矩倍数
TN
Tst TN
起动转矩倍数
I st
起动电流倍数
IN
cu , Fe 绕组、铁心温升
Tm in
起动过程中最小转矩
（二） 额定数据
PN 额定功率 f N 额定频率
U N 额定电压
nN
额定转速
基值：
电压： U N
I F ， m 决定于
Im B
I KW
A
B
, A
I
* m
,cos
B ，
②
X*
I KW X
U N
A B
B , A X* ,Tst ,Tmax , Ist
选取方法：
中小型： A (15 103 ~ 50 103) A / m
B (0.5 ~ 0.8)T
大 型： A, B 可略高
三、主要尺寸比的选择 对于一定的极数，定子铁心外径
J2，JO2 小型三相感应感应电动机
JS 三相笼型转子感应电动机（中型）
JR 三相绕线转子感应电动机（中型）
JS2，JSL2 三相感应电动机（中型、低压）
JR2，JRL2 三相感应电动机（中型、低压）
Y
三相笼型转子感应电动机（大型）
YR 三相绕线转子感应电动机（大型）
YK 大型高速感应电动机
派生、专用系列： YQ 高起动转矩感应电动机（小型） YH 高转差率感应电动机（小型） YD 变极多速感应电动机 YZ 起重及冶金用感应电动机 YQS 潜水感应电机 YLB 立式深井泵用感应电动机
P
E1 U N