日期：2022-06-09 08:25 浏览次数：0
一个团队参观了企业，问了一个关于一个特别细长的电机的问题：为什么这个电机这么细长?沈女士觉得这个问题特别好，引出了一个很专业的问题。今天沈女士给大家讲讲电机的主要尺寸比。
在确定电机的磁负载后，可以初步确定电机的D2lef。为了描述方便，我们将D2lef定义为甲胄体积。电机可以设计得细长或短小。为了反映电机的这种几何关系，通常采用主尺寸比=lef/的概念。的大小与电机性能、经济性和可制造性等密切相关。或者对他们有一定的影响。现在，将分别解释不同类型电机的值的选择。在上面的描述中，相关代码表示：
Lef——电枢的计算长度，单位为米;
3354电机极距，单位米;
D——电枢直径，单位米。
电枢常数增大的分析
(1)电机将是细长的，即电机的总长度更长，直径更小。这样，绕组端部变短，端部使用的铜(铝)量相应减少。当仍在正常范围内时，可以提高绕组中铜(铝)的利用率。端盖、轴承、刷握、换向器、绕组支架等结构件体积小，重量轻。因此，单位功率的材料消耗更少，成本更低。
(2)假设电机电枢体积不变，那么铁质量M不变，相同磁密下基本铁损也不变。然而，额外的铁损耗减少，并且由于较小的直径，机械损耗减少。考虑到在电流密度不变的情况下，末端的铜(铝)消耗会减少，所以电机中的总损耗会减少，效率会提高。
(3)由于绕组端部较短，端部漏抗降低。一般来说，这将降低总漏抗。
(4)由于电机细长，当采用气体作为冷却介质时，气路变长，冷却条件变差，导致轴向温度分布不均匀性增大。因此，必须采取措施加强冷却，例如采用更复杂的通风系统。
然而，在主要依靠基座表面散热的封闭式电机中，热量主要通过定子铁芯和基座向外辐射。此时，如果适当地将电机做得细长一些，可以增加铁芯与底座的接触面积，有利于散热(对于没有径向通风通道的开放式或防护型电机，为了充分发挥绕组端部的散热效果，输入和输出往往较小)。
(5)由于电机细长，线圈数量往往比粗短电机少，从而减少了线圈的制造时间和绝缘材料的消耗。但随着电机冲片数量的增加，冲片、剪切、铁心叠片的工时增加，模具磨损加剧。同时，机座的加工时数增加，由于芯径较小，下线难度稍大，可能会增加下线时数。此外，为了确保转子有足够的刚度，必须使用更厚的转轴。
(6)由于电机细长，转子的转动惯量和圆周速度小，有利于高转速或机电时间常数小的电机。
选择值时，主要考虑的通常是;参数和温升，节省铜(铝)，转子的机械强度，转动惯量的限制或要求等。
不同类型电机的选择
异步电机
中小型异步电动机中，通常为0.4 ~ 1.5，少数为A=1.5 ~ 4.5对于大型异步电动机，=1 ~ 3.5;次数过多时，取较大值。异步电动机的过载能力和功率因数与漏抗有关，因此与有一定的关系。计算经验表明，=1~1.3适合这方面。当=1.5 ~ 3时，可获得铜(铝)消耗量和铜(铝)消耗量合适的电机。
mg_width="500" img_height="347" alt="主要尺寸比的选择原则" inline="0">
●同步电机
对于凸极同步电机，λ一般随极数的增加而增大。通常，中小型同步电机的λ=0.6~2.5，其上限属于多极电机。对于高速或大型同步电机，由于转子材料机械强度的限制，极距不能太大，因而λ值较大，可达3～4。
内燃机驱动的同步发电机或负载具有脉动转矩的同步电动机，为了避免因电机的电磁固有振荡频率与来自内燃机(或压缩机)转矩的强迫振荡频率相近而引起共振，以及为限制负载时功率振荡的幅值，要求电机具有较大的转动惯量。通常这类同步电机的λ=0.8～1.2。对于一般同步电动机，λ的选择则应考虑异步起动和过载能力问题。由于其起动性能比异步电机的要差，而且需要牵入同步，故转动惯量不应太大，即λ一般宜取得大些。
水轮发电机的飞逸转速较高(1.6~2.6nN)，为了保证飞逸时转子构件的机械应力不超过允许值，最好选用较大的λ;但另一方面，由于在运行中发电机突然卸去全部负载时，水轮机导水机构不能立即关闭，为了控制机组转速上升值在一定范围内，并保证在所有运行情况下转速变化率不大，从而使电力系统运行的稳定性较高，又需要一定的转动惯量，也就是要求λ较小。这两个要求是互相矛盾的，但如根据具体情况正确选择λ，则矛盾是可以解决的。通常对于额定转速较高或容量特大的水轮发电机，转子机械强度问题比较突出;额定转速较低的水轮发电机，转子机械应力一般不大，这时转动惯量对尺寸的要求将起决定作用。
汽轮发电机通常为2极或4极，转速较高，转子外径增大时，其离心力迅速增大。转子本体及护环材料目前可能达到的机械性能限制了它们外径的加大。为了使转子机械应力不超过允许值，功率的增长主要只能在加强冷却的情况下，通过增加电枢长度来达到，因此汽轮发电机的λ一般随功率增加而增大。根据分析，从用铜量的观点来看，λ=1.91(2极电机)或3.82(4极电机)是其最佳数值，大于上述数值时，不会降低损耗和提高效率，小于上述数值，则会引起损耗显著增加和效率显著降低。实际上，由于容量、电压、使用材料和冷却方式等的不同，的数值范围仍旧相当大(例如2极电机约为1~4)。
●直流电机
λ越大，则电枢越长，换向器片间电压和换向元件的电抗电势均将增大，使换向条件变差。过大的λ还会导致磁极铁心的截面形状变得狭长，使励磁绕组金属的利用率下降。一般说，小型直流电机的换向问题不大，本来λ可以取大些;但为了在电枢上获得足够的槽数，仍常采用较低的λ值。频繁起动和可逆转的轧钢电动机，通常要求转动惯量较小，以减少起动和运行过程中的能量损耗，缩短过渡过程的时间，提高生产率，因此需选取较大的λ值。
大型电机与高速电机，换向比较困难，而且为了避免因直径太大而使电枢圆周速度过高，机械应力超过允许值，λ也应取得大些。通常中小型直流电机的λ=0.6~1.2(1.5)，大型直流电机的λ=1.25～2.5。
实际设计时，λ值的选择往往需要通过若干计算方案的全面比较分析，才能作出正确判断。
以上非官方发布内容，仅代表个人观点。
