电机设计

• 加浸漆次数，适当提高浸渍漆的含固量（最好采用无溶剂浸渍漆）， 或者由普通浸漆改为压力浸漆，往往能够显著降低温升，但浸漆次数 超过2~3次以后，效果不明显，甚至表面漆层堆积影响散热，而使温 升略有升高。 • 6）调整绕组绝缘结构，有时可略为降低绕组温升，如绕组导线由由 丝包线改为漆包线，不但可改善绝缘的导热性，而且由于绝缘改薄， 可采用较粗的铜线，以减小铜耗。 • 7）改进绕组绝缘处理工艺，对不同绝缘结构的绕组选用与之相适应 的工艺参数（主要是选择浸渍漆的粘度，以保证充分的渗透能力和适 当的固体含量），尤其是选用渗透性和干燥性能优良，固体含量高的 • 浸渍漆，往往可使绕组温升降低几度。
• 缝的尺寸，对电抗的影响较大，采用双鼠笼转子槽形对抑制起动电流 有好的效果。
• 起动转矩与异步电动机短路状态的转子铜耗成正比，因此引起短路电 流和短路损耗减小的各种因素，都会导致起动转矩降低。提高起动转 矩的措施，无非是增大转子起动电阻和减小定、转子电抗，采取措施： • 1）车小转子，増大气隙，以减小漏抗和谐波转矩，增大起动时槽口 齿须的饱和程度，减小槽漏抗。对于起动转矩随定、转子相对位置不 同而有较大的电机，增大气隙还可削弱起动转矩的波动。 • 2）车小鼠笼端环截面，以增大转子电阻，这对两极或四极电机较有 效，对多极电机效果不显著，因为端环电阻在转子电阻所占比例较小。 • 3）在更改槽形中，利用趋肤效应来增大转子起动电阻，减小转子起 动电抗：加深槽高、减小槽宽；由梨形槽改凸形槽；缩小双鼠笼上截 截面，或增大上下笼接缝的高度，减小接缝宽度；由单鼠笼改为双鼠 笼。 • 4）鼠笼导条改用导电率较高的材料， • 5）减小冲片齿须高度，减低定子槽高，增加转子槽数，以减小绕组 槽漏抗。
• 降低杂散损耗，主要是从减小气隙谐波磁通的幅值和谐波磁通所产生 的损耗数值着手： • 1）合理选择定子绕组的形式和节距，减小定子谐波磁势。小型电机的 单层绕组改为双层短距绕组；适当调整双层绕组的节距；采用磁势波 形较好的△—Y混合连接绕组、单双层绕组或散布步绕组。 • 2）增大气隙、减小定转子铁心的槽口尺寸或采用磁性槽楔，以减小定 转子齿谐波磁通的幅值。谐波杂散损耗大致与气隙的1.5~1.6次方成正 比，增大气隙对降低杂散损耗和谐波转矩的效果较显著，而且不需要 更改铁心冲模等工艺装备，增大气隙会使异步电机的功率因数降低， 但对两极电机的影响不大，因为两极电机的空载激磁电流与额定电流 相比，数值较小。 • 3）对铸铝转子进行工艺处理，以增大导条与铁心槽壁的接触电阻，降 低转子谐波电流损耗。转子冲片进行氧化处理和磷化处理，压力铸铝 前不经预热处理的转子冲片进行涂漆处理；压力铸铝的转子铁心，在 铸铝前进行预热处理（在550~650℃下保温30~60分钟后空气冷却）， 在铁心槽壁形成氧化膜并减小冲片毛刺；铸铝转子后再加热到 550~600 ℃然后水冷火气冷，利用铝和铁心的热膨胀系数不一，而使 导条与铁心“脱壳”。一般来说，转子铸铝前进行工艺处理的效果， 比铸铝后处理好。 • 4）采用“少槽—近槽”配合。当定转子槽数接近时，半闭口槽转子的 齿
• 在不增加材料用量和尽可能不影响系列电机零部件通用性 的前提下，合理调整参数，采用性能优良的有效材料，改 进电机制造工艺，以减少各项基本损耗，是提高电机效率 的有效途径之一， • A）为了减小铁耗，工艺上可采取下列措施： • 1.合理选择冲模的冲裁间隙，仔细安装、调整冲模保证间 隙分布均匀，及时磨削冲模保持刃口锋利，加强冲床精度 维护，以减小冲片毛刺。 • 2.调整冲剪工艺（如由单槽冲改复冲），提高模具和冲床 精度，加强冲片的分台管理，改进铁芯叠压模具和压装工 艺，以保证铁芯尺寸精度和平面平整度，使定子铁心达到 不磨不锉。 • 3.小型电机的冲片绝缘由涂漆处理改为氧化处理，以改善 磁性能和提高铁心叠压系数。 • B）减小笼型异步电机的杂散损耗，不仅是提高电机效率、 而且对提高最小转矩、降低电机温升、抑制电磁噪声，也
• 宽大致等于定子齿谐波的波长，因此可使齿谐波磁通的脉振减小，铁 心齿中的脉振损耗和鼠笼导条中的谐波电流损耗降低。当定转子槽数 的比值接近时，转子槽数少于定子槽数，可使定子齿谐波引起的转子 导条横向电流损耗减小，总的谐波杂散损耗下降。 • 5）当定转子槽数的比值接近时，适当增加定转子槽数，以减少定转 子齿谐波磁通的幅值。但必需合理选择槽配合，以免产生电磁噪声。
• 减小启动电流的措施，无非是增大转子起动电阻和定、转子电抗： • 1）适当增大定子绕组节距，当起动电流超过容许值不多，而增加匝数 又为电机效率或槽满率所不容许时，可采取此措施。 • 2）适当增加定、转子槽口高度，当起动电流只微超过允许值时，可采 取此措施，以降低齿须饱和程度，增大电抗。 • 3）半闭口槽或闭口槽转子的槽口尺寸，尤其双鼠笼转子冲片上下笼接
• 提高功率因数的途径除从设计上调整外，从制造工艺避免功率因数超 差的途径： • 1）提高铁心质量，使定转子铁心的尺寸精度和几何精度符合图纸要 求。 • 2）提高零部件机械加工质量，保证气隙均匀和定、转子铁心对齐。 • 3）加强硅钢片性能的进厂检验，若性能与设计不符，则应适当调整 电机的电磁参数。 • 4）冲片高温通氮退火，改善磁性能，在设计上采用高导磁性能的电 工钢片，合理调整电磁参数是提高功率因数的有效措施。 • 5）在不更改冲模等工艺装备的情况下，增加定子绕组匝数，降低气 隙磁感应强度，加大绕组节距等都具有一定作用。 • 6）成品电机功率因数偏低，只能更换转子、来减小气隙，或改变定 子绕组接法，增加每项串联匝数来弥补。
• 电机各项损耗的分布（如绕组温升高，则适当减少铜耗，增加铁耗）， 或减少总损耗来降低电机温升， • 2）减少定子绕组的每槽匝数、增大导线直径，即减小电机的线负荷、 降低导线电流密度，对降低温升十分有效，有其是封闭电机，定子绕 组匝数减少后，定子铜耗减小，仅铁耗增加，但铁心比绕组容易散热。 • 3）采取各种措施来减小电机的杂散损耗，如有些电机只改变槽配合 或增大气隙，定子绕组温升就降低好几度、甚至十几度。同一定子中 的铜排转子换用铸铝转子后温升就增高，对于定子采用开口槽的电机， 平均温度高5~10℃，个别的甚至超过10 ℃. • 4）从结构设计来考虑将电机温升问题：a)通风问题包括增加风量、 减小风阻、调整风路三个方面，以有效的利用气流来冷却电机发热部 位。风量决定于风扇产生的风压和风路的风阻。铸铝转子风叶太短 （短于定子绕组端伸出长度的1/2~1/3)或太短，会使风量及转子散热 面积减小；风叶片数过少，风叶缺角。会引起漩涡，风叶过长，会是 冷风不能进入铁心边缘，冷却定子绕组端部的有效风量减少，封闭式 电机外风扇是决定电机温升的重要因素之一，外风扇的枫叶数目及几 何形状对电机通风效果有很大的影响。b)适当增加机座散热筋的高度 和数量，非外风扇端的端盖上也加铸散热筋，都可扩大散热面积，增 强导流作用，使冷空气均匀地分布在机座周围，显著降低绕组温升。 • 5）已完成的电机温升过高如果是由绕组槽满率太低所造成，那么
A)电机温升不合格，一般只发生在定、转子绕组，铁心和集电环的温升 超过容许值者不多，绕组温升与电机的通风结构及有效材料的电磁负 载密切相关。 B)对定子绕组温升影响最大的是定子铜耗，其次是封闭扇冷式电机的转 子铜耗，与铸铝转子电机的实际杂散损耗，常常达到输出功率的 1~3%,有的甚至达到4~5%，杂散损耗对铸铝转子电机的温升影响也 非常大，再其次是铁耗，风摩耗对绕组温升的影响一般可忽略。 从设计的角度降低电机温升的途径： 1）在不显著增加材料用量和损害系列电机零配件通用性的前提下，调整
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电机电磁方案调整及设计
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根据转子结构的不同三相异步电动机分为：笼型转子和 绕线转子两种类型，对于笼型转子三相异步电动机，其设 计任务书中规定的主要性能指标：
• 按照电机性能要求：根据电磁设计原理， 电机的一些重要尺寸或数据可以初步确定， 按照程序完成一个电磁计算，不论手算还 是借助计算机，均不难完成，但计算后得 到的结果，往往达不到国家标准或用户的 特殊要求，则需找出原因，调整设计直到 各项指标都达到技术要求，电磁方案才能 确定下来，下面仅把电磁计算中，经常遇 到的问题，原因，主要调整方法及注意事 项列表叙述如下：