单相异步电动机绕线模尺寸的确定方法

单相异步电动机绕线模尺寸的确定方法

【摘要】以单相异步电动机系列为例，有效控制电机定子端部尺寸，保证绕组在嵌线过程中工艺的合理性，提高设计的正确性和可靠性，本文提出了一套更实用的绕线模尺寸的确定方法。

【关键词】绕线模绕组同心式绕组匝数

1 引言

我们在设计过程中，经常为绕线模尺寸的确定而烦恼，通常需经过反复多次的修正、试验方能确定。在小功率单相异步电动机系列中，电机的内部结构一般有以下特点：端部尺寸要求严格，匝数多，槽满率高，整个机体可空空间小。因此一个合理的绕组尺寸，对定子嵌线、整形及电机总装起着非常重要的作用。

2 绕线模尺寸确定的数学模型

在小功率单相异步电动机中，为保证运行的平稳性，一般均采用同心式绕组。同心式绕线模的形式可分为方形和圆形(见图1)。我们从实际的嵌线要求出发，通过对定子结构特征、嵌线、整形的工艺过程分析来确定一个较合理的绕线模尺寸。

(a) (b)

图 1

2.1 单圈绕组绕线模尺寸的确定

以方形绕线模来分析，绕组模尺寸主要包括：长度、宽度、厚度。

2.1.1 绕线模长度(L

m

)的确定

绕线模的长度一般应视电机整体结构所允许的端部高度而定，但从其最低必须保证的长度来分析，可建立下列计算式：

L m ＝L

1

+2K

其中：L

1

—定子铁芯长度；

K—绕组与定子端面的空间距离。

国际和国家对电器安全要求K≥5mm，考虑到小功率电机结构紧凑的特点，在保证安全的前提下，取

K为3～5mm，特殊情况下在定子铁芯端面覆盖绝缘板或绝缘漆，K值可取<3mm。

2.1.2 绕线模宽度的确定

绕线模宽度尺寸大小取决于绕组所跨槽数和其工艺上所要求的松紧度A。A值的选取必须考虑以下两点：(1) 有利于其它绕组的下线；(2)有利于嵌线后的整形。在充分考虑到上述因素后，可在1～1.5范围内选取(根据经验一般跨槽数越多，A值越小)。绕线模宽度B

m

的计算公式可表示为

B m ＝［(1+τ)B

Z

+τB

C

］.A

其中：τ—绕组跨槽数；

B

Z

—齿宽；

B

C

—平均槽宽，

z—槽数。

图 2

2.1.3 绕线模厚度尺寸的确定

以槽内绕组情况来分，可有两种情况(见图3)。其中，a是槽内有两个绕组，b

m

的计算公式可表示为：

b m ＝(D

1

-2h

e

)/4

D

1

—定子外径；

h

e

—轭宽。

(a) (b)

图 3

对于图3(b)，即槽内只有一个绕组的b

m

值，其计算公式可表示为：

b m ＝(D

1

-2h

e

)/2

目前一般绕线模厚度的确定是任意设置的。现在我们用公式来确定目的是在嵌线前对绕组有一个基本定形，这样便于嵌线后的扎线和整形。

以上是以单圈方形绕组为例，介绍绕线模的长度、宽度、厚度的数学表达式。在很多情况下，为了绕制方便，常采用圆形绕线模。这时我们将长度、宽度转换成绕线模直径。

2.2 同心式绕线模尺寸的确定

同心式绕线模的宽度和厚度尺寸完全可以按上述方法逐个确定，但是除最小的绕组绕线模之外，其它绕线模的长度尺寸，应根据端部的要求，按下列公式计算确定(以两圈同心式绕组为例，见图4)。

L m2＝L

m1

+2C+2K

12

C—绕组1的高度，；

N

1

—绕组1的匝数；

d

1

—漆包线最大截面直径；

K

12

—绕组1、绕组2间的间隙。

图 4

在定子端部要求较高的情况下，K

12

可选取其值为0。

3 与实际绕线模尺寸的比较分析

我们以6W、15W、25W三种规格的单相异步电动机的实际绕线模尺寸与计算值比较。三种规格电机的定子有以下共性：

(1) 定子槽数均为16槽；(2) 均为两圈同心式绕组且绕组跨槽数相同(见图5)。

图 5

表 1 计算参数表