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电机设计电机设计 第八讲第八讲电磁参数方案调整电磁参数方案调整电气教研室电气教研室讲课人：安国庆讲课人：安国庆设计任务书一般会给出如下技术指标：设计任务书一般会给出如下技术指标：常见问题：常见问题：1.效率偏低；效率偏低；2.功率因数偏低；功率因数偏低；3.起动电流偏大；起动电流偏大；4.起动转矩偏小；起动转矩偏小；5.最大转矩偏小；最大转矩偏小；6.温升偏高；温升偏高；2024/7/82电磁计算调整原因电磁计算调整原因 按照电机性能要求，电机的一些重要尺按照电机性能要求，电机的一些重要尺寸或数据可以初步确定，按照程序完成一个寸或数据可以初步确定，按照程序完成一个电磁计算，电磁计算，不论手算还是借助计算机不论手算还是借助计算机，均不，均不难完成。难完成。但计算后得到的结果，往往但计算后得到的结果，往往达不到国家达不到国家标准或用户的特殊要求标准或用户的特殊要求，则需找出原因，调，则需找出原因，调整设计直到各项指标都达到技术要求，电磁整设计直到各项指标都达到技术要求，电磁方案才能确定下来。现把电磁计算中主要调方案才能确定下来。现把电磁计算中主要调整方法进行归纳。整方法进行归纳。2024/7/83现象一：效率低现象一：效率低 原因一：原因一：定子铜耗大定子铜耗大解决方法解决方法1 1：增大导线截面积；增大导线截面积；带来的不良后果：带来的不良后果：（1 1）槽满率增大，嵌线困难；槽满率增大，嵌线困难；（2 2）用铜量增加；用铜量增加；解决方法解决方法2 2：减小每相串联导体数（即减少每槽导体数）减小每相串联导体数（即减少每槽导体数）；带来的不良后果：带来的不良后果：（1 1）漏抗减小，起动电流增高；漏抗减小，起动电流增高；（2 2）齿、轭部磁密增高，铁耗增加；齿、轭部磁密增高，铁耗增加；解决方法解决方法3 3：减小绕组端部长度；减小绕组端部长度；带来的不良后果：带来的不良后果：嵌线困难；嵌线困难；2024/7/84现象一：效率低现象一：效率低 原因二：原因二：转子铜耗大转子铜耗大；调整目标：调整目标：降低转子电阻降低转子电阻解决方法解决方法1 1：增大转子槽面积；增大转子槽面积；带来的不良后果：带来的不良后果：（1 1）齿、轭部磁密增高，转子齿轭部铁耗增加；齿、轭部磁密增高，转子齿轭部铁耗增加；齿、轭面积减小导致齿、轭面积减小导致B B增加增加（2 2）转子电阻减小，引起起动转矩下降；转子电阻减小，引起起动转矩下降；解决方法解决方法2 2：端环尺寸放大：端环尺寸放大（特别是两极电机）（特别是两极电机）；带来的不良后果：带来的不良后果：端环过厚可能引起裂纹；端环过厚可能引起裂纹；2024/7/85现象一：效率低现象一：效率低 原因三：原因三：铁耗大铁耗大；调整目标：调整目标：降低磁密降低磁密B B解决方法解决方法1 1：调整槽型；：调整槽型；（1 1）当发现齿部磁密大时，可以增大齿宽；）当发现齿部磁密大时，可以增大齿宽；（2 2）当发现轭部磁密大时，可以减小槽高；）当发现轭部磁密大时，可以减小槽高；带来的不良后果：带来的不良后果：槽变窄或矮，槽满率可能出现问题；槽变窄或矮，槽满率可能出现问题；解决方法解决方法3 3：（1 1）减小定转子槽口宽度；）减小定转子槽口宽度；槽比漏磁导与槽比漏磁导与“h/b”成正比成正比带来的不良后果：带来的不良后果：漏抗增加，同时导致起动转矩和最大转矩下降漏抗增加，同时导致起动转矩和最大转矩下降（两者分母都有（两者分母都有Z Z）；（2）采用闭口槽（）采用闭口槽（转子转子）和磁性槽楔（）和磁性槽楔（定子定子）；解决方法解决方法2 2：增加铁心长度；：增加铁心长度；增加磁力线垂直进入齿或轭的截面积，降低齿轭磁密；增加磁力线垂直进入齿或轭的截面积，降低齿轭磁密；带来的不良后果：带来的不良后果：用铁量增加；用铁量增加；2024/7/86现象一：效率低现象一：效率低 原因四：原因四：机械损耗大机械损耗大；解决方法：解决方法：（1 1）减小风扇尺寸；）减小风扇尺寸；带来的不良后果：带来的不良后果：温升升高；温升升高；（2 2）轴承润滑油合适；）轴承润滑油合适；（3 3）提高装配质量；）提高装配质量；2024/7/87现象二：功率因数低现象二：功率因数低 原因：原因：励磁电流较大；励磁电流较大；解决方法：解决方法：（1 1）增加每槽导体数（增加电阻）；）增加每槽导体数（增加电阻）；带来的不良后果：带来的不良后果：漏抗增加，起动转矩和最大转矩下降；漏抗增加，起动转矩和最大转矩下降；（2 2）增加铁心长度：为了增加）增加铁心长度：为了增加RmRm；带来的不良后果：带来的不良后果：用铁量增加；用铁量增加；（3 3）减小气隙：磁阻小，产生同样磁通需要的）减小气隙：磁阻小，产生同样磁通需要的Im小小 带来的不良后果：带来的不良后果：可靠性下降，谐波漏抗增加可靠性下降，谐波漏抗增加（齿谐波波动更强烈）（齿谐波波动更强烈）；2024/7/88现象三：起动电流大现象三：起动电流大 原因：漏电抗小原因：漏电抗小；解决方法：解决方法：（1 1）增加每槽导体数（增加漏抗）；）增加每槽导体数（增加漏抗）；带来不良后果：带来不良后果：1.1.铜耗增加，效率降低铜耗增加，效率降低；2.2.漏抗大，起动转矩降低；漏抗大，起动转矩降低；（2 2）改变定转子槽型，使其深而窄；）改变定转子槽型，使其深而窄；（槽比漏磁导与（槽比漏磁导与“h/bh/b”成正比，可参考成正比，可参考P272P272算例算例4949步）步）带来不良后果：带来不良后果：1.1.轭部磁密增加易过饱和；轭部磁密增加易过饱和；槽变深后，轭高变小，轭部磁通截面积变小，轭部磁密增加；槽变深后，轭高变小，轭部磁通截面积变小，轭部磁密增加；2.2.功率因数下降；功率因数下降；磁路出现饱和后，所需励磁电流增加，功率因数下降；磁路出现饱和后，所需励磁电流增加，功率因数下降；2024/7/89现象四：起动转矩小现象四：起动转矩小 原因一：起动阻抗大原因一：起动阻抗大；解决方法解决方法1 1：减少每槽导体数；减少每槽导体数；带来不良后果：带来不良后果：起动电流增加起动电流增加；解决方法解决方法2 2：改变定转子槽型，使其宽而浅；改变定转子槽型，使其宽而浅；（槽比漏磁导与（槽比漏磁导与“h/bh/b”成正比，可参考成正比，可参考P272P272算例算例4949步）步）带来不良后果：带来不良后果：1.1.齿部磁密增加易过饱和；齿部磁密增加易过饱和；槽变宽后，齿变窄，齿部磁通截面积变小，齿部磁密增加；槽变宽后，齿变窄，齿部磁通截面积变小，齿部磁密增加；2.2.功率因数下降；功率因数下降；磁路出现饱和后，所需励磁电流增加，功率因数下降；磁路出现饱和后，所需励磁电流增加，功率因数下降；2024/7/810现象四：起动转矩小现象四：起动转矩小 原因二：转子电阻不够大原因二：转子电阻不够大解决方法解决方法3 3：改变转子槽型，使槽变深：改变转子槽型，使槽变深：增加挤流效应，使槽内等效截面积变小，转子电阻增加；增加挤流效应，使槽内等效截面积变小，转子电阻增加；带来不良后果：带来不良后果：1.1.转子轭部磁密增加易过饱和；转子轭部磁密增加易过饱和；槽变深后，轭高变小，轭部磁通截面积变小，轭部磁密增加；槽变深后，轭高变小，轭部磁通截面积变小，轭部磁密增加；2.2.功率因数下降；功率因数下降；磁路出现饱和后，所需励磁电流增加，功率因数下降；磁路出现饱和后，所需励磁电流增加，功率因数下降；解决方法解决方法4 4：适当减小转子槽面积和端环面积：适当减小转子槽面积和端环面积：带来不良后果：带来不良后果：增加损耗，效率降低。增加损耗，效率降低。2024/7/81108 七月七月 2024现象五：最大转矩小现象五：最大转矩小 原因：漏电抗大原因：漏电抗大；解决方法：解决方法：改变定转子槽型，使其宽而浅；改变定转子槽型，使其宽而浅；（槽比漏磁导与（槽比漏磁导与“h/bh/b”成正比，可参考成正比，可参考P272P272算例算例4949步）步）带来不良后果：带来不良后果：1.1.齿部磁密增加易过饱和；齿部磁密增加易过饱和；槽变宽后，齿变窄，齿部磁通截面积变小，齿部磁密增加；槽变宽后，齿变窄，齿部磁通截面积变小，齿部磁密增加；2.2.功率因数下降；功率因数下降；磁路出现饱和后，所需励磁电流增加，功率因数下降；磁路出现饱和后，所需励磁电流增加，功率因数下降；12现象六：温升增加现象六：温升增加 原因一：线负荷原因一：线负荷A A大大解决方法：解决方法：减小每槽导体数：减小减小每槽导体数：减小N N 带来不良后果：带来不良后果：1.R 1.R减小，导致起动电流增加；减小，导致起动电流增加；2.R 2.R减小，功率因数降低；减小，功率因数降低；2024/7/813现象五：温升增加现象五：温升增加 原因二：电流密度过大原因二：电流密度过大解决方法：解决方法：增大导线截面积；增大导线截面积；带来不良后果：带来不良后果：1.1.槽满率增加，有可能造成下线工艺困难；槽满率增加，有可能造成下线工艺困难；2.2.用铜量增加；用铜量增加；原因三：损耗大原因三：损耗大 解决方法：解决方法：同现象一所述。同现象一所述。2024/7/814