屏蔽电机的杂耗问题

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屏蔽电机的杂耗标么值一般为多少

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   小型屏蔽电动机的改进设计

摘要：对目前在国内销售和生产的国外某些公司的屏蔽电动机设计情况进行分析。介绍了屏蔽电动机的设计特点，讨论了国外公司屏蔽电机设计的优缺点。介绍了上海东方泵业公司的屏蔽电动机的改型设计情况。电机的定子内径与定子外径之比应选择为0.56左右。
关键词:屏蔽电动机；定子内径与外径之比；设计特点
1：如何恰当对待屏蔽电机的设计特点
屏蔽电机的定子屏蔽套损耗为：
PB=K1B2δn2δL1 D3110-11/ρ             （式1—1）
转子旋转的机械摩擦损耗为：
Pfw=k2(1+5L2/D2).(n/103)3.D52.10-5            (式1—2)
式中：
Bδ—气隙磁密
        N—同步转速
        ρ—屏蔽套材料的电阻系数
        δ—屏蔽套厚度
        L1—定子铁心长度
        D1—定子铁心内径
        K1—与铁心长度对极距的比值有关的系数，一般取0.25~0.5
        L2—转子屏蔽套长度
        D2—转子外径（D1-2×电磁间隙）
        K2—与输送介质粘度、重量有关的系数，（如水取1.15）。
从电机设计理论可知：同类型电机的D21 .L1和功率有关，如在某个功率时应为常数，即电机如D1取小值，则L1较大，即为细长型；从PB和Pfw的计算公式可知，如D1和D2取小值，则L1和L2较大时，可使PB和Pfw两项损耗值趋向于较小数值，似乎可减少总损耗而提高屏蔽电机的效率。但任何事物都是一分为二的，娇枉不能过正。定子过于细长又会产生许多弊端，不仅造成机械加工及下线等制造工艺困难，并使运行的可靠性下降。然而屏蔽泵的运行可靠性是十分重要的。
众所周知，电机设计中有A=L1/D1，即铁心长度与电枢直径（屏蔽电机为定子内径）之比。λ值大者可省材料，但制造加工工艺困难，运行的可靠性也可能要差些。而屏蔽电动机据其特点一般要取较大的λ值，比普通电动机要大些。注意到国外一些屏蔽电机设计，为了降低PB和Pfw值都采取了选用较大的λ数值。以某公司15KW/2极屏蔽电机为例，新老系列比较如表1所示。

表1   新老系列日本某公司屏蔽电机锭子内径与铁心长度比较

型号        定子
外径/ mm        定子内径
（D1）/ mm        铁心长度
（L1）/ mm        L1/D1

老系列
新系列        Φ250
Φ200        Φ145.4
Φ100.4        150
265        1.03
2.64
从表1得，定子铁心长和内径之比（L1/D1）由1倍左右提升到2.6倍左右，其目的就是为了减少PB和Pfw值，提高屏蔽电机的效率水平。
国外某公司为了追求降低PB和Pfw两相损耗值，以求提高屏蔽电机的效率，在定子外径D不变的情况下，有意减小定子内径和转子外径的数值。其结果是：虽然定子屏蔽套损耗和转子摩擦损耗下降了，但由于定转子冲片分离尺寸不合理，造成转子地域太小而转子槽开不大；或者定子地域太大而浪费了有效材料，造成转子铝耗大增而抵消了部分因PB和Pfw下降而得到的效率提高，且由于转子损耗不易散发而造成温度上升；更有甚者有可能由于转子温度过高而造成与转子外表接触的被输送介质发生气化，以致屏蔽电机不能运行。
国外某公司屏蔽电动机冲片三圆尺寸情况和东方泵业公司所使用的冲片三圆尺寸数值如表2所示

表2屏蔽电机冲片落圆尺寸比较
0.75~2.2KW       3~7.5KW       11~22KW        30~45KW
国外某公司



                 定子外径D/mm        Φ135        Φ175        Φ200        Φ250
        定子内径D1/mm        Φ75.4        Φ80.4        Φ100.4        Φ145.4
        转子外径D2/mm        Φ72.5        Φ77.4        Φ97.4        Φ141.4
        转子轴孔D3/ mm        Φ22        Φ31        Φ37        Φ52
        D1/D        0.559        0.46        0.502        0.582
东方泵业        定子外径D/mm        Φ135        Φ175        Φ210        Φ260
        定子内径D1/mm        Φ75        Φ98        Φ116        Φ150
        转子外径D2/mm        Φ72        Φ95        Φ113        Φ146
        转子轴孔D3/ mm        Φ22        Φ31        Φ38        Φ52
        D1/D        0.556        0.56        0.552        0.577
从表2可见，东方泵业公司所设计的化工泵用屏蔽电机的定子内外圆尺寸采用了国内现大量生产的基本系列Y2系列2极电机定子的内外圆尺寸，D1/D≈0.56 。而国外某公司的设计，
其D1/D的比值没有规律性，尤其是3~7.5KW段D1/D≈0.46 ，明显偏低。即转子冲片所占区域太小而致使转子槽开不大；且化工泵用2极电机要用不导磁的不锈钢做轴料，磁通不能借轴的一部分通过，受到转子轭部磁密限制，转子槽形不可能设计得太深。两者均使转子槽形不可能开大而使转子槽内电流密度偏高，转子铝耗偏高，影响温升和转差率，转速偏低而影响到泵的主要性能参数。
由此可见，过于强调为了降低定子屏蔽损耗PB和转子表面的摩擦损耗，而将转子设计成过于细长，不仅从挠性角度考虑其运行可靠性要差，而且从电机性能和泵的参数特性考虑也是不利的。
从电机设计特点来看，2极电动机的定子冲片的内外径之比在0.56左右是比较合适的。国内的基本系列电动机Y系列、Y2系列和Y3系列都采用了这一比值。这一比值情况下的各项损耗的分配比较合理。国外某些公司的2极屏蔽电机的定子冲片设计，其内径的比值大多也接近0.56这一数值；只是有些规格离这一数值较远，此时综合来看各项性能，不是太好。故公司在设计2极屏蔽电机时作了慎重的选择和考虑，采用了D1/D=0.56左右值。
综上所述，λ=L1/D1及D1/D的数值都要根据需要选择合适的数值，才能设计制造出即省材料、性能又优良、运行可靠的屏蔽电动机产品。
2：屏蔽电动机的设计情况
东方泵业公司的屏蔽电泵产品主要有化工用屏蔽泵、热水屏蔽泵和溴化锂屏蔽泵等三大类产品。其中，热水屏蔽电动机已于2002年进行过一次整顿设计。这一系列的小规格电动机遵循屏蔽电动机的设计原则：采用了合适的适当细长型铁心尺寸，电机性能和运行可靠性都尚可。而37、45、55及75KW4个规格违背了铁心适当细长的原则，采用了矮胖的铁心尺寸，其电气性能、效率及功率因数很差，发热量大，温升偏高，运行可靠性也很差，返修率很高。争对存在问题，将上述37~75KW/4极4个规格作了改型设计，把它们的铁心设计成适当的细长型，从而使这4个规格的屏蔽电机性能提高，温升降低，运行的可能性大大提高，不再发生成批返修现象。
最近，东方泵业公司设计部门又对化工屏蔽泵电机的电磁设计作了一次必要的调整设计，在分析研究国外某公司屏蔽电机产品设计的基础上，吸取了一些有用的设计思想，而不是照搬；国外某些产品过于细长、转子外径偏小、定转子及转子端环电流密度过高的设计，公司不予采纳；根据需要，确定合适的铁心尺寸等主要参数。化工用屏蔽电动机的主要尺寸与参数如表3所示。
表30.75~45KW/2极化工用屏蔽电动机设计数据
项目                0.75~2.2KW          3.0~7.5KW           11~22KW         30~45KW
定子外径/ mm        Φ135        Φ175        Φ210        Φ260
定子铁心长/ mm        60~120        120~224        212~335        250~325
定转子槽数        24/28        24/28        24/28        36/28
绕组形式        双叠        双叠        双叠        双叠
线圈跨距        1~10        1~10        1~10        1~14
槽满率/%        72~75        70~72        65~69        64~69
气隙磁密/T        04~0.44        0.44~0.46        0.52~0.54        0.47~0.48
定子电流密度/（A// mm2）        5.2~6.5        4.9~6.1        4.9~5.9        5.5~6.2
转子电流密度/（A// mm2）                3.1~4.0        4.6~5.7        4.2~4.6
效率/%        61~68        74~77        79~82.5        79.5~82.8
功率因数        0.81~0.84        0.84~0.88        0.88~9.0        0.91~0.92
转速/（r/min）        2700        2820        2850        2880
从表3上可见，本系列屏蔽电动机的设计参数一般均在比较合理的范围。而国外某些公司的产品电磁设计有的转子电流密度达到7.4 A// mm2，显然过高。
3：结束语
以上对屏蔽电动机设计的一些论点和看法，有的经实践验证，可认为是对屏蔽电动机设计比较有效的措施，但有些还有待于实践考验。再此供大家交流讨论。
参考文献
1：陈世坤.电机设计[M].北京：机械工业出版社，2000
2：马德鑫.上官继明.浅谈屏蔽式异步电动机的设计特点[J].电机技术，2001（1）：27~30
3：马德鑫.再论屏蔽式异步电动机的设计特点[J].电机技术，2004，（3）：17~20

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这几天工作太忙.一直没有时间查看回复.多谢您的帮助.这资料对我太有用了.感谢!

LJH2009

感谢分享的资料

雪夜梨花

学习了，谢谢！

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