單相串勵電動機的設計和工藝措施

    廖超宏

(中國電子科技集團公司第二十一研究所，上海200233)

    單相串勵電動機由于它具有轉速高、效率高、體積小、重量輕、起動轉矩大、過載能力強等優(yōu)點，因此得到越來越廣泛的應用，但事物總是一分為二的。轉速高帶米振動大、噪聲大、換向火花大、使用壽命短等問題。要解決r述問題雹要就是要從設計、工藝等方而采取措施，主要措施以吸塵器電機為例敘述如下：

1電磁負荷選擇

    吸塵器電機為短時運行，其負載為軸流風扇，工作時能形成強大的氣流，把電機的熱量帶走，電機溫升較低，故電流密度取得較高，可達15—25A／mm²，電負荷Aδ亦較高，可達1l0～180A／cm，但電負荷A_δ受到電抗電勢(e_x=2W_rλA_δl_RV_α10^-6)和電樞反應電勢圖的制約，不能取得太而，因要滿足換向火花小于2級就必須使

  

否則就無法滿足換向火花小于2級的要求。現(xiàn)在取A_δ=133.4 A／cm。

    為了使負載變化時，電流的變化不會引起磁通過大的變化，以獲得較硬轉速轉矩(機械)特性，滿足吸塵器性能要求，吸塵器電機的磁路都傾向于設計得比較飽和，氣隙磁密B_δ為400O～6000Gs，齒部磁密和軛部磁密可達1500O～18000 Gs(1．5～1 8 T)，仍磁密過分飽和時，不僅會使勵磁電流大幅度增加、損耗增大、效率下降等，而且對降低噪聲不利，因為電機噪聲包括電磁噪聲、機械噪聲和通風噪聲。而電磁噪聲的形成是由于電機旋轉時磁路磁阻變化，使電機定轉子受到徑向力的作用而發(fā)生反復變形，于是引起振動而產生電磁噪聲。徑向力的大小正比于磁通密度，因此磁密不能取得太高，現(xiàn)在取B_δ=5560Gs，B_zR=17598Gs，B_jR=16673Gs，B_js=15782Gs，B_Ps=11533 GS。

2極弧系數(shù)α的選擇

    串勵電機的定子通常均采用凸極結構，極弧系數(shù)α的選擇要滿足下列要求：1)利用率較高；2)漏磁小；3)電樞反應電勢小；4)電磁噪聲小。

    極弧系數(shù)α大，磁極面積大，利用率高，但α太大會使極尖漏磁增加，使電樞反應電(勢ea增加，對換向不利，岡此α不能選得太大，一般取α=0.66～0 72之問。

    為了減小振動，降低電磁噪聲，極弧系數(shù)對應的槽距應為整數(shù)倩加1／2個槽距，現(xiàn)取

式中，極弧對應的圓心角

 

取整數(shù)K_I=7，能同時滿足上述四點要求。

3 電樞(轉子)槽數(shù)的選擇

    電樞槽數(shù)Z_R一般隨電樞直徑增大而增大，Z_R=(2．5～5)D_αR(電樞外徑D_R單位以cm計)取整Z_R較小(Z_R

    Z_R較多時為繞線方便常取Z_R為偶數(shù)，因為Z_R為偶數(shù)時，轉于繞組可以采用對稱繞制法繞制，有利于減小轉子不平衡量，有利于減小電機的振動和噪聲。

    Z_R取得較多好還是取較少好?Z_R較多的利弊如F：

    (1)Z_R多時能使繞組在電樞圓周上的分布比較均勻，使電機運轉平穩(wěn)，振動小、噪聲小。

    (2)Z_R較多時，每槽導體數(shù)相應減少，可減小換向元件中的電抗電勢e_x和電樞反應電勢e_α，有利于換向。

    (3)Z_R較多時，可取換向片數(shù)K=Z_R，可以減小槽內互感。

    (4)Z_R較多時槽內導體數(shù)較少，有利于熱量散發(fā)，可降低轉子溫升。

    但Z_R較多時，槽面積的利用率相對減小，工藝也較差：

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