串激电机设计.doc

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1、第一章概述1-1单相串激电机设计进展1．单相串激电机的设计研究概述：为适应电动工具以及小型家用电器之应用需要，串激电机设计得到了长足进步。2．电磁设计上的进展：据估计每隔十年，单位重量出力提高20%~30%，可归纳如下：(1)提高电机转速;(2)增大转子直径，提高定子/转子外径比。由0.52~0.56提高到0.54~0.59，使定转子温升趋于平衡；(3)采用深槽定子，得益于采用了自动绕线机，可以采用较大的转子外经并缩短定子匝长。可提高电机效率10%~20%；(4)提高电磁密度，适当提高激磁安匝。可以缩小结构尺寸，有利换向，提高电机硬度；(5)减少冲片规格，提高通用性。降低成本，适应自动化

2、批量生产；1-2单向串激电机的设计要求1．电机设计的基本要求（1）功率要求，适当选取功率，综合平衡效率、温升、及体积之要求；（2）效率和攻率因数的要求；（3）其它额定指标，包括启动转矩，最小转矩，最大转矩等；2．单相串激电机的设计特点及要求（1）额定工作点，额定输出转矩时电机应不低于额定转速；（2）控制换向火花，因换向无法计算，故要求严格控制火花相关的各设计参数；（3）其它设计要求；第二章主要尺寸及电磁参数选取2-1主要要尺寸及电磁负荷1．主要尺寸D1,D2及L确定电机主要尺寸，一般从计算入手：（cm3）——电磁内功率（即通常所说的电磁功率），可有后式估算——极弧系数，取0.6~0.7—

3、——气隙磁密（T），可按（图1—2）选取——线负荷（A/cm），可按（图1—2）选取——转速(r/min)从上式看出，取值越大，电机尺寸越小，但取值受其他因素制约，详见后述。转速越大，电机尺寸也越小，电机转速同样受到机械，换向等因素的制约。在此处，可用额定转速代入式中作计算。电磁功率为通过气隙磁场，从定子侧传递到转子的功率可用下面经验公式计算：当η≤0.5当η＞0.5上式中为输出功率，可按额定输出功率带入计算。为电机效率，可按额定效率代入计算，当需要计算者确定时，可按（图1—1）选取，此为当前生产连续定额E,B级绝缘的平均效率曲线。对于短时运行定额的电机或采用耐热等级更高绝缘的电机，效率

4、值应下降。确定后，接着可确定电枢冲片的值，应综合考虑电机使用条件，通用性及派生的要求，同时考虑合适的长径比，通常为0.5~1.5之间。较大的值使电机细长，铜利用率较高，但是制造工艺性较差，绕组挠度大，冷却差，漏抗大换向不利。确定后可以方便的确定铁心叠长。的比值可在0.54~0.59之间选取，较大值适合于深槽转子，从而确定定子外径。2．线负荷及气隙磁密电枢线负荷表示电枢外径圆周单位长度上的安匝，越大则尺寸越小，铜耗增大，线匝增多而导致换向恶化。因此增大是有限制的。从8-1式来看,一定时，也是定值，取得大则可取小，反之亦然。但二者取值都是受其他因素制约的，初步设计时可参照（图1—2）选取，该

5、曲线是用于连续负载E,B级绝缘单相串激电机，对于短时定额可适当提高(A/cm)(T)2-2磁路参数选取1.定转子安匝比和铁心各部分磁密定转子匝比是一个重要的磁路控制参数，为一个极的定子线圈匝数，为电枢总导体数，匝比大小表示定、转子磁场的相对强弱情况，其值对电机性能、换向情况、机械特性硬度以及损耗效率都有影响，简单分析如下：匝比大，定子主磁场强，电枢相对弱，则磁场畸变小，有利换向。匝比大，定子主磁场强，磁路饱和度高，利于稳定转速，提高机械硬度。匝比大，铜耗增大，温升增高，效率下降，定子电抗增大而功率因数降低。实际上，匝比应维持合理范围，过大没有意义。当磁场足够饱和时，在增加定子激磁安匝，定

6、子磁场不会明显增强，因而失去了积极方面的意义，反倒使铜耗增加了。定转子安匝比推荐范围为0.85~1.3。功率小取大值，功率大（400W以上）取较小的值。磁路的饱和程度是由铁心各部分磁密大小来决定的，由于结构的需要，各部分磁密不同。正常设计的电机，各部分磁密范围一般如下：定子极身磁密0.6~0.9（T）1.0~1.4（T）深槽定子定子轭部磁密1.6~1.75（T）电枢齿部磁密1.65~1.8（T）电枢轭部磁密1.35~1.65（T）2.极弧系数和气隙长度极弧系数是极弧长度和极距的比值。极弧系数越大，电机尺寸越小。但极弧系数过大则影响到换向区域，对火花不利。当定子磁势为矩形波时，从傅丽叶级数

7、分析，可看出各分量谐波随值的变化情况（图1-3）。从图可见，当为0.667时，3次分量为0(见图1-3)，所以一般取0.667~0.7，若气隙采用不均匀设计时，可放大。气隙长度也是磁路重要参数，气隙中所分担的激磁磁势占全部激磁磁势的40%~50%。越长，磁势消耗越多，使定子绕组匝数增多，铜耗增加，并因定子电感增大，而使功率因数下降。增大也有好处，可减弱电枢反应，有利换向，并且也减弱齿槽效应，降低损耗，弱化定转子偏心带来不利的影响。单