西莫论坛研讨会第一期——电机参数对性能的影响

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或许你会有这样的经历，当你进行电机设计时，对于参数的选取很茫然；
也或许是对于已制成的样机性能不满意，需要调整电机参数时，却不知道如何下手。
电机参数，一般包括铁芯长度（或称叠厚），电枢直径，气隙长度，气隙磁密，电密，并绕根数，并联支路数，匝数等。
电机性能，一般包括电压，感应电势，电流，功率因数，电阻，主电抗，漏电抗，短路比，功率，转矩，转速，铜损耗，铁损耗，谐波含量，饱和程度，温升，效率等。
本次研讨会就是讨论和研究他们之间的关系，为电机设计，性能优化提供理论依据。

本次研讨会规则：
1、鉴于电机不同，因此参数对性能的影响可能不同，所以讨论时请指明电机种类。
2、为了维持讨论秩序，不致引起混乱，发帖时请指明是提问还是回答。
同时，若是回答他人问题，请使用“回复”或者“引用”功能。
此功能在每个楼层的左下角，解答他人问题时，直接点击该问题所在楼层的“回复”或者“引用”，并输入内容即可。
3、尽量将帖子内容描述清楚，凡是提出有效问题，或有效解答他人问题者，均有积分相送。
4、本帖讨论内容仅限电机参数对性能的影响，请勿发表题外内容，违者屏蔽或删帖。

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我先来示范一下。
提问：对于两台工频异步电机，同步转速均为1500rpm。请问额定电压空载运行时，为什么一台转速为1470rpm，另一台转速却为1455rpm呢？或者换句话说，异步电机空载额定转差率是由什么决定的？

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我先来示范一下。
提问：对于两台工频异步电机，同步转速均为1500rpm。请问额定电压空载运行时，为什么一台 ...
forlink 发表于 2010-10-21 19:33

                               
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回答：异步电机空载额定转差率，是由空载损耗决定的，也就是铁耗，机械损耗和杂散损耗。
事实上，如果假设异步电机是理想电机，也就是铁芯磁导率为无穷大，忽略机械损耗和杂散损耗时，那么空载额定转差率无限接近于0，但不等于0，空载额定转速无限接近同步速，但不等于同步速，此时电机空载额定电流为0。

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再来提问：大家都知道，一般来说，异步电机的气隙要比同步电机的小。
请问这么设计是基于哪些性能方面的考虑？

请大家不吝赐教！

biteng

提问:直线电机电感对电机响应性能的影响,在做轨迹规划时怎么加以考虑?

leiwuji

提问：永磁直流无刷电机定子的齿部磁密和轭部磁密是否越接近越好啊？

zouxiang5200

我现在做永磁无刷直流电机，我觉得最好就是举个实例，我现在研究一款电机要求如下，我们设计的时候应该注意哪些，应该如何设计？



电机要求   
技术参数：
类型：无刷轮毂式电机【外转子】
额定功率：150W以上
额定电压：24--36V
重量：1Kg   负载：70kg
转速：1500—2000转
外型尺寸：轴总长220mm
          电机长100mm
          电机直径60mm

zengxiaodong

提问：

权当抛砖引玉吧！我想在这里提出一个问题，是针对于同步电机而言的，那就是短路比对于同步电机的设计有什么影响呢？短路比不同会导致哪些重要的性能变化？

chenjinhua024

回复 4# forlink
回答：我个人认为异步电机是单励磁电机，同步电机是双励磁电机。而气隙磁阻很大，故异步电机如果气隙大的话励磁电流将很大，直接影响功率因数和效率。而同步电机可以通过直流励磁调节功率因数，故气隙比异步电机大。

leiwuji

提问：永磁直流无刷电机，外转子，要做成正弦波，绕组要怎么绕？

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提问：永磁直流无刷电机定子的齿部磁密和轭部磁密是否越接近越好啊？
leiwuji 发表于 2010-10-21 19:37

                               
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回答：一般齿部磁密比轭部要大，这个是有依据的。
铁耗与磁密平方，和重量成正比。因为齿部重量较轻，所以可以设计的磁密高一点。
而轭部较重，所以设计的磁密低一点。

标准答案

哈哈队长笔误了，不是“一般齿部磁密比轭部要小”，而是要大！

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提问：

权当抛砖引玉吧！我想在这里提出一个问题，是针对于同步电机而言的，那就是短路比对于同步电机的 ...
zengxiaodong 发表于 2010-10-21 19:42

                               
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试着回答：
短路比等于直轴稳态电抗（不饱和值）倒数。因此，与其说短路比不同对同步电机有什么影响，不如说是直轴电抗对同步电机有什么影响。短路比大，则直轴电抗小，则电压调整率小，电机稳定性能好，但是此时要求气隙大，需要较大的励磁磁势，转子用铜增加，电机成本高。当然短路比也不能过分大，否则直轴电抗太小，短路电流会大到无法承受的地步！

yeliezhen

回答：气隙合理的选取对最大转矩，起动转矩，空载电流，功率因数等这些参数有影响，而同步电机是要求高效率电机，所以气隙值选取要小一点

zengxiaodong

再来提问：大家都知道，一般来说，异步电机的气隙要比同步电机的小。
请问这么设计是基于哪些性能方面的考 ...
forlink 发表于 2010-10-21 19:34

                               
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    异步电机是需要激磁的，因此功率因数总是滞后的。而气隙越小则意味着激磁电流越小，当然功率因数也就会越高，然而气隙太小也会导致很多问题，最主要的是机械可靠性问题，还有谐波磁场不能被充分过滤，由此引起损耗、噪声、起动转矩和最大转矩减小等，因此异步电机的气隙是在避免上述不利情况下尽可能小。
这里面还有一个问题，那就是电枢反应的问题，因为异步电机的转子可以自动对于定子的电枢反应磁场进行抵消，就像加装了补偿绕组的直流或者同步电机一样，这一重要而且显著的优点可以使得异步电机几乎完全不用考虑电枢反应问题。
反之，对于同步电机或者直流电机来说，电枢反应是一个令人十分头疼的问题，事实上也从根本上严重影响着这类电机的设计参数！上面我提到的“短路比”问题与此有关，要尽量削弱电枢反应，必然要求采用尽量大的气隙，由此带来励磁成本的大幅度增加，这是一对很令人遗憾的矛盾！

chenjinhua024

回答：一般齿部磁密比轭部要大，这个是有依据的。
铁耗与磁密平方，和重量成正比。因为齿部重量较轻，所 ...
forlink 发表于 2010-10-21 19:43

                               
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个人感觉两极电机正好相反。

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我也来抛砖引玉。
提问：下面这个问题是陈世坤《电机设计》第二版第四章的复习思考题，觉得很有意思，拿来和大家一起分析讨论一下。
槽数越多，为什么每相漏抗越小，试从物理概念上进行说明。

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再来一个。
提问：如果设计的电机，漏抗太大，欲使之下降，改变那些设计参数，最为有效？

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个人感觉两极电机正好相反。
chenjinhua024 发表于 2010-10-21 20:02

                               
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哦，兄弟有高见？愿闻其详！

zengxiaodong

我也来抛砖引玉。
提问：下面这个问题是陈世坤《电机设计》第二版第四章的复习思考题，觉得很有意思，拿来 ...
forlink 发表于 2010-10-21 20:03

                               
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    这个不用看公式，直接画出磁力线分布就一目了然了，槽数越多说明槽距越小，则相邻齿的磁力线方向和疏密相差很小，自然磁力线就不会从槽中抄近路通过了，也就是槽漏抗减小！