线圈线径和铁芯长度有什么关系？

wilsonhuo

本人最近看到赵博的《ANSOFT在工程电磁场中的应用》第12章3节，异步电机的参数分析。有一句话非常不理解：“根据电机铁芯的长度不同，自动优化选择不同的线径”。

我想问的是：电机的最大允许线圈线径，该由匝数和槽满率决定。既然定死了匝数，槽形和槽满率，线径自然就定了。这跟铁芯长度有什么关系啊？？？为了提高效率，再怎么也没有减小线径的可能啊。

zy1986

不同匝数会对应不同的铁芯叠厚。当铁芯长度变化时匝数就会跟着变化，线径也就要跟着变化了，

Sean2028

材料利用率问题！！夸张的说你用A的面积L长度可满足性能（F=BLI），其他不变时 当你用2L长度你的A是不是要随着减少到1/2A比较合理！

liujinbo0404

楼上正解，电机铁芯的长细比对电机性能是有影响的（如一般来讲，铁芯长一些，绕组端部占比例就相应小一些，绕组利用系数高一些），不同长细比下要到特定性能的线径不同。

Nephology

当电机的铁芯长度变化时，电机的电密也是要跟着变化的，因为长短铁芯的散热不一样，取的电密大小不一样，说以电流和绕组线径也不一样的。

wilsonhuo

Sean2028 发表于 2016-9-24 12:56
材料利用率问题！！夸张的说你用A的面积L长度可满足性能（F=BLI），其他不变时 当你用2L长度你的A是不是要 ...

对于材料利用率问题，是实际方案中需要考虑的。而本例中是ANSOFT讨论的的优化设计，是不同铁芯长度时在额定转速及扭矩下的更高效率【个人理解不知对错】。设若有原始方案为电流为I，长度为L,线径为D；经济方案为电流0.5I，长度2L，线径为0.0707D；非经济方案为0.5I,长度2L, 线径为D。所有芯片结构，绕组分布及匝数相同。难道ANSOFT的优化会考虑“”经济“”的问题吗？？？

假设说ANSOFT自动选择线径优化时综合考虑了发热，即AJ乘积，那么该有体积vs长度的变化趋势吧？当需要同时考虑效率时，如何取舍呢？

恳请回复，谢谢。

Sean2028

软件肯定会考虑材料利用率的，当然理论和实际有差距的，我们工程要做的的优化就是最少成本（最少体积）做到最好性能（这个不是指效率最好）。当然具体问题是具体分析的，不同的工作制，不同的寿命要求，不同的安全要求等等你的优化方向就会不一样，而软件（自动设置）只是默认的某一方案而已，其参数设置还得看你的设置和要求。说白了就是下面的公式中的参数怎么“合理取值”---根据你的要求。

wilsonhuo

谢谢楼上的回复和电机尺寸公式及截图，这些明白。

不如把问题具体化下，这样有利于探讨。
首先是条件：电机所有参数固定，仅余线径及铁芯长度。
其次优化目标：效率最大化。为什么？又看了书，后面给了额定点效率vs长度的曲线图。

先假设线径不变，只余一个铁芯长度。很简单，单变量对单目标。效率vs铁芯长度曲线，二次曲线有个拐点，在某长度下效率最高。

再具体下讨论环境是ansoft的异步电机rmxprt模块下参数优化，实现上述计算的同时开启自动选线规功能。具体到选择问题：在前面的任何长度方案下，减小线径能提高效率吗？1能2不能3非一次性问题。

若结果为1或3，请指点哪里有这方面的文章可看。若为2，讨论到此为止。谢谢各位不吝时间指教，再次拜谢！

wilsonhuo

自己想明白了，答案为3。

对异步电机任一设计方案：
1单纯减小线径增加电阻值，不是一定降低额定点效率，有可能增加。
2单纯减小线径增加电阻值，不是一定降低最大效率，有可能增加。

欢迎大家指正，是否有错。