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铁芯材料对电机性能的影响

 电机技术日参 2020-10-17

铁芯是电机非常关键的原材料之一,而制造铁芯的主要原材料是硅钢片,不同牌号、不同厚度硅钢片的性能水平是不一样的,适用场合截然不同。在电机设计及生产过程中,硅钢片的选择至关重要,选错了:第一,会出现花费成本高却电机性能不合格;第二,无法充分利用特定的硅钢片特性,同时将不利于提升设计指标的因素放大,导致方案优化的设计目标实现不了;第三,有可能导致与设计预期相反的效果,造成不应有的损失。

在电机生产组织过程中,多数电机厂家铁芯自制,铁芯材料的选择处实际有效受控状态,很少出现因为材料性能不符合导致的电机性能不合格;而有的电机厂家则采用外购方式组织铁芯,这种模式下,铁芯材料的符合性就很难判断,隐性风险非常大,以致于整机试验时各类所谓疑难杂症类故障显现出来。

尽管外购方式组织铁芯不利于电机质量,但这种生产模式仍然广泛采用。这时,对于大规格电机铁芯,可以通过铁芯损耗的检测进行初步判定,但对于小规格产品的铁芯质量检测,则存在较大困难,特别是大批量生产的电机,要对每一个铁芯进行性能试验显然是不可能的,必须通过必要的组织渠道控制,确保冲片材质符合要求。

电机专业知识——交流电机转子绕组

交流异步电动机的转子绕组分鼠笼型与绕线型两类。鼠笼型结构较为简单,一般由合金铝浇注人转子铁心槽内并由两端端环短接而成;也有用铜条嵌入再焊上铜质端环的。为了改善起动性能,鼠笼型又可制成深槽式及双鼠笼等特殊型式。绕线型转子绕组与定子绕组相同,它除可用上述各式绕组外,还可用波形绕组。波形绕组是由单匝或几匝的杆形单元线圈,嵌装后由两个元件在端部焊接成一只线圈,并形成整个绕组,其布接线原理与上述绕组不同,但外形与双层叠绕组相似。波形绕组常应用于大型的交流电动机转子绕组及直流电动机的电枢绕组。

定子绕组不同的接线形式可以形成不同的极性,电动机根据其极性关系,可分为显极式与庶极式两种类型。

一台具有四个凸极的电动机定子,它的每只线圈形成一个磁极;而且相邻两只线圈所形成的极性不同;在四个凸极上就形成了四个磁极。所以,在显极式绕组中,每组线圈形成一个磁极,即绕组的线圈组数与磁极数相等。此外,为使相邻磁极能呈N、S极性成对存在,则必须使相邻两组线圈里的电流方向相反。因此相邻两个线圈组的连接方式必须是反接串联,也就是电工术语称之为“头接头”、“尾接尾”。实际上,除直流电机及单相凸极式罩极电动机外,一般定子都没有凸出的极掌。

在庶极式绕组中,每个线圈组将形成一对磁极,每相绕组的线圈组数为磁极数的一半。在庶极式绕组中,因为每组线圈所产生的磁极极性都相同,因而所有线圈里的电流方向都相同,即相邻两个线圈组是顺接串联。这种接线方式便是电工俗称的“首尾相接”,即“尾接头”连接。

电机绕组是由线圈组构成一相或整个电磁电路的组合体;而线圈组则由一个或多个线圈顺接串联而成。因此线圈是电动机绕组的基本元件,也是以绝缘导线按一定形状绕制而成。线圈可以是一匝,也可由数百上千匝绕成,其匝数的多少主要取决于电源电压和电动机电磁部分的参数,并由计算确定。

电动机线圈的形状有多种,但其基本结构由三部分组成,即嵌入铁心槽内的直线部分称有效边,而一只线圈有两个有效边,是产生电磁能量转换的有效部分;连接两有效边的部分,在线圈嵌装后处于铁心两端槽外,称线圈端部,它是线圈构成必不可少的部分,但不能作能量转换;引线是线圈绕制后的首、尾线头,也是引接线圈电流的连接点。

集中式绕组的绕制和嵌装比较简单,但效率较低,运行性能也差。目前的交流电动机定子绝大部分都是应用分布式绕组,根据不同机种、型号及线圈嵌绕的工艺条件,电动机各自设计采用不同的绕组型式和规格,故其绕组的技术参数也不相同。

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