(四）微特电机的计算

微特电机由于结构特殊，严格说必须对电 磁场分析才能得到相对比较准确的计算结果， 但作为工程设计、估算，等效磁路的计算方法便 捷明确，在试制过程中容易直接调整方案，因而 各制造厂商在实际设计中还是广泛使用传统的 磁路计算方法。但是，也正是由于微特电机结 构的恃特征、材料的特殊、使用的特殊和性能要求 的特特殊，在实际计算中又和中小型电机计算不同，更多的是靠经验进行修正。通常电机设计

包括了电磁设计、结构设计、热计算、机械计算 等，但对于微特电机而言一般只进行电磁计算术。本章选取微特电机的几个不同产品进行介绍， 由于实际使用要求的不同，在设计上侧重点不同，因而在材料选用、结构设计和实际计算上也不相同。

1.信号电机

本章选取了信号电机的三个典型产品：自整 角机、旋转变压器、测速发电机。信号电机的特 点是注重其信号输出特性，因此，在软滋材料选 用h首先注意的是必须能确保电机工作在磁化 特性曲线的线性区域;部分倩号电机励磁频率为400 Hz、l kHz、2 kHz，甚至120 kHz，在高频的状态下就必须选用一般电机很少采用的软滋合金，材料巧度多选用0.2 mm、0. 35 mm;在结构设计上要求内部媳路和电路尽可能平街对称，气隙一般在〇• 2〜0• 5 mm范围内；换向器、电刷滑环要求径向跳动小，确保接触稳定;对旋转变压器而言，为确保输出信号与转角的函数关系，其 绕组必须按照画数关系来设计。

2.驱动电机

一般的驱动电机如单相交流电机、直流电 机，设计上相对比较成熟，本章选取了驱动电机 的两个特殊产品;步进电机、永磁交流伺服电机。 驱动电机的特点是注重其驱动性能。但步进电 机和交流伺服电机的侧重点义不相同:步进电机 注重电机在步进过程中开环狀态的角度的精确 定位和在驱动频率段的带载能力，因此在设计上要注意定转子齿宽的配合《消除谐波分结，保证 每一步的步距精度;永磁交流伺服电机则注重环控制时的驱动能力和快速响应性能，因此，在 水焰材料的选择上往往选择爵性能的稀±类磁 钢(当然，对于要求不髙、价格低廉的驱动电机往 往选用铁敏体滋钢），根据转速的高低选挣溢钢 是内嵌式还是表面黏接式f驱动电机采用的软游 材料厚度多选用〇• 35 mm、0.5mm;气隙一般在

0• 5〜2 mme

3.电磁计算

基于电磁能量转换原理的电机的电磁计算

的特点是多项方程式求解的结果为不定值解值， 即电滋计算结果为多种解值，因此，在计算过程 中选用各种计算系数K的取值很大程度上决定了设计方案的取向，电机的结构选择、极对数选 择主要取决于电性能的要求，如对旋变而言，单 极一般精度只能达到几十分，面对于精度要达到 秒的程度，只能采用多级结构；对力矩型驱动电 机而言，要降低力矩波动，必须增加极对数，要提 髙转速则一般减少极对数;因此在实际设计中往 往借助于几何相似定律进行类比估算，计算系数的选择还取决于经验。

二、自整角机计算

自整角机是一种用于无机械连接的转角传 递或传递与转角相应的电信号系统中具有三相整步绕组的交流控制电机，其输出电信号是转子转角的函数或转子转角是输人电信号的函数。

由多个自整角机可构成自整角机系统(同 步联结系统），使得各个自整角机的转轴（彼此间 无机械联结)保持相同的转角变化，从而实现角 度位置的远距离传输、变换和指示。

按工作原理，可分为力矩式自整角化和控制式 自整角机，按其结构分为接触式和无接触式两种， 按用途可分为发送机、接收机、差动机和变压器。

自整角机广泛应用于远距离指示装置和角 伺服系统中，可实现角度传输、变换和接收。

(―)主要参数

自整角机在计算时所涉及的参数可W分为 性能参数和制造参数两部分。性能参数主要是包括自整角机在运行时所表现出来的电和磁等方面的性能指标;制造参数主要包括自整角化制造时所必帯的结构参数。

1.性能参数

①励磁电压；

③电源频率；

③最大输出电压；

④空載消耗功率；

⑤空载励悠电流；

©开路输人阻抗；

⑦相位移；

⑨铜损；

⑨总铁损；

⑩气隙礎密；

⑩定、转子齿部磁密；

⑩定、转子扼部磁密；

⑩比整步力矩；

®阻尼时间。

2.制造参数

机壳厚度；

定子铁心内、外径；

转子铁心内、外径：

气隙；

定、转子槽数；

⑥定、转子槽形尺寸；

⑩定、转子气隙长；

绕组匝数；

绕组跨距；

绕组线规；

⑩槽满率；

⑩定、转子斜梢角度。

(二）典型结构

自整角机的结构类型有两种：

(1)装配式结构，即定子内径与轴承室尺寸不同，如图6-4所示。

定子包括定子铁如和定子绕组等，转子包括 转子铁必、转子绕组、集电环和转轴等，其中带有化气取尼的凸极转子，其阻尼绕組有单回路和双 间路之分，凸极转子冲片如图6-6所示。定、转 子铁心分别由定、转子冲片叠压而成，冲片一般用化2mm或0.35 mm厚的冷轧或热乳硅钢片冲制。

(H)常用巧巧

一般在进行电磁计算时，首先应根据产品标 准、运行环境ly及用户的技术要求等，确定电机 应达到的主要额定性能指标，然后初步提出达到 h述指标电机所必霜的主要尺寸参数，如电机定 转子内外径、铁必长度、绕组巧数及线规等，并开 始进行计算。

对于多品种小批量的电机产品，在满足电机 主要巧能的前提f，应充分考忠产品标准化、通 用化和系列化的要求，尽量选用企业己有的工装 模具，缩短产品的生产周期和制造成本，快速 而经济合理地满足市场及用户的需求。

在电机的计算过程中，经常会用到一些常用 的数据，通常是一些经验数据或固定形式，现列 出如下：

定、转子構奴及構形常用的定子槽数有9、12、15、18、21和 24,一般取Zi-： 15,大机座号可考虑取21。

转子巧数：

对于凸极式转卡来说，单阳尼条时为4,双 阻尼条时为6。

对于隐极式转子来说，转子植数一般为12。

绕组型式

白整角机的定子绕组一般为H相分布绕组，^ 绕组通常采用两种型式；

60度相带的短距绕组；

 同也、式不等巧分布绕组。 皆转子绕组在转子上则根据电机类型的不同而有所区别：

发送机和接收机转子有^^扱和隐极两种型式；凸极式转子为单相集中绕组，极上可置有一个或两个阻尼回路；隐极转子绕组分为两大类型：正交两相、H相接成正交两相。正交两相绕组又可分成S种型式：

短距分布绕组(90度相带）；

同心式等面分布绕组；

③正弦绕组。

两相正交绕组，其中一相作励磁用，另一相短接作阻尼回路。

差动式自整角机的转子绕组一般也为三相分布绕组，绕组采用短距绕组或同必式不等匝绕组。

自整角变压器的转子为单相分布绕组或正弦绕绝。

3.气隙及铁心各部磁密

一般取气隙礎密成=0.4〜0•6 T，小机座号的取偏下限，大机座号取偏上限；频率髙的取偏下限，频率低的取上限。

铁私各部磁密的合理范围;铁如各部磁密的大小，应根据所选用的铁也材料而定。

定子齿部及转子铁必各部：

50 Hz  1•2〜1.6T 400 Hz 1.2〜L35T 定子扼部；

50 Hz  1. 1 〜1.4T

400 Hz 1.1〜1.25T

(四）主要物理量的符号及单位    

由于自整角机在计算时涉及的物理量较多，为了便于计算，约定一些主要物理量的符

符号及单位，如表6-1所示。