请教：功率、中心高相同，只改变电压，比如10KV改为6KV，重量哪个重。

张老五

现在我们假设有这样一台6KV电机，绕组的参数如下，不过考虑到计算的方便，这些数据都不是真实，回头我找几个真实数据再算也无妨。不过现在主要是为了说明问题，所以就这样算了。好在数据固然有不同，计算方法是一样的。

线规2*5，两根并绕，每个线圈18匝，我们来算一算每个线圈需要占多少槽面积。
计算下来的结果是737.56，刘老师您有空不妨也算一算，并且把您的计算过程公布一下，也好让论坛会员聆听一下您老丰富的设计经验。
按照刘老师无与伦比的理论水平，将这台电机改为10KV，这样匝数需要增加到30匝，线规则改为3*4单根以保持电流密度不变（顺便说一句，这个线规实际上不太可能会用，而且这样做实际上是不实现的），另外，导线的排列方式也作了改变，这主要也是为了计算方便，并非实际的排列方法。
这样，计算下来的结果，每个线圈占槽面积是891.51.
也就是说，每个线圈所占的面积增加了153.95，百分比是20.87%。
刘老师您解释一下，多出来的面积是如何放进原来的槽里去的？

张老五

以上的计算严格地说并不十分确切。一般来说，从绕线的工艺考虑，不太可能用3*4这样的线规，即便是10KV的电机，用两线并绕的可能性也比较大，这会造成线圈占槽面积的进一步增加。
另一方面，既然10KV的电机绝缘要明显增厚，这实际上对散热是不利的，因此有可能电流密度会有所减小，所以线圈的载截面积可能会继续增加。
怎么解决这个问题？
增加槽面积在某些规格上也许可以，但在多数情况下是不可行的。否则，铁心中的磁密会过度增加，考虑到铁磁材料的非线性特性，以及绝大多数电机的磁路设计点的位置，这会造成铁损极剧增加，功率因数明显下降，这同时又会进一步增加电流和电流密度。
所以，一种做法是改变定转子的三圆尺寸，适当增加定子冲片的内外径，在定子各部分磁密不发生过大变化的前提下，保证槽面积的增加。
考虑到国内高压电机箱式结构的比较多，铁心外圆同箱式结构之间有一定的余量，因此有可能可以保持中心高不发生变化，但重量上是会有所增加的，自然成本也会增加，价格当然就要贵了。
有时，结构上的余量不足以 满足需要，或者是紧凑型铸铁机座的电机，这样就得增加中心高了。中心高的变化影响会非常的大，重量的增加也会更加明显。

张老五

回复 33# 刘志斌


    你真的不是一般的外行，不谈了，无聊

张老五

回复 35# 刘志斌


    看帖的当然有比我强的，而且不止一个，不过可惜刘老师您不在此列
   严格的说，您未必有资格看我的贴子，不过好在我大人大量，就不跟你计较了

张老五

接35楼
当然也有更好一点的办法，那就是增加铁心。
还是以这个例子来说明。
比如，铁心加长10%，这样每个线圈的匝数就只需27匝即可，同样按这个3*4的线规和相同的绕法，每个线圈的占槽面积只需要811.25，增加了70.69，10%。
如果，考虑一下比较极端的方案，比如铁心增加25%，这样每个线圈的匝数可以降到24匝，则线圈的截面积是731，没有增加反而降了一点，在此尺寸上，如果考虑到实际的槽形的可行性，无论是绝缘性能上稍作牺牲，还是略微增加一下槽面积，都是可行的。
需要说明的是，铁心长度增加后，铁的用量基本上是成比例增加，但铜的用量实际上是减少的，所以重量仍然是增加的，但成本却有可能降低。
不过在实际上，铁心的轴向长度也是不可能无限地增加的，否则，机械加工，散热能力和风路设计都会十分困难。
所以，上述的增加铁心25%基本上只是一种假设，而不可能成为实际的设计方案。而真实的设计会是几种情况的综合。比如铁心外圆放大到允许的极限，适当增加铁心长，有些情况甚至会改变槽数。
但不管怎样，对大多数常用规格来说，10KV的重量和成本都会有所增加。

张老五

说到这里，“纯”理论派们恐怕又要说了：“既然这样，6KV电机肯定比10KV省钱，你张老五凭什么说还要看功率和转速？不管你的10KV电机如何设计，我只要把6KV的电机线规按比例关系还原，再把绝缘减薄，面积不就是小了，成本不也就低了？你张老五凭什么进技术团队，连这个都不懂（以下略去一千字）”
经过数千字的教育，“纯”理论派们总算知道这电机里面还有绝缘这码事。不过“纯”理论派就是“纯”理论派，电机里他们不知道的东西还有很多。
须知，线规也是不能无限制地放大的，否则集肤效应会降低等效截面积，增加了线规也没用。那并绕根数呢？可增加的也有限，否则这线圈没法绕。这是个工艺问题，“纯”理论派们是不屑一顾滴。那增加并联支路数呢？这也有限度，再“纯”理论，也不能把一个极下的线圈拆成两路并联吧？

张老五

所以呢，当电机功率大到一定程度时，线是不能太粗的，并绕根数是不能太多的，并联支路数是有限的，因此每相串联匝数也是不能太少的。
而且，电机大了以后，中心高也不会小，三圆尺寸也不会小，铁心磁密的裕度也比较大。
在此条件下更改电压，匝数没有必要成比例增加，但线规倒是可以成比例减小，加上磁密有裕度，增加些槽面积也是可行的。

张老五

当然，“纯”理论派们还是有高招的。
比如，有人会说，我就要设计这样一台6KV电机，槽里面很空，大不了我拿棉布多缠几圈，把槽子填满，回头我改成10KV，就是放得下，铜重就是不变，咋的？
当然，您一定要这么做，我也拦不住您，是吧？怎么做是您的自由，您高明，您圣明，您无所不能。您爱咋咋的。
您大可以设计一台200KW4极的电机中心高1米5，这样不管是220伏还是380伏还是6KV还是10KV还是13.5KV，没准铜重真的可以不变，谁知道呢？

yinduhua

因为10KV电机绝缘厚，为保证磁密10KV电机铁心内径都比6KV的小，根据功率D*D*L公式，所以同功率的10KV电机比6KV的电机重

yinduhua

因为10KV电机绝缘厚，为保证磁密10KV电机铁心内径都比6KV的小，根据功率D*D*L公式，所以同功率的10KV电机比6KV的电机重

Edwin_Sun

相同的工况下，10kV的比6kV的效率要高几个百分点吧，所以我想贵也就贵在这个上面了~

但从体积方面来讲，电机通用设计有一个比较好的原则就是保持铜耗和铁耗相同的时候，效率最高，一般定为最常用的工作点了，10kV的铜耗低一些，铁耗也会相应的低一些，此时用的铁磁材料就会多一些了，体积也就会大一些了~

这是我个人设计永磁电机的体会了，仅供参考下~

张老五

回复 45# 刘志斌


    不知道刘老师想表达啥意思？
   准备认输投降？这不符合刘老师您的性格，跟您打了这么久的交道，您的脾气我还是知道一点滴，那就是啊，刘老师您是属鸭子的，而且是老鸭汤里的鸭子，肉都烂了，嘴还是硬的。
   不过呢，不是我说你，刘老师，捏造一个别人没有说过的话再加批驳，这种手法实在是有点低级，有点无聊，有点上不了台面。比如说，我啥时候说过高压一定优或者一定劣之类的论断？还是，您非常说几句地球人都知道的永远正确的话来挽回点颜面？

张老五

做过三小时设计的人都知道，铜重是可以调整的，只有从来没有做过设计的，才会死抱住“铜重不变”这种“纯”理论不放

long98194

同意余版的意见，相同容量相同转速的情况下，只想增加线圈匝数，不增加铁心长度，很难做大，相信大家都知道磁通跟电压成正比，电压升高磁通必然升高，单调整线圈匝数很难做到。况且很多冲片考虑通用性，槽深和槽宽也不可能容易调整

张老五

回复 50# 刘志斌


    所以说你是“纯”理论派，没有半点设计经验。
   哪有电压改变不动设计的？就拿我举的那个例子来说，不动设计，绕组放得进去吗？当然，你非要整个200KW的电机1.5米中心高，非要整出个铜重不变来，那也由得你。
  “铜重不变”这类“纯”理论，放在电机学里提一下，让初学的学生们感受一下理论的神奇，也就罢了。抱住不放，还要反复强调，已经很无聊了。都谈到电机设计，说到设计方案时，还对此念念不忘，那就不单是无聊，而且是有害了。哪个老师在电机设计课上还提什么“铜重不变”，除了误人子弟，摧残幼苗，真想不出还有什么词可以用来形容。

张老五

回复 53# 刘志斌


    说你是“纯”理论派，没有半点设计经验，你还真别不服气。

   有你这么做设计的么？还匝数不变呢？你教的学生一毕业要这么设计，还不得被师傅骂到死？没准此人的前途，从此就给毁了。
   刘老师，劝你一句，别再误人子弟了，就你这么教书，都不知道已经耽误了多少好孩子。难道这还不能让你满意，想把论坛的坛友们也都给毁了？恐怕，这就如不了您老的意！

long98194

回复  long98194

“单调整线圈匝数很难做到。况且很多冲片考虑通用性，槽深和槽宽也不可能容易调整”
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刘志斌 发表于 2011-10-7 09:07

                               
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无语！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

yinduhua

回复  long98194


你可以去电机修理车间问一下，绕组改电压、改匝数  、改截面线号是经常的事！
刘志斌 发表于 2011-10-7 09:50

                               
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改线规的不少，无合适的线规，用同面积的线规代替，该匝数就得改路数，以保持电机的电磁性能不变

long98194

楼上的！只有旧货市场才会这么做，电机厂都是这样做的话那谁还敢用你们的电机呀