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東莞電機的電磁設計注意事項

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點擊次數:  更新時間:2022-06-16 10:49:54  【打印此頁】  【關閉
①不要設計過于細長或扁平的電機
    電機設計力求以最少的材料和成本獲得最佳的性能。一般說來,扁平的電機有效材料用鐵較少,用銅較多.結構材料較多。細長的電機有效材料用鐵較多.用銅較少,結構材料較少,但結構的剛度較差。
    所以電機的直徑和長度之比有一個最佳值.鐵心內圓和長度之比為1:1左右。設計電機要根據電機各種性能要求及市場上有效材料,結構材料的價格進行優化設計,此外還要考慮系列化、零部件通用化以及結構的工藝性、工模具的成本等問題。如東莞電機下圖所示:
東莞電機結構對比圖
 
②電機鐵心的磁通密度不宜過高或過低
    當鐵心材料、頻率及硅鋼片厚度一定時.鐵損耗決定于磁通密度的大小。磁通密度過高.使鐵耗增加.電機效率降低.鐵心發熱使電機溫升增高。并由于勵磁安匝增加.電機功率因數降低。所以鐵心的磁通密度不宜過高,盡量避免用在磁化曲線的過飽和段。小型電機一般不超過155T。磁通密度過低則使電機材料用量增加,成車提高。
 
③電機線圈的電流密度不宜過大或過小
    電機線圈具有一定電阻,當電流通過線圈時就產生損耗,使電機效率降低,繞組溫度升高。電機設計時希望減小電阻,以減少損耗,降低溫升,提高效率。降低電流密度,增加導線截面積可以減小電阻,但會導致線圈材料用量增加。由于槽面積的加大,引起鐵心磁密增加,使電機的勵磁電流及鐵損耗增加。所以電流密度的選擇要全面考慮電機性能。電流密度一般選用3~7A/mm2。對于大電機及封閉式電機取小值.對于小電機及開啟式電機則取大值。如東莞電機下圖所示:
電機線圈電流密度對比
線圈電流密度低,導線截面大                 線圈電流密度高,導線截面小
鐵心槽孔大,齒部窄                               鐵心槽孔小,齒部寬                  
 
④電機的槽滿率不宜過高或過低
    所滑槽滿率是指槽內導線的面積和槽有效面積之比,即N2d
如東莞電機下圖所示:
電機的槽滿率對比
 
式中,N為導線并繞根散l=為每槽導體數;d為導線絕緣后外徑Is,為槽有效面積(為槽面積減擊槽絕緣所占面積)。槽滿率大,表示槽內填充緊密,槽滿率小,表示槽內填充松散。就電機用料的充分利用和運行性能來說,槽辨率最為好。但過高嵌線困難,勞動量及工時增加,容易損傷絕緣。槽滿率低,電機運行時導線在槽內松動,易摜壞絕緣,此外,槽內空隙多.由于空氣導熱差,影響線圈的散熱,使電機溫升增高。槽滿率一般取75%~78%,不大于80%。如東莞電機下圖所示: 
電機槽滿率
 
⑤電機槽形的設計盡可能選用平行齒梯形槽
    硅鋼片工作在磁化曲線的飽和段,單位長度勵磁消耗的安匝數隨磁通密度的增加而大量增加。為了合理充分利用電機內部空間,電機設計時總是使硅鋼片比較飽和。如果采用梯形齒,則齒的窄部由于磁通密度大,勵磁安匝數大量增加,電機的功率因數降低。如果采用平行齒.則沿齒部長度內磁通密度均勻,勵磁消耗的安匝數大為減少。如東莞電機下圖所示:
電機槽形的設計
 
⑥槽形邊緣不要有尖角,如東莞電機下圖所示:
電機槽型邊緣圖
    槽形的設計應考慮便于沖模的制造。沖模淬火時.凹槽尖角處常因應力集中而產生裂紋。園角還有助于延長沖模壽命。槽形設計其邊緣處應盡量采用圓角,圓角半徑應不小于1mm。
 
⑦盡量用圓底槽代替平底槽
    圓底槽的優點:
A.圓底槽能改善導線的填充情況.槽絕緣不易損壞,在槽滿率相同的情況下,圓底槽嵌線比平底槽容易。
B.轉于鑄鋁時,圓底槽比平底槽鋁水填充情況好。
C. 圓底槽比平底槽便于模具制造。如東莞電機下圖所示:
圓底槽與平底槽
 
⑧定子槽數不要太多或太少
    異步電動機定子槽數多,磁動勢、電動勢波形好.附加損耗小,電機效率高。槽數多,還使線圈和鐵心的接觸面積增加,線圈散熱好,溫升低。但槽數多,鐵心齒部過窄,沖壓變形大,工藝性差。槽數多還使模具制造成本增加,有關電機設計的問題,線圈制造及下線工時增加,一般說來.定子槽數多、電機性能好.但成本高。
    一般異步電動機每極每相槽散q≥2。如東莞電機下圖所示: 
定子槽數
 
⑨電機鐵心槽口寬度不宜過大
    電機槽口太小,下線困難。電機槽口太大.使氣隙磁通分布不均,齒諧波增大.附加損耗增加。半閉口槽的槽口寬度一般為2~3根導線的直徑,約為3.5mm。低壓成形線圈采用槽內四個元件邊的半開口槽結構,使其槽口寬度減少為槽寬的一半。如東莞電機下圖所示: 
電機鐵心槽口寬度
 
異步電動機避免選用過大或過小的氣隙
    氣隙是指電機定子和轉子間的空隙。氣隙大小對電機性能及制造工藝有很大的影響。氣隙大.磁阻大,勵磁安匝數多,使電機勵磁電流增大.電機功率因數降低。但氣隙大使諧波磁場減弱,電機的附加損耗降低。氣隙大,對電機零部件的同軸度及裝配精度的要求降低;氣隙過小,則容易引起定轉子掃膛,以及由于附加損耗增加而使電機效率降低。如東莞電機下圖所示: 
異步電動機避免選用過大或過小的氣隙

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