电机设计及其CAD第3章课件.ppt

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1、第一节概述励磁绕组通电在电机有效部分、端部、结构件建立磁场简化为磁路磁路计算目的：（1）确定产生主磁场所必须的励磁磁势，进而计算励磁电流和电机空载特性。（2）校核电机各部分磁密是否合理。为简化电磁计算，分为：主磁路、漏磁路第三章磁路计算2021/9/61SchoolofElectricalEngineering主磁路:磁路计算漏磁路：漏磁系数一、磁路计算的基本原理电机分成若干扇形，每扇形一对磁极，即一对极的范围。只计算一个扇形范围内磁路即可确定建立磁场所需要的磁动势。2021/9/62SchoolofElectricalEngineering取一条通过磁

2、极中心线的闭合回路，根据全电流定律：闭合回路磁位降＝回路包围的电流即每对极励磁磁势实际分布复杂，为简化计算，各部分复杂磁场简化为等效磁路等效磁路：各段磁路上磁压降应等于磁场内对应点之间的磁压降，并认为在各段中磁通沿截面均匀分布，各该段中磁场强度为恒值。其中Hi为第i段磁路的磁场强度，Li为第i段磁路的长度。2021/9/63SchoolofElectricalEngineering只计算半条磁路：一对极磁路中两个极的磁路情况相似，半条回路磁压降等于每极励磁磁势。磁路划分原则：（1）每个磁路为同一材料（2）磁路的截面积大体相同（3）流过该磁路中各截面的磁通

3、相同各类电机的磁路划分：（1）空气隙（2）定子轭（3）定子齿（或磁极）（4）转子齿（或磁极）（5）转子轭2021/9/64SchoolofElectricalEngineering空气隙磁位降占较大比例（60％－85％以上）二电机中常用磁性材料铁心：涂漆硅钢片，叠片减少铁耗，电阻大，在弱磁场或中等磁场下，导磁性提高，强磁场下导磁性弱磁极与磁极相连的磁轭：低碳钢板，结构钢或低合金钢凸极同步电机磁极用整块锻钢直流电机磁轭可用铸钢汽轮发电机转子采用高导磁、高机械性能的低碳合金锻件。2021/9/65SchoolofElectricalEngineering永磁

4、磁极：永磁体硅钢片分热轧和冷轧热轧：锻件热轧成薄板几层薄板一起热轧多次，直至达到要求的厚度酸洗，去掉氧化层轻度冷轧提高平整度高温退火（815～875度），提高磁性能。缺点：表面粗糙、占空系数低、厚度精度差冷轧：冷轧成形，表面涂绝缘层，保证片间绝缘，且其热膨胀系数比硅钢低，室温下对硅钢施加应力，有利于降低铁心损耗。冷轧钢分为：1、含硅量1～3％，损耗低、导磁性能好2、无硅钢片（含硅0.5％以下）价格低、导磁、2021/9/66SchoolofElectricalEngineering导热性能及焊接性能好，国外在中小型电机中应用广泛，但铁耗高。国外

5、已停止生产热轧钢片:节约能源，改善电机性能第二节空气隙磁压降的计算气隙磁场沿圆周方向分布不均匀。一个极距内气隙磁密径向分量的分布2021/9/67SchoolofElectricalEngineering通常取最大气隙磁密所在磁极中心线的气隙磁压降。k、H、分别为气隙系数（考虑因槽口影响使气隙磁阻增加而引入的系数）。气隙磁压降根据绕组感应电势确定：直流电机2021/9/68SchoolofElectricalEngineering交流电机关键：当、、已知时，确定’p、lef、k。一、计算极弧系数’p的确定每极磁通假如每极磁通集中分布在

6、极弧计算长度’p内，且均匀分布，磁密为最大值，且’p=b’p/。2021/9/69SchoolofElectricalEngineering’p取决于B(x)的形状，而B(x)形状取决于磁势分布情况，空气隙的均匀程度以及磁路的饱和程度。B(x)为正弦时，1直流电机(1)有补偿绕组的大中型直流电机和某些小型直流电机：均匀气隙，(2)不均匀气隙（无补偿绕组，削弱电枢反应）a.极靴中部2/3部分极弧表面气隙均匀（为），两侧线性增加到2。2021/9/610SchoolofElectricalEngineeringb偏心圆形极靴气隙由连续增加

7、到max，转子表面的圆弧的圆心与极弧表面的圆心不同心。，但e=0.75+0.25max2021/9/611SchoolofElectricalEngineering2感应电机不饱和时，p’＝0.637磁路饱和气隙磁场不正弦，扁平，p’>0.637，p’与定子齿、转子齿的饱和程度有关。饱和系数图3-5给出了p’、KNM与ks的关系曲线。可由ksp’，计算时，先假定ks磁路计算计算ks，若误差大（超过1％），重新计算。KNM在计算每极磁通时用。2021/9/612SchoolofElectricalEngineering3凸极同步电机

8、励磁绕组为集中绕组，磁动势空间分布矩形。忽略饱和，F也为矩形。一般尽量使气隙正