电机基础知识培训(主讲第四项：电机选型)

1、，,部 门：松冈机电开发部 培训人：李 淑 亚 日 期：2013.03.07 电 话：152 6817 3890 E-mail: ,电机基础知识培训,经验交流 知识共享 互相学习 携手共进,目 录,1.电机的基本概述 2.电机的分类 3.常见电机 4.电机选型 5.直流电动机工作原理 6.交流电动机工作原理 7.单相异步电动机 8.空气净化器塑封电机 9.齿轮减速永磁同步电动机 10.永磁直流电动机 11.直流无刷电动机 12.变压器（静止电机） 13.电机、变压器相关技术资料 14.电机、变压器历史问题及解决方案,主要内容,一、电机基本概述,电机：也称电动机（俗称马达），是指依据电磁感应定律

2、实现电能的转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。,随着大功率电力电子元件、微电子技术、变流技术、计算机控制技术的发展， 研究和开发了很多性能优良、高效率、满足不同要求的电动机控制系统。,电机发展简史,直流电机：1821年，法拉第（Faraday）发现电磁力定律 1831年，法拉第（Faraday）发现电磁感应定律 1833年，皮克西 （Pixii）利用永磁铁和线圈间相对运动，加上一个换向装置， 制成一台旋转磁极式直流发电机(现代直流发电机的雏形) 1885年，电机的可逆原理，励磁，电枢绕组，铁芯，换向 交流电机：1825年，阿拉戈 （Arago）利

3、用金属圆环的旋转，使悬挂在其中的磁针得到 一定的偏转多相感应电动机的原始基础 1885年，费拉里斯 （Ferraris）制成第一台两相感应电动机 交流电机控制：1971年，Blaschke和Hasse提出矢量变换控制 电机的发展已有200年得历史，80年代以后，得益于永磁材料、电力电子和自动控制 技术的发展，使永磁无刷电机和开关磁阻电机等新型电机得到较快发展。,右手定则,喝水不忘掘井人,电机在工农业、医疗、航天、民生等领域扮演着重要的角色，是所有机械、家电等设备的动力源。 电机设计涉及到电磁、材料、机械、电力电子等学科，是一门比较综合的专业。,解放前我国地电机工业极端落后，全国只有少数几个城市

4、有电机制造厂。这些厂规模小，设备差，生产能力低下，产品规格混乱，材料多依赖进口。建国以后，我国电机制造工业得到快速发展。经过50多年的努力，在大型交直流电机方面，已研制成功2*5000KW的直流电动机，4700KW的直流发电机和42MW的同步电动机。在大型发电设备方面，已研制出300MW和600MW水氢氢冷汽轮发电机，300MW双水内冷和全氢冷汽轮发电机，650MW核电机组，还相继研制出125、250、300、400、550MW的水轮发电机。变压器的最大容量已做到400MVA，电压最高为500KV。（2001年） 在中、小型核微型电机方面，已开发和制成125个系列，900多个品种，几千个规格的

5、各种电机。在特殊电机方面，由于新的永磁材料的出现，制成了许多高效节能、维护简单的永磁电机。由于电机和电力电子装置、微型计算机相结合，出现了各种性能和形态各异的 “一体化电机”。,我国电机工业发展概况,电能的生产、传输和分配,电 机：机械能与电能相互转换的一种器械 按能源转换方式分： 电动机：电能转换成机械能 发电机：把机械能转换电能 按电源分： 直流电机：电流大小恒定 交流电机：电流按一定频率(50Hz/60Hz)交变 按功率大小分： 大型电机： 中小型电机： 微电机：中心高小于90mm或1500r/min时的折算功率小于1.1KW. 按应用领域分： 驱动电机 控制电机,二、电机的分类,电动机

6、按电气类主要有以下几种类型：,电容运转电机,电机可按用途、工作方式、工作原理、防护方式、功率等许多形式进行分类，针对小功率电动机，分类如下：,我司电机主要是：1）、单相电容运转电机、 2）、齿轮减速电容分相（单相异步起动）爪极式永磁同步电动机 3）、蜗轮蜗杆减速永磁直流电动机,异步电机 特点 1）单相交流异步电动机 优点：有结构简单,成本低廉,维修方便等特点 不足：与同容量的三相异步电动机相比，单相异步电动机的体积较大、运行性能较差、功率因数及过载能力都较低、效率较低，一般只制成小型和微型系列的电机（微型，几瓦750瓦；小型：550瓦3700瓦）。 广泛地应用家用电器上，风扇、冰箱、油烟机、洗

7、衣机、吸尘器、自动控制、医疗机械、小型鼓风机等。,三、常见电机,2)三相交流异步电动机 优点：结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。（同功率、同转速的直流电动机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一） 不足：它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率（见异步电机），因而调速性能较差，在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合（如传动轧机、卷扬机、大型机床等），不如直流电动机经济、方便。此外,异步电动机运行时,从电力系统吸取无功功率以励磁，这会导致电力系统的功率因数变坏。因此，在大功率、低转速场合（如拖动球磨机、压缩机等）不如用同步电动机合理。 广泛地应用在工业

8、设备上，如机床、矿山机械、中央空调等,常见电机,同步电机 优点： 转速不随负载和电压而变化，只与频率相关。 运行稳定性好，具有较强的过载能力。 运行效率高，在低速时，同步电动机这一点尤为突出。 能以超前功率因数运行，有利于改善电网功率因数。 缺点： 不连续启动 应用范围： 恒速运行大型机械的驱动，如球磨机、至压机、鼓风机、各类大泵、主要用于发电机，现代工农业生产所需电能几乎都是有同步发电机 发出的）,常见电机,直流电机 1）直流有刷电机 优点：1.优良的调速特性，调速范围宽广、调速平滑、方便。 2.过载能力大，能承受频繁冲击负载，而且能设计成与负载 机械相适应的各种机械特性。 3.现快速起动、

9、制动和逆向运转。 4.能适应生产过程自动化所需要的各种特殊运行要求。 缺点：有机械换向火花，有电刷的机械磨损 应用范围： 功率较大，用于轧钢机械、纺织机械；功率较小，用于汽车、小家电等 2） 直流无刷电机 优 点：启动电流小，响应快，力矩稳定，其电子换相方式灵活 ，可以方波换相或正弦波换相，容易实现智能化；免维护方便，效率 很高、噪音小，长寿命，体积小。 不 足：造价高 应用范围：电动车、航空航天、数控机床，机器人，计算机外围设备。,常见电机,串激电动机 特点： 1）可交流、直流两用； 2）转速高，一般800035000转/分； 3）调速方便（调压调速），且转速与电源频率无关； 4）启动转矩大

10、，46倍额定转矩； 5）机械特牲较软，过载能力强； 6）体积小，用料省； 7）不足：碳刷和换向器有磨损、换向火花、电磁干扰等 主要用途： 1）电动工具（电钻、角磨、电锯、砂光机、电刨） 2）园林工具（割草机、修枝剪、电链锯） 3）医疗器械（牙床机） 4）家用电器（吸尘器、电吹风、榨汁机、滚筒洗衣机）,常见电机,电动机选型原则 电机的发热和冷却 电动机运行条件 电机防护等级 电动机工作制 电动机绝缘等级 电动机额定电压 电动机额定功率 电动机额定转速 电动机功率选择,四、电机选型,主要内容,选择电动机的原则是电动机性能满足生产机械要求的前提下，优先选用结构简单、价格便宜、工作可靠、维护方便的电动

11、机。在这方面交流电动机优于直流电动机，交流异步电动机优于交流同步电动机，笼型异步电动机优于绕线式异步电动机。 电动机的选择包括选择电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率，其中以额定功率的选择较为复杂。确定电动机的额定功率，要考虑三个方面，即电动机的发热、过载能力与起动能力，其中尤以发热问题最为重要。 电动机运行时的损耗，转变为热能，使电动机各部分温度升高。电动机允许温度主要决定于电动机所用绝缘材料的耐热等级。 根据耐热程度的不同，电动机常用绝缘材料分为五个等级。A E B F H 105 120 130 155 180 电动机的额定功率是指环境温度为标准值40时，电动机带额定负载长期

12、连续工作，其稳定工作温度接近或等于绝缘材料允许的最高温度。研究电动机发热时，常用“温升”这一概念。所谓“温升”是电动机温度与周围环境温度之差，周围环境温度的标准值定为40。,四、电机选型,1、电动机选型原则,负载平稳，对起、制动无特殊要求的连续运行的生产机械，宜优先选用普通笼型异步电动机，普通的笼型异步电动机广泛用于机械、水泵、风机等。深槽式和双鼠笼是异步电动机用于大中功率，要求起动转距较大的生产机械、如空压机、皮带运输机等。 起动、制动比较频繁，要求有较大的起动、制动转矩的生产机械，如桥式起重机、矿井提升机、空气压缩机、不可逆轧钢机等，应采用绕线式异步电动机。 无调速要求，需要转速恒定或要求

13、改善功率因数的场合，应采用同步电动机，例如中、大容量的水泵，空气压缩机等。 调速范围要求在13以上，且需连续稳定平滑调速的生产机械，宜采用他励直流电动机或用变频调速的鼠笼式异步电动机，例如大型精密机床、龙门刨床、轧钢机、造纸机等。 要求起动转距大，机械特性软的生产机械，使用串励或复励直流电动机，例如电车、电机车、重型起重机等。,电机选型,（ 1）、电动机的发热 电动机运行过程中，各种能量损耗最终变成热能，使得电动机的各个部分温度上升，因而会超过周围环境温度。温度升高的热过渡过程，称之为电动机的发热过程，电动机温度高出环境温度的值称为温升。一旦有了温升，电动机就要向周围散热。当电动机单位时间发出

14、的热量等于散出的热量时，温度不再增加，而保持一个稳定不变的温升，称为动态热平衡。 （2）、电动机的冷却 负载运行的电动机，在温升稳定以后，如果减少或去掉负载，那么电动机内耗及单位时间发热量都会随之减少。这样，原来的热平衡状态被破坏，变为发热少于散热，电动机温度就要下降，温升降低。降温过程中，随着温升减小，单位时间散热量也减少。当重新达到平衡时，电动机不再继续降温，而稳定在一个新的温升上。这个温升下降的过程称为电动机的冷却过程。 （ 3 ）、电机的冷却方式 根据电机功率的大小及现场类型选择；如空冷、水冷、空水冷等电机。,2、电动机的发热与冷却,电机选型,环境条件: 海拔不超过 1000米。当运行

15、地点的海拔指定超过1000米或冷却介质温度随海拔升高而下降时，电机的温升限值应做修正。 最高环境空气温度随季节而变化，但不超过40。当运行地点最高环境温度高于或低于40时，电机温升应做修正。 最低环境空气温度为 -15。但对功率小于600W（或VA）和带换向器或滑动轴承的电机最低环境温度为5。对用水作为冷却介质的电机，水和环境空气的最低温度为5。 环境空气相对湿度，运行地点的最湿月月平均最高相对湿度为90%，同时该月月平均最低温度不高于25,3、电动机的运行条件,电机选型,3、电动机的运行条件,电机选型,电气条件： 电源：交流电机应能适用于三相50Hz电源。 电压和电流的波形和对称性：交流电机

16、的电源电压为实际正弦波形，对于多相电机，还应为实际平衡系统。 电动机当电源电压（如为交流电源时，频率为额定）在额定值的95%-105%之间变化，输出功率应仍能维持额定值。当电压发生上述变化时，电机的性能允许与标准的规定不同，但在电压变化达上述极限而电机做连续运行时，温升限值允许超过的最大值为：额定功率为1000KW（或KVA）及以下的电机-10K； 额定功率为1000KW（或KVA）及以上的电机-5K；交流电机当频率（电压为额定值）与额定值的变化不超过1%时，输出功率应仍能维持额定值。电压和频率同时发生变化（两者变化分别不超过5%和1%），若两者变化都是正值，两者之和不超过 6%；或两者变化都

17、是负值或分别为正与负值，两者绝对值之和不超过5%时，交流电机输出功率仍能维持额定值。 负载条件： 电动机的性能应与启动、制动、不同定额的负载以及变频或调速等负载条件相适应，使用时，注意保持负载不要超越电机规定的能力；电机从空载到满载时，转子转少有下降，基本不变，轻负载时，功率因数及效率很低。,3、电动机的运行条件,电机选型,电机常用的防护等级有IP23、IP44、IP54、IP55、IP56、IP65,4、电动机的防护等级,电机选型,4、电动机的防护等级,电机选型,S1、 连续工作制：在恒定负载下的运行时间足以达到热稳定。 S2、 短时工作制：在恒定负载下按给定的时间运行，该时间不足以达到热稳

18、定，随之即断能停转足够时间，使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K以内。 S3 、断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。这种工作制中的每一周期的起动电流不致对温升产生显著影响。 S4、包括起动的断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段对温升有显著影响的起动时间、一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。 S5、包括电制动的断续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间、一段快速电制动时间和一段断能停转时间。 S6、连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段

19、恒定负载运行时间和一段空载运行时间，但无断能停转时间。 S7、包括电制动的连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间和一段快速电制动时间，但无断能停转时间。 S8、包括变速变负载的连续周期工作制：按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段在预定转速下恒定负载运行时间，和一段或几段在不同转速下的其它恒定负载的运行时间，但无断能停转时间。 S9、负载和转速非周期性变化工作制：负载和转速在允许的范围内变化的非周期工作制。这种工作制包括经常过载，其值可远远超过满载。,5、电动机的工作制,电机选型,电动机工作时，如果其内部温度超过绝缘材料允许的最高工作温

20、度值时，绝缘材料的老化速度将加快。超过的温度差值越大，绝缘材料的老化速度越快,电动机使用年限就大大缩短。当电动机的温度太高时，绝缘材料将被烧坏而不能使用。 根据国际电工委员会规定，电工用的绝缘材料可分为： Y级、A级、E级、B级、F级、H级、C级7个等级，而各等级的最高容许温升分别为：90、105、120、130、155、180 、180 。而电动机中常用的有A、E、B、F、H 5个等级，我国规定40为标准环境温度，绝缘材料或电动机的温度减去40即为允许温升，用max 表示。,6、电动机的绝缘等级,电机选型,电机温升说明：电机某一部分的温升为该部分温度冷却介质温度之差，单位为K。电机温升包括定

21、、转子绕组温升，定、转子铁心温升；集电环温升及轴承允许温度（滚动轴承应不超过95；滑动轴承（出油温度不高于65时）应不超过80或按双方协议）。B级电机绕组温升限制为80K；F级电机按B级考核亦为80K；按F级考核则为105K，按相应标准，B级绝缘材料可长期承受的工作温度是130，F级可长期承受155，按电机实际运行最高环温40计算，则电机允许工作温度为： B级时120（环温40+温升80 ）130 F级时145（环温40+温升105）155,6、电动机的绝缘等级,电机选型,电动机的额定电压的选择，电机工作场所供电电压和电动机容量的大小。 交流电动机电压等级的选择主要依使用场所供电电压等级而定。

22、一般低电压网为380V，故额定电压为380V(Y或接法)、220/380V(/Y接法)，380/660V(/Y接法)3种；矿山及煤厂或大型化工厂等联合企业，越来越要求使用660V(接法)或660/1140V(/Y接法)的电机。等电动机功率较大，供电电压为6000V或10000V时，电动机的额定电压应选与之适应的高电压。 直流电动机的额定电压也要与电源电压相配合。一般为110V、220V和440V。其中220V为常用电压等级，大功率电机可提高到6001000V。当交流电源为380V，用三相桥式可控硅整流电路供电时，其直流电动机的额定电压应选440V，当用三相半波可控硅整流电源供电时，直流电动机的

23、额定电压应为220V，若用单相整流电源，其电动机的额定电压应为160V。,7、电动机的额定电压,电机选型,正确选择电动机功率的原则，应在电动机能够胜任生产机械负载要求（启动、调速、制动等）的前提下，最经济最合理地决定电动机的功率。在此基础上使电动机得到充分利用。若功率选得过大，设备投资增大，造成浪费，且电动机经常欠载运行，效率及交流电动机的功率因数较低；反之，若功率选得过小，电动机将过载运行，造成电动机过早损坏。 额定功率选择的方法是：根据生产机械工作时负载（转矩、功率、电流）大、小变化特点，预选电动机的额定功率，再根据所选电动机额定功率校验过载能力和启动能力。 电动机额定功率大小是根据电动机

24、工作发热时其温升不超过绝缘材料的允许温升来确定的，其温升变化规律是与工作特点有关的，同一台电动机在不同工作状态时的额定功率大小也是不相同的，电动机的功率,应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。,8、电动机的功率选择,电机选型,额定功率相同的电动机，其额定转速越高，则电动机的体积越小，重量越轻，造价越低，但生产机械的转速一定，电动机的额定转速越高，拖动系统传动机构的速比越大，传动机构越复杂。,9、电动机的额定转速选择,电机选型,要正确选择电动机的功率，必须经过以下计算，在计算出电机轴功率的基础上，要留有一定的安全余量或比较： (1)对于恒定负载连续工作方式，如果知道负载

25、的功率(即生产机械轴上的功率)Pl(kw)可按下式计算所需电动机的功率P(kw)： P=P1/n1n2 式中 n1为生产机械的效率；n2为电动机的效率。即传动效率。 按上式求出的功率，不一定与产品功率相同。因此所选电动机的额定功率应等于或稍大于计算所得的功率。 (2)短时工作定额的电动机与功率相同的连续工作定额的电动机相比最大转矩大，重量小，价格低。因此，在条件许可时，应尽量选用短时工作定额的电动机。 (3)对于断续工作定额的电动机，其功率的选择、要根据负载持续率的大小，选用专门用于断续运行方式的电动机。负载持续串Fs的计算公式为 FStg/(tg+to)100 式中 tg为工作时间， to为

26、停止时间（min）；tg十to为工作周期时间(min)。,10、电动机的功率选择,电机选型,1）如果电动机功率选得过小就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载 使其绝缘因发热而损坏甚至电动机被烧毁。 2)如果电动机功率选得过大就会出现“大马拉小车”现象其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高(见表)，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。,10、电动机的功率选择,电机选型,决定电动机功率的主要因素有3个： 1、 电动机的发热与温升，这是决定电动机功率的最主要因素； 2、允许短时过载能力； 3、对交流笼型异步电动机还要考虑起动能力。 A、恒值负载时电动机额定功率的选择 恒

27、值负载是指在工作时间内负载大小不变，包括连续和短时两种工作方式。电动机额定功率的选择是在假设环境温度为40及标准散热条件下，且在电动机不调速的前提下进行的。 （1） 连续工作方式 在连续工作方式情况一，选择电动机的额定功率PN等于或略大于负载功率PL，即 PNPL 式中，PL是根据具体生产机械的负载及效率进行计算的，可查阅相关机械设计手册。由于这个条件本身是从发热温升角度考虑的，故不必再校核电动机的发热问题，只需校核过载能力，必要时还要校核起动能力。,10、电动机的功率选择,电机选型,过载能力是指电动机负载运行时，可以在短时间内出现的电流或转矩过载的允许倍数。校核电动机过载能力可按下列条件进行

28、 Tmax TN 式中 Tmax 电动机在工作中所承受最大转矩(Nm)； 电动机允许过载倍数，对不同类型的电动机，取值不完全一样。 若预选的电动机过载能力达不到，则要重选电动机及额定功率，直到满足要求为止。 对三相笼型异步电动机，最后还要校核起动能力是否达到，若达不到，也应重选电动机及其额定功率。 以上关于额定功率的选择是在标准环境温度为40前提下进行的。若电动机工作的环境温度发生变化，则必须对电动机的额定功率进行修正。根据理论计算和实践，在周围环境温度不同时，电动机的功率可粗略地按表相应增减。,10、电动机的功率选择,电机选型,不同环境温度下的电动机功率增减百分数,由表可见，环境温度低，电动

29、机实际功率应比标准规定的额定功率高，反之，则应降低额定功率使用。,10、电动机的功率选择,电机选型,若把电刷A, B接到一直流电源上，电刷A接电源的正极，电刷B接电源的负极，此时在电枢线圈中将有电流流过。如图所示为直流电动机的简化模型。,五、直流电动机工作原理,磁极对N、S不动, 线圈（绕组）abcd 旋转, 换向片1、2旋转, 电刷及出线A、B不动,1、电动机的工作原理,直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里, N极有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后中受力(左手定则)按顺时针方向旋转。,换向器作用

30、： 将外部直流电 转换成内部的 交流电，以保 持转矩方向不 变。,(1) 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节。 (2) 起动、制动转矩大, 易于快速起动、停车。 (3) 易于控制。,直流电机的优点：,轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山井提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。,应用:,2、直流电动机的基本方程式,2、直流电动机的基本方程式,2、直流电动机的基本方程式,2、直流电动机的基本方程式,2、直流电动机的基本方程式,六、交流电动机工作原理,交流电机工作原理,1. 旋转磁场的产生,在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对 称绕组，在该三相对称绕组中通入三相对称交流 电流，就可产生

31、一“旋转磁场”代替演示实验中 的磁铁,交流电机工作原理,合成磁场方向：向下,同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向,可见，当定子绕组中通入三相电流后，它 们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在 空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。,2. 旋转磁场的转向,当通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-C 时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见 磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。,取决于三相电流的相序。,旋转方向,改变电机旋转方向的方法：换接其中两相,3. 旋转磁场的极数,此种接法下，绕组的始端之间相差120度空间角， 合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。,旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关

32、,即：P=1,将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内，绕组的始端之间相差60度空间角，形成的磁场则是两对磁极。,即：P=2,旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极的情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了一周。,4. 旋转磁场的转速,旋转磁场具有两对极时，当电流从t=0到t=60经历了60时，磁场在空间仅旋转了30。比P=1时转速慢了一半，即：,所以，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1 和磁场的极对数P，可推出：,极对数,每个电流周期 磁场转过的空间角度,同步转速,电动机转速:,无转距,转子与旋转磁场间没有相对运动,无转子电动势（转子导体不切割磁力线）,无转子电流,提示：如果,5.

33、 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系,6.电动机的转动原理,在电动机定子绕组中通入三相对称交流电流后，产生旋转磁场。,旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。,在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转子就转动起来。,异步电机运行中:,转差率：,7. 转差率,同步转速： 旋转磁场的转速,单相异步电动机基础知识 电动机的分类和命名 电动机结构 电动机工作原理 电动机性能参数 电动机常用物料 电动机工艺介绍 电动机常见故障,七、单相异步电动机,主要内容,单相异步电动机只需单相交流电源供电，因而应用非常广泛。如，小

34、型机床、轻工设备、医疗机械、家用电器、电动工具、农用水泵、仪器仪表等众多领域。 优点：使用方便、结构简单、运行可靠、价格低廉、维护方便等等，与三相异步电机相比，缺点为体积稍大、性能稍差。 单相异步电机结构 单相异步电动机主要包括定子、转子及支撑件几部分。其中定子由绕组、铁心、引出线及绝缘材料等组成。铁心一般由0.5mm的硅钢片叠压而成。绕组分为主绕组和副绕组，主绕组又称工作绕组，副绕组又称起动绕组或辅助绕组。 单相异步电动机的转子也由铁心、绕组和转子轴组成。其中铁心也由0.5mm的硅钢片叠压而成，绕组常为铸铝笼型。,1.单相异步电动机的基础知识,七、单相异步电动机,为什么？,我们都知道电机是由

35、电磁感应的原理设计出来的，可是究竟是先有“磁”还是先有“电”？ 那么电容又是干什么用的呢？,单相电容运转异步电动机的基本工作原理： 主绕组M与副绕组A的轴线在空间相隔90电角度，副绕组串联一个电容C再与主绕组并接于电源。由于副绕组串联了电容所以副绕组中的电流在相位上超前于主绕组电流，这样由单相电流分解成具有时间相位差的两相电流M 和A，因而电机的两相绕组能产生圆形或椭圆形的旋转磁场。,YY型异步电机用于按一个方向连续运转的工作机械，如生产流水线、自动机床、印刷机械等。 YN型可逆电机适用于频繁启动或换向运转的场合，如自动售货机、包装机、电压调整器、电动升降机等。 不同功率和不同性能的电机，都可

36、以选配到一种合适的减速器，以某种需要的转速和转矩输出。适用于在低速传动装置中作驱动元件或者执行元件，能起到简化机械结构和降低能耗的作用。,产品型号说明 例：电动机输出功率为10W的单相电容运转异步电动机，配置1:25的齿轮减速器。 型号和产品名称：60YN10-4CJ/JB25G0828齿轮减速单相电容运转可逆异步电动机,根据单相异步电动机启动方法的不同以及启动性、运行性能的差别，一般分成以下几种类型： 1：电阻起动单相异步电动机 2：电容起动单相异步电动机 3：电容运转单相异步电动机 4：双值电容单相异步电动机 5：罩极单相异步电动机,2. 单相异步电动机的分类命名,电动机的型号含义:60Y

37、N10-4CJ/60JB25G0828 （或YN60-10/60JB25G0828） 60:电动机的机座号(mm)：60 70 80 90 YN:YY: 单相电容运转异步电动机 YN: 单相电容运转可逆电动机 10:电动机输出功率（W） 4:电动机的额定电压和极数 1: 110V4P 2: 220V4P3: 110V2P 4: 220V2P 5: 36V4P 6: 36V2P 7: 24V4P 8: 24V2P C:电动机出轴的形式 C:齿轮轴，配置JB减速器 W:蜗轮轴，配置蜗轮减速器 B:带扁势的圆轴，不配置减速器 J:电动机选择配置的附加功能 J:带机械阻尼 D:带电磁制动 R:带热保护

38、器 F:带冷却风扇 T:带调速发电机 60:齿轮箱外形尺寸：60：60X60mm，70：70X70mm，80：80X80mm。 JB:减速器的形式 JB:偏心出轴的齿轮减速器 JA:中心出轴的齿轮减速器 JW:蜗轮减速器 25:减速器的减速比（例1:100） G:减速器选择配置的轴承 G:全部滚动轴承 H:全部滑动轴承 Z:混合轴承 08:出轴直径8mm 28：轴伸长度尺寸28mm,典型产品介绍,单相异步电动机,典型产品介绍,单相异步电动机,典型产品介绍,单相异步电动机,左图是一个电机的转子，它和定子一样也是由硅钢片冲压而成的，不过定子不同的是，定子是卯或钉在一起的，而转子是用铸铝铸在一起的。

39、 由于铝的导电率比铁高，因此在定子磁场改变的时候，转子上的斜条的“铝线”上便会产生电流。,铆接的定子,钉起来的定子,铸铝的定子,单相异步电动机,3. 单相异步电动机的结构,转子照片,转子,定子铁芯,定子冲片,定子线圈,绕组分布,绕组建立的磁场,铁芯和机座,1、单相异步电机工作原理 三相异步电动机原理， 单相电机由于只有一相绕组工作，通电后在气隙磁场中形成脉振磁势，在转子上面感应出相反的电势和电流，转子无法自启动。 如果通电后给转子一个外力，转子将顺着转动起来。,在无外力驱动下，磁场中只有直轴磁势，在外力作用下，产生交轴磁势，产生单向力矩。 所以必须给单相电机增加启动装置，包括电阻启动、电容启动

40、和罩极启动。,4. 单相异步电动机的工作原理,电阻启动,电容运转,电容启动,罩极启动,4. 单相异步电动机的工作原理,我司单相电容运转电机两相定子绕组如下所示，在绕组中通过的两相对称电流的变化规律为,两相电流随时间变化的曲线如下图所示,工作原理如下方框图所示,4. 单相异步电动机的工作原理,电机根据负载不同，设计时关注的性能也不同，如转矩（启动、最大及额定）、转速、电流（空载 、负载及启动）、功率（空载、额定）、容压及功率因素等。 电机还要关注噪音、温升等参数。,风扇电机关注的主要是电机额定转速、空载功率、噪音及温升。,5. 单相异步电动机的性能参数,各参数的测量 电阻：使用微电阻测试仪或电桥

41、等，也可以使用万用表。 功率、电流及功率因数：万用表或综合参数测试仪、测功机 转速：闪光测速仪、测功机 转矩：测功机 温升：电阻测试仪、带电温升测试仪等 噪音：噪音测量仪或测试系统,单相异步电动机,电机常用材料包括导电材料、导磁材料、绝缘材料及其他结构件材料。 材料的选用与电机的绝缘等级及使用环境有关系。,单相异步电动机,6. 单相异步电动机的常用物料/材料,3.1导电材料 （1）漆包线：在铜/铝线的外面包覆一层绝缘材料构成，根据耐温等级确定漆膜类型，根据性能确定线径大小。如QZ-1为薄漆膜聚酯铜漆包线 关注线径、耐压、漆膜厚度、针孔数及漆膜连续性等参数。 （2）电源线：在单股/多股铜线上面包

42、覆一层绝缘材料构成，根据耐温等级确定绝缘材料的型号，根据电流大小确定线径。如RV-90 0.5mm2 关注导体电阻、耐压、绝缘电阻、老化性、阻燃性等 （3）鼠笼：铝笼一般选用99.7%以上的纯铝 3.2绝缘材料 （1）绝缘漆：根据绝缘等级选用合适的漆，还要考虑与其他绝缘材料的相容性。 关注耐压强度、绝缘电阻、黏度、固含量、厚层固化性、与轴承适用性、耐热性等。 （2）槽绝缘类：聚酯薄膜、DM、DMD及NMN等，根据工艺及绝缘等级选定。 （3）槽楔：层压布板 （4）其他：绝缘胶布、PVC管、玻纤管及硅胶管等,6. 单相异步电动机的常用物料/材料,3.3导磁材料 硅钢片：是软磁性材料，起导磁作用。按

43、轧制工艺分为冷轧板及热轧板，按晶粒取向性分为晶粒取向钢板及无取向钢板，按硅含量分为高硅钢板及低硅钢板。 关注的性能包括磁感 、铁损 、涂层厚度、层间电阻、硬度等 。 现在迫于降成本压力选用冷板，在性能方面没有硅钢片好，但是对小型电机的性能（如温升、转速等）影响不大。 3.4其他结构件材料 （1）端盖：铸铝端盖和拉升端盖 （2）转子轴：常用45# （3）轴承：滚珠轴承、含油轴承 关注PV值,6. 单相异步电动机的常用物料/材料,6. 单相异步电动机的常用物料/材料,各种电机的工艺不同，同一电机也根据工厂不同而出现不同的工艺，自己结合实际看书，推荐微电机结构工艺学。,7. 单相异步电动机的常用生产

44、工艺介绍,单相异步电动机,电机不转 1)、电源线和漆包线未接通或其它连接不良2)、熔断器熔断 3)、定子绕组断路 4)、定子绕组接地 5)、定子绕组相间短路 6)、定子绕组接线错误 7)、过载或传动机械被卡住 8)、轴承中无润滑油，转轴因发热膨胀，妨碍在轴承中回转 9)、轴承损坏或有杂质,8. 单相异步电动机的常用常见问题分析,单相异步电动机,温升高 1)、设计温升高 2)、电压过高或过低 3)、电机过载运行 4)、 电动机绕组短路 5)、电动机的机械故障 ，如轴弯曲、装配不好、轴承有毛病等 6)、通风散热不良 噪音 电机噪音一般包括电磁噪音、机械噪音和空气动力噪音，具体： 1)、电磁音是电机

45、定子与转子各次谐波相互作用而产生的（槽噪声），2)、基波磁通引起的定子铁芯的磁致收缩现象而产生的（磁噪声） 3)、磁场气隙不均匀引起的定子、转子间磁场引力不平衡的单边磁拉力引起的噪音,8. 单相异步电动机的常用常见问题分析,4)、转子的不平衡振动引起的噪音. 5)、轴承损坏引起的噪音 6)、其它零部件松动引起的噪音 7)、定转子加工精度差,同轴度超差 8)、装配不良; 9)、风扇噪音 功率电流超差 1)、绕组接错线 2)、电源电压不稳定 3)、气隙过大 4)、转子轴与轴承配合紧或轴承不良 耐压不良 1)、绕组垂线或槽外线 2)、绝缘层破坏 3)、电源线胶皮破损 4)、电机中有金属异物,8. 单

46、相异步电动机的常用常见问题分析,转速偏低 1)、绕组局部短路 2)、鼠笼转子断条 3)、机械故障引起，如轴承和转子轴配合不良，定转子摩擦引起。 4)、电机过载运行等 以上问题同时会引起电机功率超差。,8. 单相异步电动机的常用常见问题分析,单相异步电动机,基础知识 用途 分类 调速 爆炸图 工艺介绍 结构 设计标准 设计提供参数 验收标准 防护等级 常见故障 影响温升因素,八、空气净化器塑封电机,主要内容,八、空气净化器用塑封电动机,塑封电机是采用塑料封装技术将电机的定子铁芯、绕组等用工程塑料进行整体封装，可取消传统的电机定子绝缘处理工艺及普通电机的金属机壳。这种微特电机在吸尘器、抽油烟机、空

47、调、洗衣机等家用电器和仪用风机上有所应用。国内外对塑封电机的研制生产日趋重视，它因有金属壳电机所没有的一系列优点而前景看好。 国内研制生产塑封电机的厂家多集中在沪、粤、苏、浙、闽等地。如宁波电器厂的YYS型全塑壳单相电容运转电机；上海日用电机厂的YYK-6-4DA型全塑壳单相电容运转异步电机，功率6W，噪声小于36分贝，用在分体壁挂式家用空调器上；浙江家用电机厂的YFN系列塑封电机也主要用在分体式空调上等。,1. 基础知识,塑封电机由塑封定子、轴、转子、轴承、端盖及热保护器、引出线、插座等组成。塑封电机的定子铁芯系两个半圆铁芯拼合成一个整圆而制成。半圆型铁芯则是用优质冷轧硅钢片在高速冲床上用硬

48、质合金级进模冲制成型，再经FASTEC或VICS自扣铁芯冲制迭压成半圆型铁芯的。半圆型铁芯制成后用两个半圆形的绝缘护套分别从半圆型铁芯两端套上，然后再绕线，拼合，即可塑封。塑封时先把嵌好线圈的定子铁芯和引出线等装入注塑的金属模中，然后注塑成型。 塑封电机的定子绕组为环形螺旋管式，用微机控制的环形螺旋式电机定子绕线机和专用夹具，将漆包线直接高速盘绕在半圆形定子铁芯上。因绕线转速高达2500rpm，故要求漆包线质量稳定，线的塑性、强度、漆膜牢固度等在绕制拉力作用下不得破坏；线的排列要紧密均匀，以免产生匝间短路或对地击穿；绕好线拼成整圆时，各线圈及主副绕组间的接线要正确无误；线间的连接处均需套上绝缘

49、漆管并包扎牢固，以防被拉断。,塑封电机使用一种新型热固性塑料BMC，要求性能优良，成型工艺性好，固化速度快且脱模容易。热固性塑料在热态下固化，在高温下使用不变形不损坏，主要有不饱和聚脂树脂型和环氧树脂型。在使用时还要加入稳定剂、润滑剂、脱膜剂、染色剂、固化和固化促进剂、抗老化剂、抗静电剂、抗火焰剂等。 塑封电机与普通电机相比有如下优点： 外形美观，体积小，重量轻，机身长度和重量比金属外壳电机均减小25%左右。且装配方便，适用大批量自动化生产。 噪声低。由于采用对称同心囊封定子铁芯和塑型结构，从而提高了定子的刚度，降低了噪声；在工频电源下塑封电机比刚壳电机的声压强度降低7分贝；在变频电源下则降低

50、了9分贝等。 振动小。因为电机定子已成为一个整体，转子的不平衡量小抑制了振动的产生。 电机的绝缘性能好。如 日本三菱公司的塑封电机的注塑定子与浸漆定子浸水试验后，前者的绝缘性能一直保持在1010，而后者却立即降至10以下，两者的电晕放电特性比较，注塑绝缘后的电晕开始电压(CSV)是浸漆绝缘前的1.3倍，而浸漆绝缘后是浸漆绝缘前的1.1倍。此外塑封电机还具有耐腐蚀、耐潮湿、耐高温等特点；电机比普通电机可节电10%左右。,塑封电机,分体壁挂式空调室内机,塑封电机在室内机中,2.塑封电机用途： 半定子绕线、BMC材料封装定子，具有体积小、噪音低等优点。 主要用于空调、除湿机、空气净化器等电器。,八、

51、空气净化器用塑封电动机,3.塑封电机种类：,从调速原理分 PG电机：可控硅调速是改变可控硅导通角的方法，改变电动机端电压的波形，从而改变了电动机的端电压的有效值。是一种降压调速方式。 抽头电机：电容运转电动机在调速范围不大时，普遍采用定子绕组抽头调速。此时定子槽中放置有主绕组、副绕组及调速绕组。通过改变调速绕组与主、副绕组的联接方式，调整气隙磁场大小及椭圆度来实现调速的目的。,空气净化器用塑封电动机,前面讲到，单相绕组产生的是一个脉振磁势，因此单相电机的启动转矩为零，即电机不能自行启动，要使单相电机能够自行启动，就必须如同三相异步电机一样，在电机内部产生一个旋转磁场。产生旋转磁场最简单的方法是

52、在两相绕组中通入相位不同的两相电流。因此在单相异步电机中必须有两套绕组，一套为工作绕组，另一套为副绕组或启动绕组，工作绕组或主绕组M与副绕组A的轴线在空间相隔90电角度，副绕组串联一个适当的电容C（电容选配不当会使电机系统变差，如片面增大或减小电容量,负序磁场可能加强，使输出功率减小性能变坏，磁场可能会由圆形或近似圆形变为椭圆形）再与工作绕组并接于电源。由于副绕组串联了电容所以副绕组中的电流在相位上超前于主绕组电流，这样由单相电流 分解成具有时间相位差的两相电流 M 和 A(也就是事实上的两相电流)，因而电机的两相绕组就能产生圆形或椭圆形的旋转磁场。由于大多数情况下两相绕组总是不对称的，谐波分

53、量较多，因此单相异步电机的性能总要比三相异步电机差得多。 谐波对电机的影响主要有以下三个方面： 1、使电机的附加损耗增加； 2、引起电机振动； 3、生附加转矩，使电机的启动发生困难（某些位置较大、某些位置又较小、某些位置干脆就不能启动，削弱办法之一，就是采用斜槽转子。这就是我们看到的转子槽是斜的原因之一）。,作为单相异步电动机其调速方法有三种： （1）变极调速； （2）降压调速； （3）抽头调速。 1. 变极调速 在单相电机中，有倍极调速和非倍极调速之分。倍极调速电机一般定子上只有一套绕组，用改变绕组端部联接方法获得不同的极对数以达到调整旋转磁场的转速。在极数比较大的变极调速中，定子槽中安放两

54、套不同极数的独立绕组，实际上相当于两台不同极数的单速电机的组合，其原理和性能与一般单相异步电机一样。 2. 降压调速 降压调速方法很多，如串联电抗器（吊扇）、串联电容、自耦变压器和串联可控硅调压调速。空调中最常用的调压调速是PG可控硅（塑封）调压调速。,4. 调速方法,3. 抽头调速 电容运转电动机在调速范围不大时，普遍采用定子绕组抽头调速。此时定子槽中放置有主绕组、副绕组及调速绕组。通过改变调速绕组与主、副绕组的联接方式，调整气隙磁场大小及椭圆度来实现调速的目的。 抽头调速可分为T型抽头调速和L型抽头调速。L型抽头调速又可分为主绕组抽头L-1型和副绕组抽头L-2型。目前最常用的是T型抽头调速

55、和副绕组抽头L-2型调速。 T型抽头调速优点：中、低档运行绕组温升低； 缺点：电机高档效力低，主绕组易行成匝间 L型抽头调速优点：电机高档效力高，绕组不易行成匝间； 缺点：中、低档运行绕组温升低。 不论哪种调速，都各有优缺点，选用哪种除要考虑设计时要达到哪个结果，还要考虑电机的经济性，一般L型较经济）。,空气净化器用塑封电动机,5. 结构爆炸图,2,3,4,5,6,8,9,10,11,转子总成加工主要流程,7,1,6. 工艺介绍,高冲,除油,铸铝,切浇口,推孔,涂油,压轴,转子的基本生产工艺流程,2,3,4,5,6,8,9,10,11,定子总成加工主要流程,7,1,12,13,开线,焊保护器,

56、分线,高冲,整压,打槽绝缘,绕线,挂杯,机器嵌线,并线头,预整形,前绑,去漆/量通断/套小管,搪锡,定位/绑扎,后绑,定子外观,综合测试,浸漆,定子的基本生产工艺流程,2,3,4,5,6,8,9,10,11,电机装配主要流程,7,1,12,13,水洗,酸洗,水洗,低温磷化,水冼,热水洗,干燥,预加热,静电喷涂,粉末热固,冷却,开料,拉伸,切边,冲孔,冲止口,整形,喷涂,挤轴承孔,碱洗,端盖的基本生产工艺流程,定子外观检查,上护线圈/涂油,压定子,上挡圈,压轴承,穿引线,合盖,铆扣,上防水圈/防水盖,剪/剥线,穿套管,扎/剪扎带,压接端子,插入塑件,综合测试,噪音检,贴铭牌/合格证,外观检,包装

57、,电机总装的基本生产工艺流程,骨架,定子铁芯,套骨架,绕线,漆包线,热保护器,引出线,线束加工,BMC材料,接线,铸铝转子,转轴,端盖,霍尔总成,压轴,粗车,转子总成,定子总成,装配,终检,包装,成品库,轴承,精车,IPQC 外观、配合尺寸 耐压,IQC 尺寸、动作温度、 恢复温度,IQC 导体直径、漆膜 厚度、耐压、盐水 针孔、电阻率、 伸长率,IQC 外观、导体尺寸、 耐压,IQC 外观、重量、密度 收缩率、流动性、 耐压、机械强度,IQC 铁芯厚度、铆接力、 外圆内孔尺寸、 形位公差,IQC 外观、尺寸、耐 老化、输出电平值 高低电平占空比,IPQC 模具温度（spc)、 注射压力、固化

58、时间,IPQC 长度、线位、 结合力,IPQC 线径、匝数、 线包高度、电阻,IPQC 外观、耐压、匝间、 冷态电阻（spc)、 绝缘电阻、转向、 外形尺寸,IQC 外观、尺寸、 耐压、耐老化,IPQC 空载电流、功率、 匝间、电气强度、 绝缘电阻、噪音、 外观、安装尺寸,OQC 空载、负载性能、 安全性能、外观、 噪音、安装尺寸,IQC 外观、端环尺寸、 形位公差,IQC 外观、尺寸、径跳、 硬度,IPQC 压轴深度、 轴伸径跳,IPQC 外径,IPQC 外观、外径（spc)、 径跳,IPQC 外观、耐压、匝间、 冷态电阻、绝缘电阻、 转向、外形尺寸,IQC 外观、轴承室尺寸、 轴向深度、外径,塑 封,塑封电机质量控制图,图例：,物料,工序,特殊工序,质控点,控制项目,7.塑封电机结构,TMM,空气净化器用塑封电动机,TMM优点：轻-平衡性更好,空气净化器用塑封电动机,绝缘好安全不漏电， 塑封噪音低10%， 安心又放心！,BMC优点之一：,空气净化器用塑封电动机,材料的散热性； 电机的散热性； 电机的温升指标与电机功率和效率；,1