讲电机设计第三章磁路计算LF课件.ppt

1、电电 机机 设设 计计电机设计 第三章中原工学院信息商务学院第三章第三章 磁路计算磁路计算3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 空气隙磁压降的计算空气隙磁压降的计算3.3 3.3 齿部磁压降的计算齿部磁压降的计算3.4 3.4 轭部磁压降的计算轭部磁压降的计算3.5 3.5 磁极漏磁系数与磁极磁压降的计算磁极漏磁系数与磁极磁压降的计算3.6 3.6 励磁电流和空载特性计算励磁电流和空载特性计算电机设计 第三章中原工学院信息商务学院3.1 3.1 概概 述述一、磁路计算的目的l确定电机中感应一定电势所对应的主磁场所必需的确定电机中感应一定电势所对应的主磁场所必需的励磁磁动势，进而计算励磁电流及

2、电机的空载特性；励磁磁动势，进而计算励磁电流及电机的空载特性；l校核磁密是否合适；校核磁密是否合适；l确定电机的一部分有关尺寸。确定电机的一部分有关尺寸。二、磁路计算所依据的基本原理三、电机设计中磁路计算的一般步骤四、电机中常用的磁性材料电机设计 第三章中原工学院信息商务学院二、磁路计算所依据的基本原理二、磁路计算所依据的基本原理 -安培环路定律安培环路定律 电机进行能量转换的原理是法拉弟电磁感电机进行能量转换的原理是法拉弟电磁感应定律。当定转子中绕组通过电流时产生应定律。当定转子中绕组通过电流时产生磁场，这些磁场（运动、变化）反作用于磁场，这些磁场（运动、变化）反作用于绕组使之产生感应电流或

3、电磁转矩。绕组使之产生感应电流或电磁转矩。通常这些磁场十分复杂，计算困难，为了通常这些磁场十分复杂，计算困难，为了简化计算，我们用路的观点来看待磁场，简化计算，我们用路的观点来看待磁场，将将三维三维场变成场变成一维一维的路或的路或二维二维的平面场。的平面场。电机设计 第三章中原工学院信息商务学院安培环路定律安培环路定律idlHl说明：说明：1 1、积分路径：积分路径是沿着磁积分路径：积分路径是沿着磁场强度矢量取向（即沿磁力线；场强度矢量取向（即沿磁力线；2 2、选择通过一对极的中心线构成、选择通过一对极的中心线构成闭合回路；闭合回路；3 3、包围的电流：、包围的电流：是回路所包是回路所包围的全

4、电流，即每对极的励磁围的全电流，即每对极的励磁磁动势。磁动势。i电机设计 第三章中原工学院信息商务学院三、电机设计中磁路计算的一般步骤1 1、回路分成许多段，各段回路分成许多段，各段H H恒定且磁通均匀分布恒定且磁通均匀分布idlHlFiLHLHLHLHnnnxx22111（F F为每对磁极励磁磁势）为每对磁极励磁磁势）2 2、根据磁路对称性，只需计算半条回路上的各段磁位降，、根据磁路对称性，只需计算半条回路上的各段磁位降，其和等于每极励磁磁动势。其和等于每极励磁磁动势。以下叙述磁位降或磁势均为每以下叙述磁位降或磁势均为每极的。极的。F F1 1+F+F2 2+F+Fn n=F=F0 0电机设

5、计 第三章中原工学院信息商务学院分段：分段：1 1）空气隙；）空气隙；2 2）定子齿（磁极）；）定子齿（磁极）；3 3）定子轭；）定子轭；4 4）转子齿）转子齿（磁极）；（磁极）；5 5）转子轭。）转子轭。其中，其中，空气隙磁压降最大空气隙磁压降最大（约（约60608585）电机设计 第三章中原工学院信息商务学院0BFHLHSBEu磁路计算的一般思路：磁路计算的一般思路：电机设计 第三章中原工学院信息商务学院四、电机中常用的磁性材料铸钢直流机极轭锻钢凸极同步机整块磁极低合金钢结构钢低碳钢板极轭磁极涂漆的硅钢片电枢铁心焊接性能好导磁导热价格低以下含硅量无硅钢片平整度高导磁性好比损耗小含硅量冷轧热

6、轧硅钢片,)%5.0(,%)31(电机设计 第三章中原工学院信息商务学院3.2 3.2 空气隙磁压降的计算空气隙磁压降的计算计算思路：LHFHSBEu1.1.每极磁通每极磁通 的确定的确定直流电机：直流电机：交流电机交流电机aNpnEnapNEaaaa6060fNKKEfNKKEdpNmdpNm44电机设计 第三章中原工学院信息商务学院2.2.确定气隙最大的磁密确定气隙最大的磁密BefpefpavlBlBSBH3.3.确定气隙磁场强度确定气隙磁场强度 （磁极中心线处的气隙磁场强度）（磁极中心线处的气隙磁场强度）600108.0BBHHB电机设计 第三章中原工学院信息商务学院4.4.确定气隙磁位

7、降确定气隙磁位降FklHkkHLHFefp108.06k 是单边气隙径向长度（是单边气隙径向长度（m m）是气隙系数，因槽口影响使气隙磁阻增加而引入的系数。是气隙系数，因槽口影响使气隙磁阻增加而引入的系数。因此，气隙磁压降的计算归结为因此，气隙磁压降的计算归结为K K、p p、l lefef的计算。的计算。电机设计 第三章中原工学院信息商务学院一、计算极弧系数一、计算极弧系数p p的确定的确定pBav/B由每极磁通由每极磁通平均磁通密度平均磁通密度可以认为：气隙磁通集中在极弧计可以认为：气隙磁通集中在极弧计算长度算长度bp范围内且磁密均为范围内且磁密均为B。p pb bp p/efpeflBd

8、xlxBdSB22)(22)(1dxxBBavp由由B(x)曲线确定，取决于励磁磁势、磁路饱和度曲线确定，取决于励磁磁势、磁路饱和度电机设计 第三章中原工学院信息商务学院例：直流电机例：直流电机1 1）气隙均匀）气隙均匀 bp bp（弧长）（弧长）22 2）气隙不均匀）气隙不均匀 A.改变磁极端部（削角气隙极弧）改变磁极端部（削角气隙极弧）B.偏心气隙极弧偏心气隙极弧 目的是为了削弱电枢反应目的是为了削弱电枢反应 对于对于A:A:bpbp（弧长）（弧长）对于对于B:B:bpbp（弧长）（弧长）2ppb电机设计 第三章中原工学院信息商务学院二、二、电枢或气隙的轴向计算长度电枢或气隙的轴向计算长度

9、l lefefefltl在计算空气隙磁密最大值时，用的是电枢或气隙的轴向计算在计算空气隙磁密最大值时，用的是电枢或气隙的轴向计算长度长度 ，而不是铁心的总长度，而不是铁心的总长度efpefplBlBSB主要从以下三个方面进行考虑：主要从以下三个方面进行考虑：电机设计 第三章中原工学院信息商务学院1 1）无通风道时，经过作图和分析证明：铁心总长）无通风道时，经过作图和分析证明：铁心总长lt和计算长度和计算长度lef满足如下关系式：满足如下关系式：leflt2 （考虑边缘效应）（考虑边缘效应）2 2）有通风道时有通风道时leflt-Nvbv式中：式中：Nv径向通风道数径向通风道数 bv一个径向通风

10、所损失的长度一个径向通风所损失的长度 eflB为了计算方便，从等效磁道的观点出发，引入计算长为了计算方便，从等效磁道的观点出发，引入计算长度度 的概念，即在这个长度内它的磁密的概念，即在这个长度内它的磁密 不变。不变。电机设计 第三章中原工学院信息商务学院三、气隙系数三、气隙系数K K气隙系数气隙系数K是由于定、转子开槽后使气隙的磁阻增加而引入的系数。是由于定、转子开槽后使气隙的磁阻增加而引入的系数。它使气隙磁压降它使气隙磁压降F增大。增大。其物理意义如下：其物理意义如下：在计算气隙磁路长时，引入在计算气隙磁路长时，引入 ，kkef即1、K物理意义物理意义电机设计 第三章中原工学院信息商务学院

11、电机设计 第三章中原工学院信息商务学院2.K2.K的计算：的计算：（根据主磁通不变）在一个齿距范围内：在一个齿距范围内：无槽时无槽时:1Bt 开槽时开槽时:2BmaxtB0s（阴影部分）（阴影部分）令令12，即，即BtBmaxtB0s 得得 其中，其中，0、s均与均与、b0(槽口宽度槽口宽度)有关。有关。sttsBBttsBtBtBtBtBBBK0max00maxmaxmaxmax1 1）分析法）分析法电机设计 第三章中原工学院信息商务学院 系数系数可理论计算可理论计算2）工程计算近似法）工程计算近似法 半开口槽：半开口槽：开口槽：开口槽：2000)75.04.4()75.04.4(bbtbtK2000)5()5(bbtbtKttK3）经验公式）经验公式):(10101111定子齿宽ZZbbtk定、转子都开槽的话，则定、转子都开槽的话，则21kkk 电机设计 第三章中原工学院信息商务学院&磁路计算的基本原理及一般步骤磁路计算的基本原理及一般步骤&空气隙磁位降的计算空气隙磁位降的计算-计算极弧系数计算极弧系数p的的确定确定 知识点回顾知识点回顾&空气隙磁位降的计算空气隙磁位降的计算-电枢或气隙的轴向计电枢或气隙的轴向计算长度算长度l lefef的确定的确定&空气隙磁位降的计算空气隙磁位降的计算-气隙系数气隙系数K K的确定的确定