5.4实心转子异步电动机的磁场分析

5.4.1实心转子异步电动机电磁场问题综述

实心转子异步电动机转子中的电磁场，为典型的H维、非线性涡流场问题，一直是实心转子电机研究的“热”点和难点。经过几十年的努力，特别是近30年来计算技术和计算机的发展，对实心转子中磁场的分析研究有了长足的进步，并提高到一个新的水平。

实心转子中电磁场的研究，主要在下列几个方面展开。首先是 研究电磁场在实心转子中的传播过程及场的分析，以便弄清其电磁过程和运行机理，建立符合真实情况的电机模型；其次是用二维线

性或非线性模型计算的转子参数，在场的分析基础上，分别计及饱和、磁滞、涡流反应以及端部效应等的影响，提出有关修正系数，使参数和性能计算更加准确；第三是根据转子中磁场分布及随不同 工作状态变化的特点，提出改进性能的措施。

由于电机电磁场及实心转子电机中磁场的分析都已有专门著作，因此，关于用解析法和数值法求解分析实心转子电机中的二维和三维；线性和非线性电磁场的全过程，由于篇幅所限，不予介绍。本节除了综述外，主要阐明在电磁场研究基础上得出的参数计算有关修正系数。关于应用多层理论分析实心转子中的电磁场，并从场的分析直接求出转子等效参数的方法，可参阅5.3.3所述。

5.4.2饱和、磁滞、涡流及端部效应

这些效应在实心转子中同时存在且相互影响，为了研究方便，先用单因素分析，然后综合考虑。

1.饱和效应

自实心转子电机问世以来，就开展对饱和效应的研究，其关键是对转子铁磁体磁化曲线的处理。最早采用线性理论，得出30％=45°,随后欧美各国提出极限非线性理论，认为转子表层内磁密很 高、很饱和，用平行于H轴的直线来代替B—W曲线，抑= 26.6。前苏联学者则采用高阶拋物替代丑一只曲线，矜= 31°。这些，都是为了适应解析法提出的。现在，用有限元法可直接用曲线求解电磁场，92 = 36.8°，相应的电阻修正系数A：_ra= 1.31，电抗修正系数A：_xs = 0.98。

2.磁滞效应

一般磁场分析中都忽略磁滞的影响，在实心转子中磁密存在切 向和径向分量，对应于脉动磁场和椭圆形旋转磁场，磁滞问题更加复杂。研究表明，如果只计及磁滞效应时，其尺+ = 1.14,尺4 = 0.91。

3.涡流效应

涡流效应实际上就是实心转子涡流的横轴电枢反应的影响。横轴电枢反应磁场分布如图5-7所示。它改变了转子磁场分布，当考虑饱和时，使

主磁通减小，相当于减小了定转子间的互感，即增加 了转子漏抗；另一方面又使涡流实际透入深度增加，转子电阻减

4.饱和、磁滞及涡流的综合效应
(1>饱和、涡流效应= 1.18, K_xcs = 1.04；磁滞、涡流效应~ 1.03, ^_xcj, = 0.965;

饱和、磁滞效应^_reh=l-⁴9, ^ = 0.89;

(4)饱和、磁滞、涡流效应^_r=1.35, A：_x = 0.945; ^2 = 35°〇

5.端部效应

实心转子铁磁体中电流为涡流分布，且随转差率s不同而变化，如图5-8所示。由于存在着强烈的切向电流，使转子阻抗增大，称为端部效应，在二维场分析中未予计及。因此，端部系数定义为/^=，_2(3|1)/^_2(2<1)，式中，7_2(3d)、_2(2d)相应为三维和二维磁场分析中得出的转子等效阻抗值，心>1,它是s、…、△、L/r及占的函数。本书推荐用式（5-8)计算现重列如下：

关于端部系数各国学者进行大量研究工作，提出了不同的表达式，现列出如下几种，供参考。