转子槽形的类型和大小对电机的性能影响很大,有时直接决定了电机的应用特性。从几何角度来看,转子槽的齿宽和轭高必须匹配,以保证每个磁路的饱和水平基本相同,同时还要考虑加工工艺、铁芯机械强度和各部分刚度的要求。实际参数的设置:
1)槽的形状或类型与电机的应用特性有关。例如,转子槽宽沿槽高方向的变化比例和槽高的配置将直接影响电机的整体性能水平;
2)槽的大小取决于导体电流,槽的大小参数保证磁路各部分的磁通密度在合理的范围内。
以异步电机为例,转子槽有效面积大,电流密度低意味着转子电阻小,电机运行稳定时效率高,发热水平低,但起动转矩小;当转子槽宽高比较小时或选择截面突变的凸形或刀形槽时,可以利用集肤效应最大化起动时的转子阻力,提高起动转矩,同时保证稳定运行时转子阻力足够小,效率高。实际上,不同应用条件下电机转子槽形差异很大的原因是基于上述理论,应用特性趋于最优。
两种极端设计方案的对比分析
,两种极端的设计方案,可以清晰地反映出转子槽形与电机整体性能的关系。首先,双鼠笼式电动机通常具有小的上笼部分和大的下笼部分。起步时皮肤效果显著,主要靠上笼传导。下笼匝链的漏磁很大,流过的电流很小,导致转子电阻很大,所以启动转矩也很高。在稳定运行时,由于转子电流的频率很小,集肤效应可以忽略不计,双笼共享载流功能,所以转子电阻小,损耗和发热小,提高了电机效率。虽然双笼结构可以在一定程度上弥补运行性能上的缺陷,但这类电机的效率和功率因数仍然比较低,除了矿用掘进机等重载起动设备外,这种设计方案很少使用。
其次,在单鼠笼梨形槽转子的各种转子槽中,笼梨形槽转子的运行特性最好,但起动性能最差。然而,随着电力电子技术的发展,逆变器供电的变频电机越来越普遍,只是因为单鼠笼梨形槽转子电机的启动性能可以通过逆变器软启动来补偿,可以满足大多数应用条件。
综上所述,电机的整体性能与转子槽形密切相关,如何选择转子槽形往往会因实际应用目标的不同而适当调整。
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