2.2 设计技术参数

2.2.1 电磁负荷选择

电负荷 A 和气隙磁通密度 B _δ 决定了电动机的利用系数，即为电动机有效部分单位体积、单位同步转速（或额定转速）的计算视在功率，并与电动机的运行参数和性能密切相关。热负荷 AJ ₁ 是电负荷 A 与定子绕组电流密度 J ₁ 的乘积，它表征定子内圆周单位面积上绕组电阻损耗（铜耗），其大小直接影响绕组的用铜量及绕组温升。 A 、 B _δ 及 AJ ₁ 的取值，都是电动机电路（绕组）设计的重要参量。

电磁负荷选择要点：

（1）电动机输出功率一定时，提高电磁负荷可缩小电动机体积和节约有效材料；

（2）选择较高的 B _δ ，定子铁心损耗增加，而定子绕组的铜耗可能降低；

（3）选取较高的 A 或 J ₁ ，绕组铜耗增加；

（4）励磁电流标幺值 ，若选用较高的 B _δ 或降低 A 值，使 上升，cos φ 降低；

（5）漏抗标幺值 x ^* ∝ A/B _δ ，当 B _δ 较高或 A 较低时， x ^* 减小，电动机起动转矩及过载能力提高，但电动机起动电流增大。

小型三相异步电动机电磁负荷和热负荷的控制值见表2-7和表2-8。

定子电流密度的取值与绝缘等级有关，当绝缘等级为B级时，定子电流密度一般在3.5～6.5A/mm ² 范围，采用F级绝缘时可适当提高。根据经验通常推荐“定子电流密度：导条电流密度：端环电流密度≈4:2:1.65”左右。

2.2.2 主要尺寸

1.定转子铁心的主要尺寸 机座中心高及相应定子铁心外径 D ₁ 对应关系见表2-9。

定子铁心外径不仅是电磁设计而且是结构设计的重要参数，它不仅关系材料使用（硅钢片的合理套裁等）经济性而且还关系电动机性能。在电磁设计时，当定子铁心外径确定后，其他相关尺寸即容易确定。当采用类比法设计时，通常都是先按表2-9数值选定。

定子冲片内、外径见表2-10。 K _D = D _i1 / D ₁ 。2极， K _D =0.528～0.577；4极， K _D =0.604～0.678；6极， K _D =0.645～0.730；8极， K _D =0.65～0.754；10极， K _D =0.75～0.754。

转子内径及转轴铁心档直径，它关系转轴的强度，在不进行机械计算时，参照表2-11的经验数值选择。

2.主要尺寸比选择 定子有效长度与极距之比 称为主要尺寸比。当电动机有效部分体积不变时， λ 值较大的电动机细长，反之则较粗短。 λ 值的大小对电动机的技术经济性能有明显的影响。 λ 值选择要点：

（1）要求转动惯量小，经常正、反转的电动机， λ 值应较大；

（2）在合理选值范围内， λ 值较大的电动机，绕组端部用铜量及端盖等结构件的材料用量较少，电动机较轻；

（3） λ 值较大的电动机，绕组端部铜耗及端部漏抗减少；线圈匝数较少，减少了线圈加工工时和绝缘材料用量；

（4） λ 值较大时，通风冷却条件变坏，转子刚度可能较差。因铁心冲片数量增加，从而增加了冲片冲剪、铁心叠压和下线的工时。

高速电动机的转子直径受材料强度限制，其 λ 值较大，可达3～4，而中小型异步电动机的 λ 值，一般为0.5～3.0。Y系列电动机 λ 值范围见表2-12。

3.气隙 异步电动机一般选用较小气隙 δ 以降低空载电流和提高功率因数。但 δ 过小时，除了影响机械可靠性外，还会使谐波漏抗增大，导致起动转矩和过载能力下降，附加损耗增加，从而造成较高温升和噪声。

气隙 δ 的大小基本上取决于定子内径、轴的直径、两轴承间转轴长度和电动机的转速。小型异步电动机常用气隙长度见表2-13。

2.2.3 定、转子冲片槽形

定、转子冲片槽形选择的要点：

（1）使槽有足够的截面积，以保证槽内导体电密在一定范围内；

（2）有足够的齿宽和轭高，使铁心齿、轭部磁通密度不致过高。考虑机械强度或工艺限制，轭高和齿根宽度不宜过小。

（3）符合下线工艺要求，槽满率不能太高。对63～71机座，槽满率控制在70%左右；对80～160机座，槽满率原则上控制在78%左右，但不超过80%；对180～355机座，槽满率基本上控制在80%以内。

定、转子槽形选择见表2-14和表2-15。

2.2.4 定、转子槽数选择和槽配合

1.定子槽数选择 选择定子槽数 Q ₁ 时应考虑：

（1）为减少谐波磁动势，除极数较多或在系列设计中两种极数冲片通用的情况外，每极每相槽数 q ₁ 一般取为整数。当采用分数槽绕组时，则 q ₁ ≠整数。

（2）为降低杂散损耗及提高功率因数，应选用较多的槽数。但槽数增多时，将增加槽绝缘，降低槽利用率，并增加线圈制造及嵌线工时。

一般异步电动机 q ₁ 为2～6，功率小、极数多时取较小值，对功率较大的2极电动机 q ₁ 可达7～9。

2.转子槽数选择和槽配合 （ Q ₁ / Q ₂ ）当确定了定子槽数 Q ₁ 后，笼型转子的槽数 Q ₂ 将受到 Q ₁ 的制约， Q ₁ 和 Q ₂ 有一个适当的配合。转子槽数 Q ₂ 应与定子槽数配合确定，定、转子槽配合的选择应使电动机能正常起动，“转矩-转速”特性平滑，起动及运转时无显著振动，电磁噪声、杂散损耗较小。应避免选择表2-16所列会产生同步附加转矩及电磁振动噪声的槽配合。表中由定子、转子一阶齿谐波作用产生的同步附加转矩及定子、转子一阶齿谐波次数相差为1或2（指 i =1，2）时产生的振动噪声最为严重，一般不能采用，其他一些槽配合如能采取适当措施，例如，选用合适的绕组节距、包含较少谐波成分的绕组、转子斜槽、较大气隙长度等，经过实践验证，符合要求者仍可采用。

异步电动机采用少槽-近槽配合，即转子槽数接近且少于定子槽数，可减少齿谐波磁通在铁心齿中产生的脉振损耗和在斜槽笼型铸铝转子导条间的横向电流损耗，因此，对降低杂散损耗和温升比较有利。但少槽-近槽配合容易产生电磁振动和噪声，也可能会产生同步附加转矩。

三相笼型异步电动机推荐的槽配合见表2-17。

YE3系列三相异步电动机的定转子槽配合见表2-18。

理论分析和实践表明，若 Q ₁ / Q ₂ 配合不当将使电动机的性能变坏，甚至不能运行，因此槽配合的选择都是按经验选择。

槽配合选择往往都是采用成熟的推荐值，为此本书介绍世界各国一些槽配合经验推荐值见表2-19～表2-31，供设计时参考。

3.槽斜度 电动机的负载噪声主要是电磁噪声，电磁噪声的产生与槽配合和槽斜度有很大关系。根据电磁噪声产生的原理，电磁噪声的大小主要与定转子谐波磁场相互作用产生的力波阶次和幅值有关。在铸铝转子中普遍采用斜槽，其主要目的是削弱定转子的齿谐波磁场，从而降低由这些谐波磁场引起的谐波转矩、电磁噪声和附加损耗。斜槽度的大小是否合适，对斜槽效果影响非常显著。所谓斜槽度（ sk ）是指从转子表面沿圆周方向，转子导条所斜长度 b _sk 与定子齿距 t ₁ 的比值，即 。

小型三相异步电动机通过选用合适的槽配合和槽斜度取得了明显的效果，见表2-32。