单相串励电动机的设计和工艺措施

    廖超宏

(中国电子科技集团公司第二十一研究所，上海200233)

    单相串励电动机由于它具有转速高、效率高、体积小、重量轻、起动转矩大、过载能力强等优点，因此得到越来越广泛的应用，但事物总是一分为二的。转速高带米振动大、噪声大、换向火花大、使用寿命短等问题。要解决r述问题雹要就是要从设计、工艺等方而采取措施，主要措施以吸尘器电机为例叙述如下：

1电磁负荷选择

    吸尘器电机为短时运行，其负载为轴流风扇，工作时能形成强大的气流，把电机的热量带走，电机温升较低，故电流密度取得较高，可达15—25A／mm²，电负荷Aδ亦较高，可达1l0～180A／cm，但电负荷A_δ受到电抗电势(e_x=2W_rλA_δl_RV_α10^-6)和电枢反应电势图的制约，不能取得太而，因要满足换向火花小于2级就必须使

  

否则就无法满足换向火花小于2级的要求。现在取A_δ=133.4 A／cm。

    为了使负载变化时，电流的变化不会引起磁通过大的变化，以获得较硬转速转矩(机械)特性，满足吸尘器性能要求，吸尘器电机的磁路都倾向于设计得比较饱和，气隙磁密B_δ为400O～6000Gs，齿部磁密和轭部磁密可达1500O～18000 Gs(1．5～1 8 T)，仍磁密过分饱和时，不仅会使励磁电流大幅度增加、损耗增大、效率下降等，而且对降低噪声不利，因为电机噪声包括电磁噪声、机械噪声和通风噪声。而电磁噪声的形成是由于电机旋转时磁路磁阻变化，使电机定转子受到径向力的作用而发生反复变形，于是引起振动而产生电磁噪声。径向力的大小正比于磁通密度，因此磁密不能取得太高，现在取B_δ=5560Gs，B_zR=17598Gs，B_jR=16673Gs，B_js=15782Gs，B_Ps=11533 GS。

2极弧系数α的选择

    串励电机的定子通常均采用凸极结构，极弧系数α的选择要满足下列要求：1)利用率较高；2)漏磁小；3)电枢反应电势小；4)电磁噪声小。

    极弧系数α大，磁极面积大，利用率高，但α太大会使极尖漏磁增加，使电枢反应电(势ea增加，对换向不利，冈此α不能选得太大，一般取α=0.66～0 72之问。

    为了减小振动，降低电磁噪声，极弧系数对应的槽距应为整数倩加1／2个槽距，现取

式中，极弧对应的圆心角

 

取整数K_I=7，能同时满足上述四点要求。

3 电枢(转子)槽数的选择

    电枢槽数Z_R一般随电枢直径增大而增大，Z_R=(2．5～5)D_αR(电枢外径D_R单位以cm计)取整Z_R较小(Z_R

    Z_R较多时为绕线方便常取Z_R为偶数，因为Z_R为偶数时，转于绕组可以采用对称绕制法绕制，有利于减小转子不平衡量，有利于减小电机的振动和噪声。

    Z_R取得较多好还是取较少好?Z_R较多的利弊如F：

    (1)Z_R多时能使绕组在电枢圆周上的分布比较均匀，使电机运转平稳，振动小、噪声小。

    (2)Z_R较多时，每槽导体数相应减少，可减小换向元件中的电抗电势e_x和电枢反应电势e_α，有利于换向。

    (3)Z_R较多时，可取换向片数K=Z_R，可以减小槽内互感。

    (4)Z_R较多时槽内导体数较少，有利于热量散发，可降低转子温升。

    但Z_R较多时，槽面积的利用率相对减小，工艺也较差：

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