电枢槽数及换向器片数的关系

专题 E 电枢槽数、换向器片数对电机性能的影响一、概述1.总体说来,电枢槽数Z增多,相应地换向片(K) 增多,电机性能改善.、槽数Z – 包括Z的大小,以及 Z=奇数或Z=偶数.、槽数Z与换向片数的K的关系.Z=K 或Z3的直流电动机性能分析 .、 Z(K)>3的电机,指一般性电机,而不是具体分析Z=5,7,9的电机.、转矩a) 运行 转矩 – 分析表明,当 以后,脉动分量大大减小,且随 ,愈平稳.4KZZb) 定位转矩 – ,定位转矩 (即磁阻转矩 ))(c) 起动转 矩 – ,特别是Z=奇数,起动转矩均匀,与起动初瞬(t=0时) 转子的位置无关.、转速 - ,随着T m脉动量减小,转速的脉动 ,愈平稳.对于某些家用电器或办公设备上的电动机是Z重要的.、对换向性能的影响.a) 当 一定时, , aNZ'.WSKKNSa2'rrew,'2b) 当 一定时,平均片间电压 . 使换向器上产生环火的可能性 .aUuUaKav ;,avc) 当换 向器直径 DK一定时,K , .当电刷宽度 不变时, 它覆盖( 接触)的换向片Dtkb,Kt数 这样,可能有几个线圈在同时换向: 'bti. 对于Z=K=S, 即u=1,每槽内只有一个 线圈的电机,同时换向的线圈间没有互感电势,因而对 re无影响.ii. 对于 的电机,即槽内安放 个线圈,可能同时换向,它们之间有互感存在,将使1uZKu数值 ,波形复杂化.reiii. 对于单转向电动机,当采用 时,可在2个线圈总匝数不 变的情况下,分为匝数不等的2个线圈,例如一只占65%,另一只占35%, 利用同一槽中的线圈,一只超前换向,另一只正常换向,可减少它们之间的互感,又使后换向元件的 达到改善换向的目的,Dr.孙进行了这方面re研究,已有成果.d) 实例:AC串激马达,要从定子线圈抽头处,引出一个 的交流电压,进行全波整流,供给一vuac20台18VDC 马达,这时,用Z=K=S=8,由于火花大,电刷寿命 ,后改为Z=8,K=S=16, 火花 ,寿命,达到客户要求,这是 , 的结果.reku、振 动和噪声a) 当 使气隙磁导中的一阶和二阶齿谐波磁导的次数 上升.而幅值 (径向电磁力,Z 21,t),电磁力节点对数 .而振动的振幅 ,即激振力幅 值 ,节点 ,振动幅值m .2Bfr4m于 是,使电机的电磁振动 ,相应地,电磁噪音 .b) ,但由于槽开口宽 并不根据 的比例,以相应的比例减小,因而齿谐波磁场Z21tobZ的幅值并不按 的比例下降,使振动、噪声 的幅值有一定影响 .c) 对Z很少时,如Z=5,7等,对于2P=2的电机,有时在两个极面下的齿(面) 数不等,引起径向磁拉力的不平衡,这种不平衡是随电机电枢旋转而变化的,因而可能引起振动.由于微型永磁直流电动机都采用滑动轴承,存在径向游间隙.上述单边磁拉力就可能引起转子的振动.d) 物体出现振动,一是要有足够强度的激振力,二是激励的频率与物体的固有频率接近,才能形成大的响应.一般说来,转子的整体性,刚性较好,固有频率 很高.难以与激振频率相近; 而定子为壳体of结构,刚性较差, 低,因而一般由气隙谐波磁场引起的振动,多数出现在机壳方面.ofe) 振动 和噪声都是由物体振动所引起,后者是物体将振动传给空气,使空气形成压缩与伸张的波式运动,传入人耳就成噪声. “低频显振,高频显声”.、电枢有效导体数 及电流波形.'aNa) ,如果 保持电刷所覆盖的换向片数不变,即同时被短路进行换向的线圈数K’不变ktKb.i. K ,即S , 不变,W’ ,这样,被短路的线圈数 ,即 有效导体数a')'(aaNWK’ ,则aN.TEeii. 对于K=S=奇数的电机,运行中,有时一支路中多一个线 圈,另一支路少一个线圈,这样, 不但每支路电阻不同,电流不平衡,也使电枢的等效电阻 变,从而引起 的波动.aRaI如果W’ ,则这种波动 .b) 这种每支路 和 不同,导致 的变化和 的波动,除了内部可能有环流外,则外电路( 总电枢)ariaRaI电流 的波形变化,它不是一条直线,而是有周期性波动分量,可由示波图看出.W’ ,波形的波峰I 与波谷之差缩.、绕组的可绕性条件要求.a) 对于 2P=2的微型电机,均采用单叠绕组,无论 奇数或偶数,均可满足可绕性条件.uZSKb) 对于2P=4的直流电机,如果采用单波绕组,根据 则K=S= 奇数,才.2,121Py能满足可绕条件.这时,对于槽数 整数, 奇数,则 奇数,才能满足,通常 1,3. uKZuuZ=9,11,13,17,19,21,23等.、传热、散 热效果及电枢绕组温升.通常,电枢中绕组的温度高于铁芯的温度,热量由绕组通过齿壁传到电枢外表面及转轴,再通过传导和对流,传送到周围介质(大气)中.当Z ,整个电枢的齿的周长 ,齿壁的总面积 ,使传导热阻 , .另外,W’ ,在一个槽内的导体数 ,使槽内导体的温度比 较均匀,其最热点与平均温度之差 .sN、工 艺方面a) 绕线 ----- Z=偶数,它是对称分布,一般绕线机均能方便进行绕组,当Z=奇数时,有些绕线机则不便操作.Z ,尽管 不变,但因K =S ,线圈个数 ,工时 .aNb) 电枢最小齿宽 的限制.mintbi. 受模具,冲床设备及冲制工艺的限制.intii. ,将使 齿内铁耗的修正分数 .(冲制后被加工周界处金属,晶体颗粒变粗,磁滞损耗 ).itatKc) 换向片节距 ,电刷宽度 限制.minktminbi. 太小,则换向片宽太小,不便于线圈端头的焊接(点焊 ),还受换向器旋转时,换向片所受应力 minkt限制,并且容易变形.ii. 太小,当电流密度不变时,则只有加长电刷 .这样,必然要求换向器加长; 另外, 太小,强inb bl minb度不够,容易折断.。