來源 |iMechanics機(jī)械
1、不要設(shè)計(jì)過于細(xì)長或扁平的電機(jī)
機(jī)設(shè)計(jì)力求以最少的材料和成本獲得最佳的性能。一般說來,扁平的電機(jī)有效材料用鐵較少,用銅較多.結(jié)構(gòu)材料較多。細(xì)長的電機(jī)有效材料用鐵較多.用銅較少,結(jié)構(gòu)材料較少,但結(jié)構(gòu)的剛度較差。
所以電機(jī)的直徑和長度之比有一個(gè)最佳值.鐵心內(nèi)圓和長度之比為1:1左右。設(shè)計(jì)電機(jī)要根據(jù)電機(jī)各種性能要求及市場(chǎng)上有效材料,結(jié)構(gòu)材料的價(jià)格進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),此外還要考慮系列化、零部件通用化以及結(jié)構(gòu)的工藝性、工模具的成本等問題。見下圖。
2、線圈的電流密度不宜過大或過小
電機(jī)線圈具有一定電阻,當(dāng)電流通過線圈時(shí)就產(chǎn)生損耗,使電機(jī)效率降低,繞組溫度升高。電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)希望減小電阻,以減少損耗,降低溫升,提高效率。降低電流密度,增加導(dǎo)線截面積可以減小電阻,但會(huì)導(dǎo)致線圈材料用量增加。由于槽面積的加大,引起鐵心磁密增加,使電機(jī)的勵(lì)磁電流及鐵損耗增加。所以電流密度的選擇要全面考慮電機(jī)性能。電流密度一般選用3~7A/mm2。對(duì)于大電機(jī)及封閉式電機(jī)取小值.對(duì)于小電機(jī)及開啟式電機(jī)則取大值。見下圖
3、鐵芯磁密不要過高或過低
當(dāng)鐵心材料、頻率及硅鋼片厚度一定時(shí),鐵損耗決定于磁通密度的大小。磁通密度過高,使鐵耗增加,電機(jī)效率降低,鐵心發(fā)熱使電機(jī)溫升增高。并由于勵(lì)磁安匝增加,電機(jī)功率因數(shù)降低。所以鐵心的磁通密度不宜過高,盡量避免用在磁化曲線的過飽和段。小型電機(jī)一般不超過155T。磁通密度過低則使電機(jī)材料用量增加,成本提高。
4、槽滿率不宜過高或過低
所滑槽滿率是指槽內(nèi)導(dǎo)線的面積和槽有效面積之比。槽滿率大,表示槽內(nèi)填充緊密,槽滿率小,表示槽內(nèi)填充松散。就電機(jī)用料的充分利用和運(yùn)行性能來說,槽滿率越高越好。但過高嵌線困難,勞動(dòng)量及工時(shí)增加,容易損傷絕緣。槽滿率低,電機(jī)運(yùn)行時(shí)導(dǎo)線在槽內(nèi)松動(dòng),易摜壞絕緣,此外槽內(nèi)空隙多,由于空氣導(dǎo)熱差,影響線圈的散熱,使電機(jī)溫升增高。手工嵌線槽滿率一般取75%~78%,不大于80%。對(duì)自動(dòng)化嵌線來講,一般槽滿率不高于75%。
5、槽形盡可能選用平行齒梯形槽
硅鋼片工作在磁化曲線的飽和段,單位長度勵(lì)磁消耗的安匝數(shù)隨磁通密度的增加而大量增加。為了合理充分利用電機(jī)內(nèi)部空間,電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)總是使硅鋼片比較飽和。如果采用梯形齒,則齒的窄部由于磁通密度大,勵(lì)磁安匝數(shù)大量增加,電機(jī)的功率因數(shù)降低。如果采用平行齒.則沿齒部長度內(nèi)磁通密度均勻,勵(lì)磁消耗的安匝數(shù)大為減少。
6、槽形邊緣不要有尖角
槽形的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮便于沖模的制造。沖模淬火時(shí).凹槽尖角處常因應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋。園角還有助于延長沖模壽命。槽形設(shè)計(jì)其邊緣處應(yīng)盡量采用圓角,圓角半徑應(yīng)不小于1mm。
7、盡量用圓底槽代替平底槽
圓底槽的優(yōu)點(diǎn):
A. 圓底槽能改善導(dǎo)線的填充情況,槽絕緣不易損壞,在槽滿率相同的情況下,圓底槽嵌線比平底槽容易。
B. 轉(zhuǎn)于鑄鋁時(shí),圓底槽比平底槽鋁水填充情況好。
C. 圓底槽比平底槽便于模具制造。
8、電機(jī)鐵心槽口寬度不宜過大
電機(jī)槽口太小,下線困難。電機(jī)槽口太大,使氣隙磁通分布不均,齒諧波增大,附加損耗增加。半閉口槽的槽口寬度一般為2~3根導(dǎo)線的直徑,約為3.5mm。低壓成形線圈采用槽內(nèi)四個(gè)元件邊的半開口槽結(jié)構(gòu),使其槽口寬度減少為槽寬的一半。
9、定子槽數(shù)不要太多或太少
異步電動(dòng)機(jī)定子槽數(shù)多,磁動(dòng)勢(shì)、電動(dòng)勢(shì)波形好.附加損耗小,電機(jī)效率高。槽數(shù)多,還使線圈和鐵心的接觸面積增加,線圈散熱好,溫升低。但槽數(shù)多,鐵心齒部過窄,沖壓變形大,工藝性差。槽數(shù)多還使模具制造成本增加,有關(guān)電機(jī)設(shè)計(jì)的問題,線圈制造及下線工時(shí)增加,一般說來,定子槽數(shù)多、電機(jī)性能好,但成本高。一般異步電動(dòng)機(jī)每極每相槽散q≥2。
10、氣隙不可過大或過小
氣隙是指電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子間的空隙。氣隙大小對(duì)電機(jī)性能及制造工藝有很大的影響。氣隙大,磁阻大,勵(lì)磁安匝數(shù)多,使電機(jī)勵(lì)磁電流增大,電機(jī)功率因數(shù)降低。但氣隙大使諧波磁場(chǎng)減弱,電機(jī)的附加損耗降低。氣隙大,對(duì)電機(jī)零部件的同軸度及裝配精度的要求降低;氣隙過小,則容易引起定轉(zhuǎn)子掃膛,以及由于附加損耗增加而使電機(jī)效率降低。
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