感应型无轴承电机绕组分配与功率研究(1)

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1、研究与探太原科技2009年第5期可国0凹圆嗍鳓0匡@∞文章编号：1006—4877(2009)05—0055—03程文杰，王军闯，刘婷(1．大连交通大学机械工程学院，辽宁大连116028；2．长庆石油勘探局工程技术研究院，陕西西安710021)摘要：以气隙磁通密度的讨论为基础，比较圆满地分配了两套绕组匝数关系，确定了定子每槽导线数，计算了两套绕组的功率，并讨论了影响无轴承电机输出功率的因素。关键词：无轴承电机；绕组改绕；功率分配中图分类号：TM303．1文献标志码：A无轴承电机在原理上是以普通磁悬浮轴承为基式中，为波幅系数；为压降系数；为相电础，使定子绕组产生磁场，驱动

2、转子旋转，还能使压；f为电源频率；为每相串联导线数；K为绕转子悬浮。定子绕组由两套绕组组成，即输出转矩组系数；4为空气截面积；为气隙磁密[1]。的转矩绕组和提供悬浮力的悬浮绕组。目前，用解由式(1)可知，假如电机尺寸和绕线方式确析法推导出的无轴承电机最大悬浮力公式太复杂．定，而且电源频率恒定，那么只与和有而且没有确定两套绕组每槽导线数的相关理论依关。无轴承电机的磁场是由两套绕组产生的磁场叠。据。笔者提出的方法比较圆满地确定了两套绕组每加而成。当气隙不饱和时，Bs=B~+。其中，槽导线数，并计算了两套绕组的功率．为实验和用为四极绕组产生的气隙磁密，为两极绕组产生的有限元仿

3、真提供了理论依据。气隙磁密。无轴承电机的磁场在定子齿、定子轭磁1绕组改绕理论分析密均不饱和的情况下也由两套绕组产生的磁密线性根据无轴承电机原理。可以将普通的异步电机叠加而成。通过磁密在两套绕组中的分配来确定两通过绕组重绕的方式改为无轴承电机，其磁场基本套绕组的每槽导线数，于是可以分别求出两套绕组原理与异步电机基本一致。改绕计算的第一步是要各自的输出功率。算出电机的一些基本数据，包括极距、齿距t、2改绕计算示例每相串联匝数等基本参数。由于被改绕电机的2．1两套绕组各自气隙磁密的确定槽型、槽数、气隙厚度等量保持不变，所以改绕工气隙是电能和机械能转换的中介，首先应该确作主要集

4、中在确定绕组的分布和每槽导线数，这可定两套绕组各自的气隙磁密分配，然后根据经验公以通过磁路计算来完成。电机的机械结构根据气隙式推算出定子轭磁密和定子齿磁密值。下面以磁密、定子轭磁密、定子齿磁密等电磁参数的设计Y132m一4异步电动机的改绕为例．说明整个改绕值确定，改绕后由于电机机械结构没有改变，所以过程。由式(1)得出以下公式。改绕后的电磁参数设计值不能比改绕前的对应参数两套绕组气隙磁密比大。BK·U避·N蝗·K以·P4一一丽；．f，、异步电机气隙磁密计算公式两套绕组轭磁密比Bs=KA。~E"U．6丽×10，(1)日c2一尸4·如．rBnAP2·B’、气隙磁密与齿磁密近

5、似关系收稿日期：2009—03—08；修回日期：2009—04—08：盟．f41作者简介：程文杰(1982一)，男，湖北天门人。2006年9月就B娩B

6、2’、读于大连交通大学，攻读硕士学位。一套绕组的齿磁密与气隙磁密近似关系·55·究与探讨太原科技2009年第5期。如鹂岛@口匿@∞得到．X=22．85，取X=4．5，则U_击2=5．08V。；(5)由式(1)算得=512，每槽导线数=·一套绕组的轭磁密与气隙磁密近似关系m·a／z。=42，0为并联路数，取1。Ⅳ啦=114，=9。B：：；(6)那么，每槽导线数为：十：=42+9=51。假设改绕后槽满率为75％，那么，~rd

7、2／4x51／aO．75，d=其中，为四极绕组齿部磁密；B：为两极绕组齿1．460mm，查手册相应的裸导线线径为1．350mm。部磁密；B为两极绕组轭部磁密；B为四极绕组裸线截面积为1．431film。A为槽有效面积，114．4轭部磁密；A为四极绕组每相串联匝数；为两mm。从上面的分析可以看出，加入两极绕组后，极绕组每相串联匝数I21。导线的线径要变大。励磁电流计算公式取=380V，Bc=1．37(设计值)、已知参数

8、j}l=0．438，2=2．125。并且假定Be4／B~=Ba／B,：=厶，由～m··，’(8)式(1)知取决于，，。如果以定子齿式中，为励磁电流；为两极

9、绕组励磁电流，磁密饱和作为研究对象，=0．66A；为四极绕组励磁电流，=1．71A【”。＼B-4

10、BI2=k=Be4／B~2．3改绕后的输出功率分析贝有{B+B=B，在空载时。异步电机的功率因素很小，约为【胃=J·B『4O．1～0．2，定子电流基本上等于励磁电流。随着负载求解以上方程组会发现+日>曰。这说明加入两的增加，有功电流加强，而励磁电流不会变化，这极绕组会使轭部饱和，不能以定子齿磁密的饱和作导致功率因素不断升高。因此，定子电流厶的增加为设计基准。现以轭部磁密饱和作为设计基准，经主要依靠有功电流的增加。功率因素只不过是用来计算可以得