1.3.2铁心设计
1.铁心有效长度和极距比
(1)铁心有效氏度/ef对于无径向通风道的中小型异步电机^ef = K +式中/t——铁心结构长度;
S——气隙长度。对于有径向通风道的电机f = ’I-"V厶V式中—铁心中的径向通风道数;K—磁路计算中径向通风道损失长度,因径向通风道的两侧还有部分磁通通过,因而每个通风道轴向长度(宽度)等效为6:,而不是其结构长6: < 6V。
当定转子只一侧开有通风道时b,b,58当定转子两侧均开有通风道,且二者对齐时,6:=7^
W值可由附图M查找。也可以通过“许瓦兹一克利斯多菲 |
(2)主要尺寸比(A)定子有效长度与极距之比(A = /ef/r)称为主要尺寸比。当电机有效部分体积不变时,A值较大的电机细长,反之则较粗短。A值的人小对电机的技术经济性能有明显的影响。
A值选择要点:
要求转动惯量小,经常正、反转的电机,A值应较大;在合理选值范围内,A较大的电机,绕组端部用铜量及端盖等结构件的材料用量较少,电机较轻;
1.A值较大的电机,绕组端部铜损耗及端部漏抗减小;线圈匝数较少,减少了线圈加工工时和绝缘材料用量;
2.A值较大时,通风冷却条件变坏,转子刚度可能较差。因铁心冲片数量增加,从而增加了冲片冲剪、铁心叠压和下线的工时。
大型高速电机的转子直径受材料强度限制,其A值较大,可达3〜4,而中小型异步电机的A值一般为0.5〜3.0,见表Ml。
2.主要尺寸确定
(1)由主要尺寸方程及选取A值,确定及/ef。由式(1-1)
表1-11 Y系列(IP44)电机;1值范围 | ||||
极数(2p) | 2 | 4 | 6 | 8 |
A | 0.55 〜0.97 | 1.02^ 1.91 | 1.42 〜2.32 | 1.62-2.76 |
由于定子冲片内径与外径R间存在一定的比例关系,即尺!)=仏/A。针对+同的极数,由直径确定A。Y系列(IP44)和Y2系列(IP54)的定子冲片内外径及心值,列于表1-12。
根据电机功率与转速(极数),直接选定机座号(中心高)和定子冲片外径,然后参照表M2的/CD,得到内径再代入
式(1-3),求取有效长度U转子内径确定(表1-13)中小型异步电机的转子铁心直接套在转轴上,因此,转子冲片内径等于转轴外径dk。根据转轴刚度和强度要求,可预取转轴铁心档外径并圆整到标准数系内相近的数值。
表1-12定子冲片内、外径及lfD= 丨值 | ||||||||||||||||
中心高 H/mm | 冲片内径认1/mm | |||||||||||||||
2极 | 4极 | 6极 | 8极 | K)极 | ||||||||||||
尺 D | 〇i〆尺D | /V心 | Da/Kd | 〇n/KD | ||||||||||||
63 | % | (50/0.5208) | (58/0.604) | |||||||||||||
71 | 110 | (58/0.527) | (67/0.609) | (71/0.645) | ||||||||||||
80 | 120 | 67/0.558 | 75/0.625 | 78/0.650 | 78/0.650 | |||||||||||
90 | 130 | 72/0.554 | 80/0.615 | 86/0.662 | 86/0.662 | |||||||||||
100 | 155 | M/0.542 | 98/0.632 | 106/0.684 | 106/0.684 | |||||||||||
112 | 175 | 98/0.560 | 110/0.629 | 120/0.686 | 120/0.686 | |||||||||||
132 | 210 | 116/0.552 | 136/0.648 | 148/0.705 | 148/0.705 | |||||||||||
160 | 260 | 150/0.577 | 170/0.654 | 180/0.692 | 180/0.692 | |||||||||||
180 | 290 | 160/0.552 (165/0.569) | 187/0.645 | 205/0.707 | 205/0.707 | |||||||||||
200 | 327 | 182/0.557 (187/0.572) | 210/0.642 | 230/0.703 | 230/0.703 | |||||||||||
225 | 368 | 210/0.571 | 245/0.666 | 260/0.706 | 260/0.706 | |||||||||||
250 | 400 | 225/0.563 | 260/0.650 | 285/0.713 | 285/0.713 | |||||||||||
280 | 445 | 255/0.573 | 300/0.674 | 325/0.730 | 325/0.730 | |||||||||||
315 | 520 | 300/0.577 | 350/0.673 | 375/0,721 | 390/0.750 | 390/0.750 | ||||||||||
355 | 590 | 327/0.554 | 400/0.678 | 423/0.717 | 445/0.754 | 445/0.754 | ||||||||||
注 | :括号内的数字为Y2系列,其余为Y系列数据, | 且Y2系列与其相词。 | ||||||||||||||
表 1-13 | Y系列(1P44)和Y2系列(IP54) | |||||||||||||||
异步电动机转子内径/> | a | (mm) | ||||||||||||||
中心高 | (H) | 80 | 90 | 100 | 112 | 132 | 160 | 180 | 200 | 225 | 250 | 280 | ||||
Da | 26 | 30 | 38 | 38 | 48 | 60 | 70 | 75 | 80 | 85 | 2极85,其余为100 |
3.气隙
异步电机一般选用较小气隙以降低空载电流和提高功率因 数。但5过小时,除了影响机械可靠性外,还会使谐波漏抗增大,导致起动转矩和过载能力下降,附加损耗增加,从而造成较高温升 和噪声。
气隙5的大小基本上取决于定子内径、轴的直径、两轴承间转轴长度和电机的转速。表1-14列出了Y系列和Y2系列电机气隙的推荐值。
表1-14气隙推荐值 | (mn | 1) | ||||||||
> | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | |||||
心 高H | Y | Y2 | Y | Y2 | Y | Y2 | Y | Y2 | Y2 | |
63 | 0.25 | 0.25 | ||||||||
71 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | |||||||
80 | 0.30 | 0.30 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | ||||
90 | 0.35 | 0.35 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | |||
100 | 0.40 | 0.40 | 0.30 | 0.30 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | |||
112 | 0.45 | 0.45 | 0.30 | 0.35 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | |||
132 | 0.55 | 0.55 | 0.40 | 0.40 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | ||
160 | 0.65 | 0.65 | 0.50 | 0.50 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | ||
180 | 0.80 | 0.80 | 0.55 | 0.60 | 0.45 | 0.45 | 0.45 | 0.45 | ||
200 | 1.00 | 1.00 | 0.65 | 0.70 | 0.30 | 0.30 | 0.50 | 0.50 | ||
225 | 1.10 | 1.10 | 0.70 | 0.80 | 0.50 | 0.55 | 0.50 | 0.55 | ||
250 | 1.20 | L.20 | 0.80 | 0.90 | 0.55 | 0.60 | 0.55 | 0.60 | ||
280 | 1.50 | 1.30 | 0.90 | 1.00 | 0.65 | 0.70 | 0.65 | 0.70 | ||
315 | 1.80 | 1.50 | 1.25 | 1.10 | 1.05 | 0.90 | 0.90 | 0.80 | 0.80 | |
355 | 1.60 | 1.20 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
4.槽数选择和定转子槽配合(A/Z2)
(1)定子槽数(A)选择当选用较多定子槽数时,可以获 得较好的磁势波形,使谐波磁场和谐波漏抗减小,附加损耗降低, 槽中线圈边总散热面积增加,有利于散热;但绝级材料用量和加工 工时增加,槽利用率降低。在定子铁心内外径、长度已确定情况 下,槽数的多少应使铁心齿磁密、轭磁密及槽内导体电流密度都比较合适。每极每相槽数= »既不过多,也不少于2, 71可 2m\pl
以在2〜6间选择,且尽量使91=整数,因分数槽绕组可能引起较 大的振动和噪声。但在电机的系列设计时,有时为了使两种不同极 数的规格通用定子冲片,如Y系列//180〜280, 6极和8极,在其 中一种极数时%可能为分数。Y系列和Y2系列电机的定转子槽数
表 1-15 | Y系列、Y2系列三相异步电机定转子檐配合(&/22) | |||||||||
2 | 4 | 6 | 8 | 10 | ||||||
/mm | Y | Y2 | Y | Y2 | Y | Y2 | Y | Y2 | y | Y2 |
63 | 18/16 | 24/22 | ||||||||
71 | 18/16 | 24/22 | 27/30 | |||||||
80 | 18/16 | 18/16 | 24/22 | 24/22 | 36/28 | 36/28 | ||||
90 | 18/16 | 18/16 | 24/22 | 24/22 | 36/33 | 36/28 | 36/28 | |||
100 | 24/20 | 24/20 | 36/32 | 36/28 | 36/33 | 36/28 | 48/44 | |||
112 | 30/26 | 30/26 | 36/32 | 36/28 | 36/33 | 36/28 | 48/44 | |||
132 | 30/26 | 30/26 | 36/32 | 36/28 | 36/33 | 36/42 | 48/44 | 48/44 | ||
160 | 30/26 | 30/26 | 36/26 | 36/28 | 36/33 | 36/42 | 48/44 | 48/44 | ||
180 | 36/28 | 36/28 | 48/44 | 48/38 | 54/44 | 54/44 | 54/58 | 48/44 | ||
200 | 36/28 | 36/28 | 48/44 | 48/38 | 54/44 | 54/44 | 54/58 | 48/44 | ||
225 | 36/28 | 36/28 | 48/44 | 48/38 | 54/44 | 72/58 | 54/58 | 72/58 | ||
250 | ,36/28 | 36/28 | 48/44 | 48/38 | 72/58 | 72/58 | 72/58 | 72/58 | ||
280 | 42/34 | 42/34 | 60/50 | 60/50 | 72/58 | 72/58 | 72/58 | 72/58 | ||
315 | 48/40 | 48/40 | 72/64 | 72/64 | 72/58 | 72/58 | 72/58 | 72/58 | 90/72 | 90/72 |
355 | • | 48/40 | 72/64 | 72/84 | 72/86 | 90/72 |
(2)转子槽数选择和槽配合问题当确定了定子槽数之1后, 笼型转子的槽数厶将受到A的约束,Z2与&有一个适当的配合,即通常所谓槽配合(Z,/Z2)问题。理论分析和实践表明,若 Z,/Z2的配合不当,将使电机的性能变坏,甚至不能运行。例如出现起动困难、电磁噪声和振动过大、附加损耗增加、效率降低、温升增高等等。Y系列和Y2系列电机的转子槽数Z2及A/Z2配合,见表1-15。
必须指出,在过去的电机(包括Y系列)设计中,由于偏重于降低附加损耗,提高电机的效率,因而选用定转子槽数比较接近的所谓“近槽”配合,如4/4 = 36/32、36/33等等,但其电磁噪 声较大。试验表明,如A/Z2的数值相差较大,电机的噪声将有
表1-16不同槽配合(2/A)电机噪声比较 | |||||||
电机规格 | 132S—4 | 160L—6 | 1801—4 | ||||
36/32 | 36/28 | 36/44 | 36/33 | 36/42 | 48/44 | 48/38 | |
电磁噪声dB | 58.2 | 40.2 | 39.1 | 68.6 | 52.1 | 78.1 | 58.7 |
5.槽形选择及槽尺寸的确定
(1)定子槽形及槽尺寸确定定子槽形中小型异步电机一般采用圆导线绕成的散嵌绕组,定子槽形常选用半闭口梨形槽。其优点是槽开口小,可以减少铁心表面损耗和齿部脉振损耗,并使气隙系数较小,以减小励磁电流;同时使槽面积利用率高,冲模寿命较长;槽绝缘的弯曲程度小,不易破损。多极低速电机或小功率电机,也可选用半闭口平底槽。中型低压异步电机常采用半开口矩形槽,而屮型高压电机则采用开口矩形槽。
定子半闭口梨形槽尺寸确定确定槽尺寸一般有两种方法:第一种方法是先选取气隙磁密、齿磁密和轭磁密,分别计算出所需齿宽6tl和轭高,然后通过作图,得出槽形尺寸,最后用槽满率/进行校核,并进行必要的调整。第二种方法是初选槽满率麥值,计算出槽部有效面积七,然后根据4e、槽形及有关数据,初步确定槽尺寸,最后校核Ai、并作必要的调整。通常采用第一种方法。
算平行齿的齿宽6tl