电机设计--磁路计算.doc

磁路计算 §3-1 概述 磁路计算的目的 在于确定电机中感应一定电势所对应的主磁场所必需的磁化力或励磁磁动势，进而计算励磁电流及电机的空载特性，校核电机各部分磁密选择得是否合适，确定一部分有关尺寸。 ① ② 校核电机各部分磁密选择得是否合适； ③ 确定一部分有关尺寸。 磁路计算所依据的基本原理 ——（安培环路定律）全电流定律 积分路径：积分路径是沿着磁场强度矢量取向（即沿磁力线）选择通过一对极的中心线 构成闭合回路； 包围的电流：是回路所包围的全电流，即每对极的励磁磁势。 电机设计中磁路计算的一般步骤 ① 为简化计算，通常把电机各部分磁场分成等值的各段磁路。所谓等值的磁路是指各段磁路上的磁位降等于磁场内对应点之间的磁位降，并认为各段中磁通沿截面均匀分布，各该段的磁场强度保持为恒值。 ② 由于电机中一对极磁路中两个极的磁路情况相似，所以只需计算半条回路上的各段磁位降，它们的总和就等于每个评级的励磁磁势。以下叙述磁位降或磁势均为每极的。 步骤： 电机中常用的磁性材料 §3-2 空气隙磁压降的计算 计算方法是： 每极磁通的确定 直流电机中：韦 交流电机中：韦 确定气隙最大的磁密 确定气隙磁场强度（极中心线处的气隙磁场强度） 确定气隙磁位降 是单边气隙径向长度（m） 是气隙系数，因槽口影响使气隙磁阻增加而引入的系数。 下面要解决、、如何确定： 计算极弧系数的确定 的物理意义 ① ② 直流电机沿电枢圆周方向的气隙磁密分布B(x)大小的决定 计算极弧系数的大小决定气隙磁密形状，因而它决定于励磁磁势分布曲线的形状、气隙的均匀程度及磁路饱和程度。 如：是正弦分布，均匀，磁路不饱和 则是正弦， 磁路越饱和，越平，越大，越大 直流电机的确定 均匀气隙： 而 2．不均匀气隙 ① 削角极弧 ② 偏心气隙极弧 但计算时要用： 异步电机的确定 一般异步电机气隙较小，由于磁路钢部分的饱和，气隙磁场已不是正弦波，而是比较扃平形状。此时比正弦分布大，。决定定子齿及转子齿的饱和程度。齿部越饱和，气隙磁场波形愈平，愈大，因异步机由下面决定。 确定饱和系数 2．由与关系曲线找到 凸极同步电机的 凸极同步电机采用集中励磁绕组，励磁磁势在空间分布是矩形。如略去钢中磁位降，的空间分布也为矩形。一般力图使为正弦分布，气隙本应做成正弦分布。  凸极同步气隙磁密分布曲线 电枢或气隙的轴向计算长度 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，而不是铁心的总长度。 为什么用而不用：（沿轴向磁场分布不均匀，为什么？） 边缘效应的影响：主磁通不仅在铁心总长的范围穿过空气隙，而且有一小部分从定、转子端面进入，这种现象称为边缘效应。 径向通风道的影响 在实际上，定、转子都具有径向通风，气隙磁场沿轴向分布不均匀；由于径向通风道没有钢片，磁通较少，因此也不能用。 的物理意义： 由于边缘效应和径向通风沟的影响，使气隙磁场沿轴向分布不均匀，在铁心中磁密大，在通风沟及定、转子端部磁密较小。为了计算方便，从等效磁道的观点出发，引入计算长度的概念，即在这个长度内它的磁密为不变。 无径向通风道电机气隙磁场的轴向分布 有径向通风道电机气隙磁场的轴向分布 计算方法 边缘效应的影响（无径向通风沟） 如考虑边缘效应，经过作图和分析证明： 如不考虑边缘效应（如直流电机设计），则： 通风道的影响 计算长度： 损失长度： （一边开风道） （二边开风道） 综上所述： 气隙系数 在计算气隙磁路长时，引入，，就是由于电枢开槽后而引起的气隙系数。 物理意义 为什么引入： 由于电枢开槽后，使气隙磁导分布不均匀，在齿冠处气隙磁导较槽口处的磁导大，故较之光滑电枢，磁力线集中于齿冠。因此，在靠近齿冠处的大于光滑电枢中所得到的。在同一磁通下，有槽电枢之气隙磁压降大于无槽电枢的气隙磁压降。考虑这种有槽电枢气隙磁压降的增大，就把气隙由增至。 物理意义： 从等效计算气隙磁势的角度上看，把一个有槽的电枢看成为一台无槽电枢，后者的气隙长度为，而气隙磁密仍为。 从等效磁势观点出发： 直流电机转子有槽而定子 一个齿距内的气隙磁通密度分布 表面光滑时气隙磁密的分布 计算方法 分析法 开槽后一个齿距t内的磁通： 一个齿距的最大磁通： 由于开槽后减少的磁通： 未开槽时一个齿距t内的磁通： 保持同一个主磁通不变：