34讲)电机设计 第三章 磁路计算LF电机 电机设计陈世坤主编 电机 电机设计 第三章 第三章3.1 概述 磁路计算 3.2 空气隙磁压降的计算3.3 齿部磁压降的计算 3.4 轭部磁压降的计算3.5 磁极漏磁系数与磁极磁压降的计算 3.6 励磁电流和空载特性计算中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 __167;3.1 概 述一、磁路计算的目的 确定电机中感应一定电势所对应的主磁场所必需的 励磁磁动势，进而计算励磁电流及电机的空载特性； 校核磁密是否合适； 确定电机的一部分有关尺寸 二、磁路计算所依据的基本原理 三、电机设计中磁路计算的一般步骤 四、电机中常用的磁性材料中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 二、磁路计算所依据的基本原理----安培环路定律 电机进行能量转换的原理是法拉弟电磁感 应定律当定转子中绕组通过电流时产生 磁场，这些磁场(运动、变化)反作用于 绕组使之产生感应电流或电磁转矩 通常这些磁场十分复杂，计算困难，为了 简化计算，我们用路的观点来看待磁场， 将三维场变成一维的路或二维的平面场中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 安培环路定律 H dl il 说明：1、积分路径：积分路径是沿着磁 场强度矢量取向(即沿磁力 线； 2、选择通过一对极的中心线构成 闭合回路； 3、包围的电流： i 是回路所包 围的全电流，即每对极的励 磁磁动势。
中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 H dl i 三、电机设计中磁路计算的一般步骤l 1、回路分成许多段，各段H恒定且磁通均匀分布 H L_ 1 n _ H1 L1 H 2 L2 H n Ln i F (F为每对磁极励磁磁势) 2、根据磁路对称性，只需计算半条回路上的各段磁位降， 其和等于每极励磁磁动势以下叙述磁位降或磁势均为每 极的 F1 + F2 + … + Fn = F0中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 分段：1)空气隙；2)定子齿(磁极);3)定子轭； 4)转子齿(磁极); 5)转子轭 其中，空气隙磁压降最大(约60_85%) 中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 磁路计算的一般思路： B u E B H HL F0 S 中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 四、电机中常用的磁性材料 热轧 比损耗小, 导磁性好, 平整度高 含硅量(1 3%) 硅钢片 冷轧 无硅钢片(含硅量0.5%以下) 价格低, 导磁导热, 焊接性能好 电枢铁心 涂漆的硅钢片 磁极, 极轭 低碳钢板, 结构钢, 低合金钢 凸极同步机整块磁极 锻钢 直流机极轭 铸钢 中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 __167;3.2 空气隙磁压降的计算计算思路： u E B H F H L S 1.每极磁通 直流电机： 交流电机 的确定Ea pN a n 60 a Ea pn N a 60 a E 4K Nm Kdp fN E 4K Nm Kdp fN 中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 2. 确定气隙最大的磁密 B Bav S B lef p B p lef3.确定气隙磁场强度 B 0 H H B H (磁极中心线处的气隙磁场强度) 0 0.8B 106中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 4.确定气隙磁位降 F 6 F H L H k k H 0.8 10 k ‘ p lef 是单边气隙径向长度(m) k 是气隙系数，因槽口影响使气隙磁阻增加而引入的系数。
因此，气隙磁压降的计算归结为Kδ、αp′、lef的计算 中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 一、计算极弧系数αp′的确定α p′=Bav/Bδ 由每极磁通 B dS 2 B( _)lef d_ B ‘p lef 平均磁通密度 1 2 Bav B ( _) d_ 2 可以认为：气隙磁通集中在极弧计 算长度bp′范围内且磁密均为Bδ ∴αp′=bp′/τ 2 α p′由B(_)曲线确定，取决于励磁磁势、磁路饱和度 中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 例：直流电机1)气隙均匀 bp′≈ bp(弧长)+2δ 2)气隙不均匀 p bp 2 A. 改变磁极端部(削角气隙极弧) B. 偏心气隙极弧 目的是为了削弱电枢反应 对于A: bp′=bp(弧长) 对于B: bp′=bp(弧长) 中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 二、 电枢或气隙的轴向计算长度lef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 lef ,而不是铁心的总长度 lt B S B lef p主要从以下三个方面进行考虑： B p lef 中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 为了计算方便，从等效磁道的观点出发，引入计算长 度 lef 的概念，即在这个长度内它的磁密 B 不变。
1)无通风道时，经过作图和分析证明：铁心总长lt和计算长度lef 满足如下关系式：lef=lt+2δ2)有通风道时 lef=lt-Nvbv′ 式中：Nv——径向通风道数 (考虑边缘效应) bv′——一个径向通风所损失的长度 中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 三、气隙系数Kδ1、 Kδ 物理意义在计算气隙磁路长时，引入 即 k , ef k气隙系数Kδ 是由于定、转子开槽后使气隙的磁阻增加而引入的 系数 它使气隙磁压降Fδ 增大 其物理意义如下： 中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 中原工学院信息商务学院 电机 电机设计 第三章 2. Kδ的计算：(根据主磁通不变)1)分析法 在一个齿距范围内： 无槽时:φ 1=Bδ t 开槽时:φ 2=Bδ ma_t–B0s (阴影部分) 令φ 1=φ 2 ,即Bδ t=Bδ ma_t–B0s B ma_ B ma_ t B ma_ t 得 K B B t B ma_ t B0 st t B0 t 0s t s B ma_ 其中，β 0、s均与δ 、b0(槽口宽度)有关。