笼型电机采用多级转子槽形的分析计算

理论与设计
形。 实际上， 多级槽形 的每级 尺寸， 并非一定要沿 袭常用槽形的包络线来确定， 应根据磁路的安排
及 电机 设 计 需要 而定 。 为了便 于与 常用 槽 形 槽 漏 抗 进行 比较 ， 本文 采 用了 图２ 图３ Ａ和Ｂ典 型 和 中， 多级 槽 形 作 为分析 的基 础 。
表 ３ ｈ＝ ．１ ２ ８ ｍｍ、 ＝ ．ｍｍ时 槽 阻抗 等 参 数值 ４ ｈ７ ５
ｂ ｍ ｍ ｓ１ ｂ １５ ． ２４ ４ ．９ １８ ． ２３ ６ ．２ ２． ０ ２．４３ ２ ２． ２ ２１ ６ ．７ ２４ ． ２ １ ．２ ２６ ． ２０ ４ ．７
Ｓ ｂ ｍ ２ ｓｌｍ ＡＲｓ １ ％ ｂ
９ ．８ ２７
１ ９７ ０ ．１ ２ ．９ ８２
７ ．ｌ ２１
．
６ ．９ １１
５ ．４ ３１
４６ Ｏ ．３
３ ． ９９１ １ ７９６ １．
１ ．０ ９５
１ １９ １ ３４ １ ４ ９ ｌ ６ ４ １ ６ ｌ ．６ １．６ １ ．６ ２ ． ５７ｌ ２ ０ ４．５ ２ ．０ ２５ ２ ．６ ０８
１ ６５ ． ３ １５ ．９ ２ ．１ ８４ ３ 。 ０ １８４ ．１ １ ０． ４ ８
。 １ 别为梯 形 槽 的槽 漏抗 常 数 和 槽 面 积 。 ｌ Ｓ分 ，
形
（） １ 耦合槽槽宽ｂ 对槽阻抗 的影响
表２ 和表３ 列出了在耦合槽槽高ｈ ７ ｍｍ及其 ＝． ５
槽 中位置分别为ｈ－ ．１ ２４４ｍｍ和８ １ 条件下＇ ． ｍｍ ４ 耦
式 （） 算 ： １计
ＩＩＫ￣１Ｋ２ｉ ＝ ２＋ ２ｉ Ｉ （） １
ｂ ｍ ｍ 五 ｂ ｓＩ
１５ ． ３４ ７ ．９
１８ ． ３１ ７ ．２
２０ ． ２９ ３ ．３
２． ２ ２７ ８ ．７
２． ４ ２． ４ ６ ９
２． ６ ２．３ ５８
△Ａ ｂ ｓ ｌ％
图２ 以梯 形 槽为 本 体 的４ 多级 槽 形 级
（ 形） Ａ槽
和 图３ ２ ３ 中ｈ和ｈ 的大小） 为此 ， 。 合理地选择耦合 槽形是多级槽形设计的关键。
３１ Ａ槽形 ． 梯形 槽 的基 本 尺寸， 表 １ 见 。
表 １ Ａ梯形 槽 的 基本 尺寸
ｂ Ｉｂ ｍ 。｛ｂ ｈ ： ｎ 。 Ｓ ｆ ｌｈ ，Ｉ Ｉ 。ｌ’
抗 的变化 ， 为此本文欲借助于二个槽形 的案例分 析， 窥其一斑以观多级槽形槽漏抗的变化规律 。
１ 典型多级槽形
本 文所 列的典 型 多级槽 形分别 由常用 的梯
形槽 和凸形槽变化而成 ， 见图２ 和图３ 为了便于 。
论述 ， 以梯 形槽 为本 体 的多级 梯形 简称为Ａ槽 形； 以凸形槽为本体 变化而成的多级槽形为Ｂ 槽
ＤＯＩ 码 ： ０３ ６ ／． ｓ ｌ ０ ．８ ７２ １ ．２０ １ 编 １ ．９ ９ｊ１ ｎ ０ ６ ２ ０ ．０ ２０ ．０ ｓ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： ｔ ａ ｔ Ｔｈｅ ｔａ ｚ ｉ ａ ｎ ｏ ｖ ｘ ｓ ａ ｄ ｓ ｏ ｓ ｒ ｐｅ ｏ ｄ ｌａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｈ ｐｅ － ｌ ｔ ｗｅ ｅ ｆ ｅ ｕ ｎ ｌ ｓ ｄ ｉ ｔ ｈ ｑ ｉｒ ｌ ｃ ｇ ｏ ｏ ｆｔ ｅ ｒ ｒ ｑ ｅ ｔｙ ｕ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ ｓ ｕ ｒ ｅ — ａ ｅ ｒ ｔ ｒ ｏ ｈ ３ ｐ ａ ｅ ａ ｙｎ ｈ ｏ ｏ ｏ ｏ ． ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｅ ｅ ｏ ｈ 一 ｈ ｓ ｓ ｃ ｒ ｎ ｕｓｍ ｔ ｒ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｄ ｖ ｌ ｐ ｔ ｅ ｓ ｅ ｉｌｚ ｄ ｐ ｒ ｏ ｅ ｍ ｏ ｏ ｓ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｏ ｌ —ｔ ｇ ｐ ｃ ａ ｉ ｅ － ｕ ｐ ｓ ｔ ｒ ， ｈ ｏ ｃ ｐ ｉ ｆ ｍｕ ｔ ｓａ ｅ ｏ ｉ
《 机技 术》２ １ 年第 ２ ・ ・ 电 ０２ 期 １
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｙ ｒ ：Ａｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｍ ｏ ｏ ｓ Ｍ ｕ ｔ ｓａ ｅ ｒ ｔ ｒ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｒ ｌｉ ｔ ｇ ｏ ｏ —
ｓｏｔ Ｓ ｏ ｅ ｋａ ｅｒ ａ ｔ ｎｃ ｌ ｌ ｔｌ ａ ｇ ｅ ｃ ａ ｅ
ｍ ｏｔ ｒｄ ｓｇｎ． ｏ ｅ ｉ
多级转 子槽形实际上是在图ｌ 槽形的基础上 再加接几 级梯形或矩 形槽。 参考资料 【］ ２采用分 层理论得出了多级转子槽 形槽漏抗 的解 析计算
法 ， 用于Ｙ系 列 电机 的统 一 设计之 中。由于 多级 应 槽 形 中任 一 级 的尺寸 变 动 均 会 关 联 到 整 体 槽 漏
１
ｓｏ ｏ ｏ ｓｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｈ ｈ ｐ ｆｔ ｅ ｔ ｐ ｃ ｌｍｕ ｔ－ ｌ ｔｒ ｔ ｒｗａ ｒ ｓ ｎ ｅ ．Ｔ ｅ ｓ ａ ｅ ｏ ｙ ｉ ａ ｌｉ ｈ
ｓａ ｅ ｓｏ ｓ ｆ ｒ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｖ ｒａ ｉ ｎ ｏ ａ ｅ ｏｄ ｌ ｔｇ ｌｔ ｗａ ｏ ｍｅ ｈ ｏ ｇ ｈ ａ ｉ ｔ ｆｔ ｐ ｚ ｉ ａ ｏ ｒ ａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｈ ｐ ｄ ｓｏ ｓ Ｔ ｅ ｖ ｒａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｄ ｍ ｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｏ ｖ ｘ ｓ ａ ｅ —ｌ ｔ ． ｈ ａ ｉｔｏ ｆｔ ｉ ｎｓ ｆ ｈ ｏ ｅ ｃ ｔｇ ｆｔ ｅ ｍｕ ｔ－ ｌｔｒ ｔ ｒ ａ ｄ ｉｓ ｉ ｆ ｅ ｃ ｇ ｉ ｓ ａ ｈ ｓａ ｅ ｏ ｌ ｓｏ ｏ ｏ ｎ ｔ ｎ ｕ ｎ ｅ ａ ａ ｎ ｔ ｈ ｉ ｌ ｔ ｅ ｗｈ ｌ ｌ ｔｌａ ａ ｅ ｒ ａ ｔ ｎ ｅ ｗａ ｔ ｄ ｅ ． ｒ ｕ ｈ ｃ ｌ ｈ ｏ ｅ ｓｏ ｋ ｇ ｅ ｃ ａ ｃ ｓｓｕ ｉｄ Ｔｈ ｏ ｇ ａ — ｅ ｃ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｈ ｍｐ ｄ ｎ ｅ ｏ ｌ －ｔ ｇ ｕ ａ ｉ ｎ ｎ ｌ ｓｓ ｎ ｔ ｅ ｉ ｅ ａ ｃ ｆｔ ｏ ｗｏ ｍｕ ｔ ｓａ ｅ ｉ ｒ ｔ ｒｓｏ ， ｏ ｔ ｆ ｅ ｃ ｈ ｏ ｅｓｏ ａ ａ ｅｒ ａ ｔ ｎ ｅ ｏ ｏ ｌｔ ｈ ｗ ｏ ｉ ｌ ｎ ｅｔ ｅ ｗｈ ｌ ｌ ｔ ｅ ｋ ｇ ｅ ｃ ａ ｃ ｎ ｕ ｌ ｂ ｈ ａ ｉ ｔ ｎ ｏ ｅｅ ｃ ｉ ｎ ｉ ｎｏ ｅｄ ｆｅ ｅ ｔ ｔ ｇ ｙ ｔ ｅ ｖ ｒａ ｉ ｆｔ ａ ｈ ｄ ｍｅ ｓｏ ｆ ｈ ｉｆ ｒ ｎ ａ ｅ ｏ ｈ ｔ ｓ ｗａ ｂ ｅ ｖ ｄ， ｓ ｏ ｓ ｒ ｅ ｗｈ ｌ ｈ ｎ ｌ ｅ ｃ ｆｔ ｅ ｃ ｍ ｍｏ ｏ ｆ ｉ ｔ ｅ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｈ ｏ ｅ ｎｃ ｅ－ ｉ ｅ ｔ ｌｔｆ ｘ ｌａ ａ ｅｏ ｅｍｕ ｔ ｓａ ｅｓ ａ ｅ ｌ ｆ ｉｎ ｆｔ ｅ ｓｏ ｕ ｅ ｋ ｇ ｆ ｈ ｌ —ｔ ｇ ｈ ｐ ｄ ｓ ｔ ｃ ｏ ｈ ｌ ｔ ｉ ｏ ａ ａ ｎ ｔｔ ｅ ｖ ｒ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｍｏ ｌ ｓ ｄ ｔａ ｅ ｏ ｄａ ｎ ｇ ｉ ｓ ｈ ａ ｉ ｔｏ ｆｃ ｍ ｎ ｙ ｕ ｅ ｒ ｐ ｚ ｉ ｌａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｈ ｐｅ － ｌ ｔ ｓ ａ ｋ ｏ ｅ ｇ ｄ Ｔｈ ｓ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｏ ｖ ｘ ｓ ａ ｄ ｓｏ ｓ ｗａ ｃ ｎ ｗｌ ｄ ｅ ． ｉ ｏ ｃ ｐ ｉ ｎ ｏ ｌ — ｔ ｇ ｌｔｒ ｔ ｒｗａ ｆｇ ｅ ｔ ｅｐ ｉ ｈ ｅ ｄ ｏ ｅ ｆｍｕ ｔ ｓ ａ ｅ ｓｏ ｏ ｏ ｓ ｏ ｒ ａ ｌ ｎ ｔ ｅ ｆ ｌ ｆｔ ｉ ｈ ｉ ｈ
理论 与设 计
笼 型 电机 采用 多级 转 子槽 形 的分析计 算
胡 春 雷 王 鸿鹄 黄 坚
上海 电机系统 节能工程技术研究 中心 （ ０ ０ ３） ２０６
Ａｎａ ｙ ｉ ｎｄ Ｃａ ｃ ａ ｉ ｎ ｏ ｕｌ ｉｓ ａ ｅ Ｒｏ ｏ ｏ ｅ ｎ Ｓｑ ｒ ｅ ｇ ｏ ｏ ｌ ｓ ｓ ａ ｌ ｕｌ ｔ ｏ ｆＭ ｔ － ｔ ｇ ｔ ｒ Ｓｌ ｔＵｓ ｄ ｉ ｕｉ ｒ ｌＣａ ｅ Ｍ ｔ ｒ Ｈ ｕ Ｃｈ ｎ ｅ Ｗａ ｇＨ ｏ ｇ ｕ Ｈｕ ｎ ｉ ｎ ｕ ｌｉ ｎ ｎ ｈ ａ ｇＪ ａ Ｓ ａ ｇ ａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｃｅ ｔ ｒｏ ｏ ｏ ｙ ｔ ｍ ｅ ｇ ａ ｉ ｇ ｈ ｎ ｈｉ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｓ ａ ｃ ｎ ｅ ｆ Ｍ ｔ ｒＳ ｓ ｅ Ｅｎ ｒ ｙ Ｓ ｖ ｎ
抗 加以合成 ， 以获得总体 槽形的槽漏抗常数 。 对 于大于图１ 所示级数的多级槽形总槽漏抗常数的 计算 方 法可依 次 类推 【 。
３ 计算结果及分析
观察Ａ、 槽形发现 ， 和ｈ Ｂ 由ｂ 组成的小矩形槽
连接了上、 下两级的梯形槽。 为了叙述方便 ， 今将
由ｂ 组合 的小矩形槽称之谓耦合槽 。 和ｈ 对于图２ 和 图３ 示多级槽形 槽阻抗 的变化 ， 所 主要取决于 耦合槽 形的尺寸及其 在整体槽 中的位 置 （ 即图２
式中：ＫｌＫ 为耦合系数， ，２ 为上 、 下槽型尺寸之比
Ｉ
－
△ ｂ ％ ｓｌ
３ ．９ ７４
２ ．２ ８２
２ ．５ ３６
１ ．６ ９９
ｌ ．４ ６源自文库
１ ３ ４＿３
Ｓｓ １ ｂ ｍｍ２ ｌ３５ ｌ ５８ ｌ７３ １８８ ｌ Ｏ３ Ｉ １８ １ ．９ ｌ ．５ １．３ ｌ ．３ ２ －３ ２ ．３
２
合槽形不同槽宽ｂ 槽阻抗等各参数的计算值。 时，
表 ２ ｈ： ．１ ２４４ ｍｍ、 ＝ ．ｍｍ时 槽 阻抗 等 参 数值 ｈ ７５
对于如图２ 所示的多级转子槽形 的槽漏抗常 数的计算， 可采用经典的积分法或 资料［］ ２所述的 解析法进行计算 。 以图１ 示的多级转子槽形为 所 例， 采用解 析法计算 其槽漏 抗常数 。 图１ 令 中每 级槽形 自身的槽漏抗常数和槽面积分为 、 ｎ Ｉ２ 和 ｓ 、 ２ 那么整体槽形的总的漏抗常数 Ｉ 可按 １ｓ， ＩＩ ，
目前， 笼型异步 电机的转子槽形一般以梯形
槽和 凸形 槽为主。 有别于参 考资料【 中所 列， １ ］ 在
Ｙ系 列 电机 统 一 设 计 中， 曾采 用过 图 １ 示 的特 殊 所
槽 形 ， 利于抑制 电机 的堵 转 电流和提 高堵转 有 转矩 。 １ 图 槽形 的特点是 上部为ｂ＜ｂ的正梯形 ２ １ 结构 ， 而参考 资料［］ １中所 示 的凸形槽上部 均是 ｂ≥ｂ的矩形或倒梯形结构 。 ２ １ 为此 ， 所示的槽 图ｌ 漏抗必 须重 新分析和计算。
摘 要 ： 型三 相异 步 电动机 的转 子 经常采 用梯形 笼 槽 和凸形槽 等槽型 。 为了适 应专用 电机开 发的需要 ， 出 提 了采用多级 转子 槽形 的概 念 。 型 的多级 槽形可 由常 用 典 的 梯形 槽和 凸形槽 变化 而成 ， 章对 多级转 子槽 形 中各 文
级 尺寸的变 化及 对整 体 槽漏抗 的影 响进行 了研 究 ， 通过 对两 个 多级转 子槽 形 的阻抗 计算 和分析 ， 一方面 观 察 多
级槽 形 中各级 尺寸的变化 对整 体 槽常 数 的影 响； 另一方 面 了解 多级槽 形的槽 漏抗常 数与常用梯形 槽和 凸形 槽相 应 的变 化。这种 多级转子槽 形概 念有利于 电机的设计。
关键 词： 异步 电动机
多级转 子槽型
槽漏抗
中图分类号 ： ＴＭ３ ２ 文献标 识码 ： ０ Ａ