6.4盘式异步电动机的磁路特点和计算方法
6.4盘式异步电动机的磁路特点和计算方法
1.盘式异步电动机的磁路特点
与柱式电机一样，盘式异步电动机的磁路，仍然是由气隙、转子齿、转子轭、定子齿、定子轭等几部分组成，按照全电流定律，仍采用分段计算的方法，无论是隐极式或凸极式，还是由交流励磁或直流励磁（包 括永磁体励磁），沿盘式电机径向的主磁路磁势是不变的。
1. 沿径向，气隙大小U)、槽宽（/〇及轭厚Uj)是不变的，但齿距、齿宽、极距是变化的，它们是直(半)径的函数，g卩£ = t(r),乂 = 6t(r),r = r(r)。在内径处〖—，乂二 6ti= =ri= r—;在外径处，/ = q = q t——齿距；
s——气隙长。
在1<|< 〇〇的大多数实际情况下，工程计算可采用下式 t{(X\8 + Q!2^〇) ~ ^0
式中 y=_J_^2^—〇
[ax + 02(^0/^)]
对于开口槽，4=5.042=1,0;
对于半闭口槽，ai=4.4，a2=0.75。
如果定转子双边开槽，可近似取A：e=A：el/i：c2。
心=~7^，心:」^1-丄 1- —尤1 t2
式中t2——分别为定子和转子的齿距。在盘式电机中，由于齿距t是铁心半径r的函数，因此Kc\Ka^Kc(r) =- —T7^ —T~ (6-17)
卜說卜盖）
式中6〇 ⑴ bQ(2)/S
1.ai + Q：2(6〇(l)/汐）2 C?1 + 0：2( 6〇(2)/汐）
6〇(|) 定子槽口宽；
6〇(2)——转子槽口宽。
可见，心是铁心半径r的函数。
2.气隙磁密fis(r)的分布
如果不计磁路铁心部分的磁压降，则气隙磁密的幅值
^Y~if)8 (6-18)式中——基波磁势幅值。
可见，气隙磁密沿径向的分布是不均勻的，它是r的复杂函由于&(r),它们都是半径r的函数，这是盘式电机磁路的主要特点。
2.气隙磁密忍6 (r)的分布1•气隙（卡氏）系数心在柱式电机中，对于定转子中只有一边开槽的情况，心可用 下式计算
式中办[“(轰)]}bo——槽口宽•数。由式（6-17)表明，气隙系数I随半径r的增大而减小，因 而在磁路不饱和的情况下，气隙磁密r)应随半径增大而增大。 6.4.3齿磁密(〇的分布在半径为r处的定转子齿磁密，可分别表示为L M B“r)(r) =T^Tu)< (6-19)
卜(r) =口7^式中bs 定子槽宽；bT 转子槽宽。
如果仏（〇沿径向是均勻分布，即与半径r无关时，/#tl(r)、 St2(0均随半径的增大而减小。即在内径处，乂= flunax;而在外径处，4=衫_。这是由于槽宽6S(6J沿径向是不变化的，随着r增 大，齿距£增大,即齿宽6,增大,因而使齿磁密下降。
3.轭部磁密Bj (〇的分布
在半径r处的定转子轭磁密，可分别表示为
=—p-fi5(r)^(r)
♦ (6-20) 3〇i / t
B^(r) = ~r-B8(r)t2(r) nhj2
式中h”——分別为定转子轭髙（厚）；
9,——定子每极每相槽数。
从上式可见，当气隙磁密沿径向均匀分布时，定子和转子的轭磁密fij(r)
随半径增大而增大，呈线性增长。由式(6-18)可以看出，气隙磁密仏(r)也是随r的增大而增大。fls(r)的非均匀分布，使盘式电机定转子轭部磁密沿r的分布,更趋不均勻。
如果将磁路饱和影响也折算为气隙的增大，则可用等效气隙相 对值（m〇)av〉的大小来表明与气隙磁密5§及参变量直径比尺的关系。从图6-9可以看出，直径比A：增大时，曲线提前上翘。
因为此时磁路中，fis、fit、fij等沿径向的不均匀分布更趋严重，
就越早出现饱和，使等效气隙增大。
6.4.5盘式异步电动机磁
路的平均直径计算
法
目前，对于盘式电机的磁路计算，特别是手工计算
时，通常采用平均直径法。实质上是将铁心内外径为
Z?i、A，厚度为的盘式电机，等效为一台定子内径
D\ + D\
Dil = Dav = 2~1 Lef=图6-9等效气隙相对值与尺的关系L = 2^，而槽尺寸相同，轭厚为的柱式电机进行磁路计算。此方法简便，但计算的励磁电抗偏大，励磁电流/m比实测值偏小。当直径比尺<2.0时，偏差约10%，基本上能满足工程设计要求。但K值增大时，偏差增大D
6.4.6盘式异步电动机磁路的分环计算法
根据盘式异步电机磁场沿径向非均匀分布的特点。仏（r)、艮(〇、&(〇都随r而变化。为了提高磁路计算的精度，以及定子铁耗及轴向磁吸力计算的精度，提高电机电磁设计的整体水平，建议采用分环法计算。在当前电机CAD技术比较普及的情况下，分环计算是容易实现的。
1.盘式异步电机磁路分环计算模型
沿内径A到外径仏，分为若干（A〇个同心圆环，通常采用
等长度（△/ = △〇分割法。每个同心圆环构成一个单元磁路，它们是并联磁路模型。单元磁路的几何尺寸，如齿距tk、齿宽6lk、
极距以等，均取该单元平均直径/>avk处之值Q
并联磁路模型的约束条件为：
6.4.7盘式异步电动机磁路尺寸的优化
1.这里所指磁路尺寸优化，是在盘式电机已确定Z^、认、 L、$之后，根据定子铁心单位体积的切向电磁力为最大值 时，得到最佳的气隙磁密Baopt，导出在平均直径^处的相对齿槽 宽度及槽高，轭高的最佳值「1]。
当槽尺寸6S、/18确定之后，要核算在内径/),处的齿宽。对于中小型盘式电机，从冲卷工艺要求，希望此处的2.5mm〇
2.槽形选择
为了自动冲卷工艺的方便，目前，盘式异步电机定转子铁心的槽形，通常采用半闭口的平行平底槽或平行圆底槽，如图6-12所示。为了满足电动机某些性能方面的特殊要求，盘式电机的转子也可以采用其他槽形，如凸形槽，刀形槽、圆形槽等。
