《电机设计》课件之二.

§3-3齿部磁压降的计算•每极齿部磁压降可用下式计算：•Ft=HtLt•式中Ht------齿的磁场强度，对应于Bt，可由所用硅钢片的磁化曲线查得。•Lt------------齿的磁路计算长度。一、齿磁密Bt的计算（一）齿磁密Bt1.8T的场合硅钢片的饱和度不高，齿部的磁阻比槽部的磁阻要小得多。因此在一个齿距的范围内的主磁通经过气隙进入铁心后，几乎全部从齿内通过。如图所示：tlBBeft:,则气隙磁通为隙平均磁密值是的一个齿距范围内的气如果处于主极中心线上tttAB:,则磁中的磁密为若该磁通全部进入齿中定子转子δtB.95.0~92.0,)(,''计算齿宽约为铁心叠压系数不包括通风道铁心长度为齿的计算截面积tFetttFettbKlblKAA'tltb1、对于平行齿壁的梨形槽沿着齿高度上的齿截面中的各处磁密相等或基本相等。即齿磁密为：ttFeeftttblKtlBAB'2、对于齿部不平行槽由于沿着齿高各点的宽度是变化的，因此齿部磁密和相应的磁场强度也是变化的。所以齿部的磁压降严格来讲应该采用积分法来求。shttdhHF0:即工程中采用近似的方法。基本思想是用一个均匀的磁场来替代实际上沿齿高不均匀的磁场来进行计算。查得由该处的齿顶处磁场强度查得由该处的齿中部处的磁场强度查得由该处的齿根处的磁场强度式中于是的平均值为tttttttrtrttttrtttttrtavtBHBHBHLHHHFHHHHH,;,;,:)4(61),4(61:21212121如果齿不饱和，可以采用更为简单的公式来计算，即采用“离齿最狭部分1/3齿高处”的截面中的磁场强度作为计算用的磁场强度。tttLHF31:即磁化曲线（P403）B/T0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.41.381.401.421.441.461.481.501.521.541.560.51.581.601.621.641.661.691.711.741.761.78B25=1.54T(D23，DR530）磁化曲线H单位：A/cmB25=1.57T(D24，DR510）磁化曲线H单位：A/cmB/T0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.41.371.381.401.421.441.461.481.501.521.540.51.561.581.601.621.641.661.681.701.721.75（二）齿磁密Bt1.8T的场合由于齿部磁密超过1.8T，齿部磁路比较饱和，使齿部磁阻增大，与槽的磁阻相比差别不是很大。因此从槽部进入轭部的磁通增多。即实际的齿部磁场强度及磁压降要小一些。当齿很饱和时，可以假定进入槽部分的磁通不再进入齿中。取一圆柱面为等磁位面，该面垂直于磁力线。在此表面处，一个齿距范围内的磁通分为两部分，Φtx经过齿，Φsx经过槽，即：txsxtxtxtxttxsxtxtAAAA::面积将上式两边同除以齿截即.,;;.;,::'0'取决于齿槽的尺寸槽系数即磁分路系数该处齿的截面积该处槽的导磁截面积实际齿磁密全部进入齿时的齿磁密即假想磁通齿的视在磁密式中公式变为stxsxtxttxssxtxssxtxtxsxsxsxtxtxsxtxtxkAABBkHBkBBAAABABB由于所取的圆柱表面为等磁位面故槽部的磁场强度Hsx即等于同一磁位面上的齿部的磁场强度HtxstxtxssxtxtxkHBkHBB0'0':上式公式又化为该直线与磁化曲线的交点P的横座标即为实际的磁部的磁场强度Ht，用它来计算Ft。二、齿的磁路计算长度LtstttthLhhLrhhLrrhL::31:)(32:21212111122222对于开口槽对于半开口槽槽对于感应电机定子梨形槽对于直流电机电枢梨形综上所述，对于Bt＞1.8T的情况，求解Ht的步骤如下：stxtxtxtxsxstxttxKHBBAAKAB、0'',1得直线及求)(2txtxHfB、出磁化曲线根据所选硅钢片材料画txtxtxstxtxtxHHfBKHBB、得到的交点与磁化曲线由直线)(30'极联轭(直流机或凸极同步机)Φj=Φm/2φmhj§3-4轭部磁压降的计算•轭部分两种结构：其一是与极身相连的轭，称为极联轭，例如直流电机的定子轭；其二是与齿相连的轭，称为齿连轭，例如感应电机的定子轭。•一、极连轭磁压降的计算•通过磁极的磁通Φm经过磁极后分成两路，分别进入左右两边的轭，所以轭部磁通的数值是Φm/2。.,:2为轭的轴向长度为轭的高度式中极联轭的轭部磁密为jjjjmjlhlhBjjHB)(查磁化曲线.,221均值即最大与最小直径之平为轭的平均直径式中度为每极的磁轭路径计算长javjavjDpDLjjjLHF:极联轭的磁压降为齿联轭(感应电机)二、齿联轭的磁压降计算气隙磁通分散地进入齿部及轭部，因此各个截面所穿过的磁通是不一样的。且在每一截面处沿着径向方向的磁密也不是均匀分布的。如图所示。计算轭部磁压降时，作简化处理：1、把轭部的平均匀弧长作为理想的积分路径，对ΔL线段上的磁压降忽略不计，只计算轭部平均弧长上的磁压降，如图中的虚线弧长；2、轭部截面上各点磁密沿径向方向上的分布是均匀的。jjFejjFeefjxjjFeefjjFejjxxefjxlhKdxxBlhKlBxdxxBlhKllhKxxBxBdxxBldsxBxA'02'0''002)(:,2)()()(:)(:)()()(:等于达到最大处的轭部截面中的磁密当轭部磁密气隙磁密分布曲线式中中的磁通为穿过任一截面0,3232:32:.;2222222221111vvvsijsijjjdddrhDDhrhDDhhl若无通风道则转子轴向通风道直径对于转子圆底槽对于定子圆底槽轭部的计算高度为轭部的轴向长度由Bj(最大轭部磁密)→查磁化曲线得：Hj（相应于最大磁密的磁场强度）→对Hj打折得到平均磁场强度Hjav=CjHj齿联轭的平均直径度为每极的齿联轭计算长javjjavjDLpDL,212).391(,,,.,:0pBCBHLHCFHCHLHldHFjjjjjjjjjjjavjjavLjj通过查附录曲线而得有关极对数及它与轭尺寸轭部磁压降的校正系数查磁化曲线而得由的磁场强度相应于最大切向磁密处式中得令于是（二）直流电机齿联轭磁压降计算在相邻两主极极尖之间的电枢轭中通过了Φ/2的磁通，而在极弧下的电枢轭中穿过每个截面的磁通均小于Φ/2(见书p38)。因此对轭部常分二段来计算磁压降。1、极间范围内'22jjFejjhlKBB2、极弧范围内'1332jjFejjhlKBB该处磁密取根据上式求出的Bj1，Bj2查磁化曲线得相应的Hj1，Hj2，于是有：计算可根据公式212)1('2'12211pDLLLHLHLHLHFjavjjjpjjpjjjjjj§3-6励磁电流和空载特性计算•各类电机励磁电流或空载特性的计算步骤为：•1、根据感应电势E确定每极的气隙磁通Φ；•2、计算磁路各部分的磁压降，将各部分磁压降相加便得到每极磁势；•3、计算磁化电流或空载特性。•一、感应电势和气隙磁通（一）对于励磁电流必须作调节的直流电机和同步电机由于运行时励磁电流的调节而使感应电势有相当大的变动，需要计算空载特性曲线，即计算对应于一系列的感应电势值：0.3UN，0.6UN，0.8UN,---------1.3UN的磁路总磁压降F0及相应的励磁电流。（注：空载时U=E）（二）对于感应电机由于该电机从空载到额定负载，感应电势变动不大（运行时电压不变），只须求出额定负载和空载状态时的励磁电流。先计算感应电势。磁通Φ的确定直流电机：同步电机：异步（感应）电机：nCEedpNmfNKKE4额定负载时：NEdpNmUkfNKKE41空载时：1104xIUfNKKEmNdpNm1、额定负载时定子相绕组感应电势E1.,)1(%,5.0,)1(.,95.0~85.0)1(,)1(''''1精度之内直至偏差达到所要求的及返工计算新预估则重如果偏差大于比的复核值与预估值相对还要对电机取较高值对功率大极数少的范围内的值在对一般中小型电机而言LLLNLNEUUKE2、空载电势E10计算E10时可忽略I0R1：;,:,011010101010101010分量额定电流中的磁化电流空载电流式中则有如果只考虑大小mmNmNNNIIXIUXIUXIUEEXIjEXIjRIU3、气隙磁通.4:并进行磁路计算了得出磁通根据公式fNKKEdpNm二、每极励磁磁势1、对直流电机：)()()()()(210极身磁压降电枢轭磁压降定子轭磁压降电枢齿部磁压降气隙磁压降mjjtFFFFFF2、对感应电机)()()()()(22110转子齿部磁压降转子轭磁压降定子轭磁压降定子齿部磁压降气隙磁压降tjjtFFFFFF3、对于凸极同步电机)()()()()()(210极身残隙磁压降极身磁压降转子轭磁压降定子轭磁压降定子齿部磁压降气隙磁压降jmjjtFFFFFFF三、励磁电流和空载特性对于直流电机和凸极同步电机，由于励磁绕组是集中式绕组，则空载励磁电流为：为励磁绕组的每极匝数fffNNFI00对于多相交流分布绕组，例如感就电机，其交流磁化电流或励磁电流（有效值）：.;9.020为每相串联匝数为相数NmmNKpFIdpm空载特性：对于直流电机或凸极同步电机，在0.3UN~1.3UN的范围内取不同的电势E值，得到不同的磁通Φ值，由磁路计算分别求出相应的励磁电流If0，即可得到一条空载特性曲线E=f(If0)。