电机设计第4部分.ppt

1、4.1小型三相同步发电机的设计4.2永磁同步发电机的设计4.3异步起动永磁同步电动机的设计4.1同步电动机的设计4.1小型三相同步发电机的设计4.1.1小型三相同步发电机设计中的主要问题小型三相同步发电机的电磁设计在确定额定功率或有功功率、电压、相数、频率、功率因数、转速等条件下符合产品技术要求1。电磁负载的取值范围：如果要在设计中使用较少的铜，在选择电磁负载时，应尽可能使用较高的气隙磁密和电枢电密，而线路负载A应尽可能低；如果设计中少用铁，则应适当增加线负荷。随着F级绝缘材料的发展和应用，电磁负载值也相应增加。目前，小型同步发电机电磁负载的取值范围如下：4.1小型三相同步发电机的设计(对于同

2、等容量的电机，F级绝缘电机的尺寸小于B级绝缘电机，气隙磁密相同，但小定子齿和其他铁心的磁密较高)，4.1小型三相同步发电机的设计，2。气隙长度的确定，可由公式确定，即-线载荷，-额定工况下的气隙磁密，-极距。目前，小型同步发电机的气隙一般取、3。定子和转子的槽数和槽形是固定的。小型三相同步发电机每极每相定子槽数一般为整数槽。为了消除齿谐波电势对电压的影响，定子或转子采用倾斜槽，通常倾斜一个齿距。4.1对于小型三相同步发电机的设计，考虑到工艺，隐极转子过去采用大小槽结构(便于气隙磁场的正弦分布)，现在采用等槽结构。一般来说，每极有效槽数大多采用、槽。小型三相同步发电机的定子槽形一般为梨形或梯形半

3、封闭槽形，如图所示。4.电枢绕组的设计半封闭槽和分散的双层绕组通常用于小型低压发电机。在使用单相三次谐波绕组提供励磁功率的发电机、电枢和4.1小型三相同步发电机的设计中，绕组通常设计为单层和双层绕组(双层短距离绕组，每个槽中同相的上下线圈形成一个新的单层线圈侧，并与属于同一相的另一个类似槽中的新的单层线圈侧形成一个线圈，详见p233)。单相谐波绕组置于单层线圈的槽中，其节距等于电枢绕组的节距。5.磁极结构和形状的选择小型三相同步发电机的转子磁极结构可分为凸极和隐极。采用什么样的结构取决于每个制造商的工艺。凸极结构，气隙不均匀，一般取最大气隙长度和最小气隙长度，(气隙在磁极轴、)，其比值为：极弧

4、系数，对于三次谐波励磁的发电机，4.1小型三相同步发电机的设计一般为、对于30kW以下的发电机，为了制造方便，采用了均匀的气隙。均匀气隙的隐极结构。20世纪70年代末，一种整体凸极叠片转子磁极结构应运而生，它综合了凸极和隐极结构的优点。这种结构的磁极和磁轭是一体的，由0.5毫米或0.65毫米的薄钢板冲压而成，用氩弧焊层压焊接成一体，叠放在轴上，涂上绝缘漆或在铁芯上绝缘。励磁绕组由绕线机直接缠绕在极身上，缠绕时涂上线圈胶，然后蘸上油漆，整体烘干。6.励磁绕组设计，包括确定励磁绕组的匝数、导线尺寸以及励磁系统对额定励磁电压和额定励磁电流的要求。4.1小型三相同步发电机的设计凸极发电机的阻尼绕组安装

5、在极靴表面。阻尼绕组由从极靴铁芯槽伸出的阻尼条和两端的端环组成。由于小隐极发电机的转子极芯由整块合金钢锻造而成，具有阻尼作用，因此小隐极发电机不再配备阻尼绕组。大中型隐极发电机装有阻尼绕组，阻尼条装在槽楔下，励磁绕组装在转子铁芯内，端环装在中心环内。4.1小型三相同步发电机的设计。磁路计算。磁路计算的主要目的是计算电机的空载特性、短路比和满载励磁电流。确定磁路各部分的磁密度是否合理。凸极同步电机磁路计算包括六个部分：气隙磁势、定子齿磁势、定子磁轭磁势、极体磁势、转子磁轭磁势和第二气隙磁势(磁极与磁轭之间的气隙)。凸极和隐极电机没有第二气隙磁势。9、参数计算，计算定子和转子的DC电阻和电抗。中小

6、型同步发电机的损耗和效率损耗：1)定子齿和轭铁损耗；2)定子耗铜量；3)励磁损耗；4)机械损耗；5)额外损失。效率计算与感应电机相同。4.2永磁同步发电机的设计、永磁同步发电机设计的主要问题：永磁材料的选择、永磁体尺寸、转子结构尺寸、定子绕组和定子冲压的确定、磁路计算、电压调整率和短路计算。4.3异步起动永磁同步电机的设计，4.3.1异步起动永磁同步电机设计的主要问题，永磁体为永磁同步电机提供磁场，电励磁同步电机没有电刷和励磁电源。异步起动永磁同步电机的结构由定子和转子组成。1)定子结构永磁同步电机的定子结构与感应电机相同。2)转子结构转子分为实心永磁转子和笼型永磁转子。实心永磁转子结构的核心

7、由整块钢制成，其上铣有放置永磁体的槽。起动时，旋转磁场在转子铁芯中感应出涡流，产生起动转矩。笼型永磁转子是最常见的结构。转子铁芯由0.5毫米厚的硅钢片制成，硅钢片上冲压有均匀的槽，通常是半封闭的槽。4.3异步起动永磁同步电机的设计。由于永磁体的放置，转子很难倾斜，通常采用定子倾斜槽。转子笼型绕组有两种类型：铜条焊接型和铸铝型，它们与感应电动机的笼型转子绕组相同。固定永磁体有两种方法：用树脂涂覆永磁体，然后将永磁体插入转子铁芯，在树脂固化后将永磁体和转子固定在一起；将永磁体插入转子铁芯，然后在铁芯两端增加非磁性端环，固定在转子铁芯上。2.异步起动永磁同步电机的转子磁极结构。根据永磁体在铁芯中的位

8、置，转子磁极可分为表面型和内置型。1)表面转子磁极结构，4.3异步起动永磁同步电机设计，结构见图一，永磁体用高强度无磁环固定在笼型转子外。如果磁极(永磁体)填充有非磁性材料，如树脂和铝，它们属于隐极电机；如果在磁极(永磁体)之间使用磁性材料，具有这种结构的电机的笼形绕组导体在转子内部，并且产生的起动转矩(异步转矩)很小。属于凸极电机，横轴磁阻小于直轴磁阻。4.3异步起动永磁同步电机的设计，2) Bui4.3异步起动永磁同步电机混合磁路结构设计该结构集成了并联磁路结构和串联磁路结构，如图所示。4.3异步起动永磁同步电机的设计，3异步起动永磁同步电机的电磁设计，1)定子冲子尺寸和气隙长度的确定，定子冲子尺寸与感应电机相同。定子每极每相的槽数一般为整数。气隙长度大于同等容量的感应电机。2)定子绕组的设计。y形连接常用于定子三相绕组。定子绕组的类型与感应电机相同，包括单层绕组和双层绕组。为了提高起动转矩，定子每相的匝数比感应电动机少，起动电流也一定要大。电流密度小于同等容量的感应电机。4.3异步起动永磁同步电动机的设计，3)转子铁心的