单相交流串激电机基本知识

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1、单相交流串激电机基本知识单相交流串激电机基本知识一、单相交流串激电机的特点二、转子的生产工艺流程及每个工序注意要点三、定子的生产工艺流程及每个工序注意要点四、单相交流串激电机主要零部件材料简介五、单相交流串激电机火花产生的原因六、单相交流串激电机绕组温升的计算方法及控制绕组温升的措 施七、单相串激电机火花等级的划分八、单相串激电机能量损耗及效率低的原因九、单相串激电机转子最大残余不平衡量的计算方法及解决振动 的措施十、单相串激电机噪音的计算方法及解决噪声措施 十一、单相串激电机转速调整的方法十二改善电机换向和EMC的措施十三、现有铁芯与交流产品规格对照表 十四、电机改变电压后的参数计算方法 十

2、五、电机电磁负荷的选择及电机参数的简单计算方法 十六、电机参数的详细计算方法 十七、无刷电机的特点及工作原理 十八、单相异步电机的特点及工作原理 一、单相串激电机的特点1. 激电机转速范围广,转速与频率无关,转速公式:n二(Ucos C-IR-U)/Kex? (rpm)或者=60V2xEx10 /Nx?,根据 不同产品要求，转速可以从4000rpm至35000rpm以上,运用范围广, 电动工具用的电机转速达(1000038000 ) rpm以上；如电磨头电 机的转速已经超过了 38000rpm,专业文档供参考，如有帮助请下载。高速角磨的电机转速也达 35000rpm 以上。而其他交流电机的转速

3、都与电源频率有关，当电源频率为50Hz时，其转速不会超过3000RPM（n=60f/p, p=1, f=50Hz）,因而其使用范围受到一定的 限制.转速公式中各字母的意义在后面的电机计算公式中会介绍.2. 与其他交流电机相比,在同样功率下，产品体积缩小许多，材料 节省，重量轻，适合大批量生产,制造成本低。3. 起动转矩大,过载能力强。起动转矩高达额定转矩的4-6倍,起动 瞬间因转子机械惯性大，n=0,感应电势E=0,由电压平衡式可知U二E+IaR , Ia = U-E/R=U/R ,起动电流很大，因la（电枢电流）=If （激磁电流），If产生磁通申也很大，因此起动转矩T=Ct xlax也 很

4、大,不易被卡住,适合于使用在启动比较困难的地方。4. 率因数cos C高。串激电机额定转速比较高，定、转子匝数相 对比较少，（定转子安匝比:8W1/N=0.85-1.5之间（常用1.051.3之 间）,W1为定子单个线圈的导体数N为转子的所有导体数N二转子铁芯 槽数x4x线圈匝数如定子单个线圈的匝数为260匝，转子匝数为38匝， 则该电机的定转子匝数比为8x260/12x4x38=1.14.此比值不能太大,太大了说明定子匝数过多,将造成定子铜耗的增加,造成激 磁磁场过于饱和,铁耗增加,温升升高,效率下降,材料的利用率降低,还造 成定子的电抗增加，使功率因数cos C降低，使电机的特性变硬需要对

5、定 转子参数进行配合调整一般情况,输出功率大于400W定转子安匝比取 比值较小,输出功率小于 400W 定转子安匝比取比值较大）,因此绕组电 感也较少，电流和电压的相位差夹角较小,所以功率因数cos C比较高， 一般来说，电机空载转速在10000-15000之间，cos C =0.88-0.95,空载 转速在 15000-20000 之间，cosC=0.95-0.97,空载转速在 20000 30000 以上,cos d =0.97-0.99专业文档供参考，如有帮助请下载。功率因数相量图；电流相量I：；电压相量U:;反电势相量E:; IR:电阻 压降相量.JIX:电抗压降相量5.用双重绝缘结构

6、转子横切面图。转子轴绝缘附加绝缘转子轴；基本绝缘；导体 漆包线1.（）2.3.4.（）专业文档供参考，如有帮助请下载。转子纵切面图漆包导电体（；3.转子铁芯；4.基本绝缘转子轴绝缘1. （附加绝缘）；2.工作绝缘（） 转子轴。）；6.（.换向器）；5.加强绝缘由轴 绝缘和换向器的绝缘部分构成线: 顺便介绍一下定子的绝缘结构或青壳纸；基本绝缘:DMD1.:附加绝缘塑料机壳。2.简单介 绍一下爬电距离、电气间隙和绝缘穿通距离的概念：爬电距离：在两 个导电零件之间或导电零件与电器、工具界面（即外壳表面）1.换向器的铜排端（如在加强绝缘上的带电零件之间沿绝缘材料表面 的最短距离。（槽绝缘）；8mm由基

7、本绝缘与其他金属零件之间面） （转子轴）的距离不能小于；2mm将带电的漆包线与转子铁芯隔开的 沿绝缘材料表面的最短距离不能小于电气间隙：在两个导电零件之 间或导电零件与电器、工具界面（即外壳表面）2.之间通过空气量得的最短距离。如机壳表面与铁芯表面的电气间 隙的最短距离 4mm;不能小于绝缘穿通距离：在附加绝缘或加强绝缘隔开的金属零件 之间，穿过绝缘量得的 3.专业文档供参考，如有帮助请下载。一般取为1mm,最短距离。如将电机轴与铁芯隔开的轴绝缘的最 短距离不能小于 1.25mm.深槽定子是随着定子自动绕线机的采用而发展起来的，由于定子身磁密较低，因此可将定子槽向定子极身中心靠近，不会增加过

8、多的激磁安匝，采用深槽定子，不仅仅是为了增加放定子线圈的窗 口面积，以便放更多定子线圈，主要是为了增大转子直径而不致过 多的减少放定子线圈的窗口面积。采用深槽定子，由于增大了转子的 直径，并又缩短了定子线圈的跨距匝长，。 20%既可减少漆包线的 成本，又可以提高电机的功率10:单介绍一下不同转子芯片槽数安匝比的计算公式7.） ； 4W2=W1/4W2 （ 电 磨 头 产 品 A. 8 槽 转 子 安 匝 比 =8W1/N=8W1/8x;12 槽铁芯）槽转子安匝比.12=8W1/N=8W1/12x4W2二W1/6W2 （大多数产品采用 B ）； 4W2二W1/7W2 （槽转子安匝比=8W1/N=

9、8W1/14x目前还未使用 14C.角230x4W2=W1/8W2（切割机、斜断锯、台锯、槽转子安匝比 D.16=8W1/N=8W1/16 ）磨等大功率产品；部分平板砂等小功率产 x=8W1/128W2=W1/12W2（形定子）安匝比马蹄形定子（E. C。 品）专业文档供参考，如有帮助请下载。其中W1为定子单个线圈的匝数W2为转子单个线圈的匝数8. 激电机的定子绕组与电枢绕组是串联的，见图1（单相串激电机 原理图），定子电流就是电枢电流，定子产生磁通申与电枢电流几乎 同相位。若电机在运行过程中负载增大时，电流和磁通也增加，但转 速下降，维持输出功率不变P2二Mxn/9.55（W），其中M为转矩

10、 （N.m）,n 为转速（rpm）.图1.单相串激电机原理图9. 单相串激电机工作原理图10. 单相串激电机的特性曲线专业文档供参考，如有帮助请下载。电机转速随着负载的增加而降低的特性称为串激电机的软特性: 单 相串激电机的一些常用公式11.N (W) xNnlxcosCI.输入功率 P1二Uxn/9.55(W) P2 = Mx2.输 出功率100%= P2/P1x3.效率？ 8x?x10-U)/Kex? (rpm)=60V2xE n二(Ucos4. 转速 C-IR-M(N.m)x?x5.转矩T=CtT1) (K) - (234.5+T1) - (T26.温升T=(R2-R1)/R1x(dB)

11、。 log P/P 噪声 7.:声压级Lp=20Lw=Lp+11dB (dB) (A)声功率级噪声:8.xG/n(pm )转子的最大残余重心偏移距离e=95509.e /r (g)m = Mx10.转子的最大残余不平衡量x = ( 0.3tA/B) 55=转子直径 D2的1/100mm或者定转子之间的单边气隙11.B=0.35-0.55T)气隙磁密线负荷 A=100-145A/cm,4(mm)(10-极 距t=3.14D2/2，小功高转速电机取气隙较大值之间,大功率，(单边气隙 长度一般在0.3-0.8mm)低转速电机取气隙较小值率丄/D2=0.5-1.7转子铁芯长度与转子外 径之比12.)3

12、a_xxVx13. D2 L=Pi62104 *B*A*n (cm 专业文档供参考，如有 帮助请下载。.14.极弧系数a=e/n=0.667-0.7(9为定子极弧对应角 度，一般为120度)15. 换向器外径与转子铁芯外径之比一般在0.6-0.72之间16. 转子外径与定子外径之比D2/D1=0.54-0.62 (如 54片： 31/54=0.574,如 58.5片:35/58.5=0.598,如65片:39.5/65=0.61,如72片:41.5/72=0.576,如90片:54/90=0.60,如98片57/98=0.58单相串激电机在设计上的发展趋势1. 提高电机转速。由于双飞叉自动绕线

13、机和全自动平衡机的使用， 对转子的动平衡精度有了可靠的保证，因而普遍采用提高电机转速来 缩小电机的体积，提高电机功率，降低电机成本；2. 增大转子直径。使转子线圈的作用半径增大，因而转矩增大， 直接提高电机的输出功率，目前，转子外径与定子外径之比已经由 原来的0.520.56提高到0.540.62，增大转子外径，也使电机定转 子绕组的温升趋于接近，以改善转子温升偏高而定子温升偏低的情况；3. 定子采用深槽结构，前面已讲；4. 提高磁通密度，增加激磁安匝。适当提高磁通密度，增加激磁 安匝，不但可以缩小磁路系统的结构尺寸，而且有利于换向，并使机 械特性趋硬，提高空载转速；5. 减少电机冲片规格，提

14、高零部件的通用性。单相串激电机主要 用于电动工具和家用电器，生产批量很大，为了适应全自动大批量 生产，降低制造成本，必须减少电机冲片的规格，提高通用性。否则， 高速冲模具的投入将会增加较大的制造成本；6. 在电磁计算上已经全部采用计算机程序软件计算，不仅计算速 度快，而且计算的效率和准确性得到极大的提高。二. 单相串激电机转子生产工艺流程1. 压铁芯 专业文档供参考，如有帮助请下载。注意要点:a、尺寸；b、动S 0.08MM; c、装后转子的扭力检查, 产品不同,扭力不同.（注:轴包塑材料为:BMC热固性塑料或WH-501或 PBT）。2. 装绝缘端板注意要点:a、端板有颜色和长短的区分；b、

15、端板不能有开裂或缺 料变形；c、端板齿必须与转子齿对齐不能错位；d、端板的厚度A2.2-2.5MM；e、120V 产品需用棕色阻燃端板。3. 测转子铁芯径向跳动注意要点:a、试前校正百分表；b、动转子一周，读取最大值和最小 值两个数值之差即为转子铁芯的跳动值此值0.08MM; c、动值大于 0.08MM 的转子挑出车削铁芯外圆后再测试。4. 装羊毛毡压换向器注意要点:a、毛毡须平整紧贴于换向器的底部；b、向器压装尺寸 和换向器扭力要求;（压装尺寸和扭力要求因产品而定）；c、注意换向器 钩或槽与铁芯槽的对应关系（槽对槽或槽对钩），（槽对槽:偏半片 7.5,槽对钩:不借偏，适用于正反转的电机） 5.插槽 绝缘纸注意要点:a、插纸前检查端板是否歪斜；b、槽绝缘纸应伸出铁芯 两端长度A2.2-2.5MM,并保持与端板平齐；c、槽绝缘纸应紧贴铁芯内 壁；d、目前公司使用的绝缘纸为:230V产品0.25MM厚的DMD（聚 酯复合薄膜）,120V产品0.25MM厚的青壳纸。6. 绕线注意要点:a、线径正确、匝数正确、绕法正确；b、张力器调整到 适当位置,保证两边线包高度的均匀性， （线径不同,张力不同），两边线 包高度不一致将影响后面的动平衡工序；c、钩线方式及挂钩正确；d、 不能有脱钩、断线、压纸的现象；e、转子绕线后的槽满率65%（在设 计时需考虑）。