直线异步电机手册 .doc

1、第一章 概论11-1扁平型直线异步电机的结构11.2直线电机的简单工作原理21.3 直线电机的主要优缺点6第二章 直线电机的气隙磁场72-1 概述72-2 不考虑边缘效应是的空载气隙磁场72-3第一类横向边端效应92-4 第一类纵向边端效应92-5第二类横向边缘效应的物理描述102-6 第二类纵向边端效应的物理描述10第三章 直线电机中几种常见的绕组型式113-1 概述11第五章 非磁性次级直线电机的设计115-1 主要尺寸的确定125-2初级绕组与冲片的初步设计155-3磁路计算175-4 参数计算185-6 电磁设计公式及计算实例23第九章 钢次级直线电机32第十章 管型直线电机41第一章

2、 概论直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的电力传动装置。直线电机可以看作是由旋转电机演变来的，与旋转电机相对应，直线电机可以分为直线异步电机、直线同步电机、直线直流电机及特种直线电机（例如直线步进电机）四类。本书将讨论直线异步电机。直线异步电机按其结构形式不同，可分为扁平型、管型和圆盘型。1-1扁平型直线异步电机的结构 为了说明由旋转电机转变为直线电机的演变过程，先扼要的介绍一下旋转电机的结构。它由固定不动的定子、可以自由转动的庄子以及介于两者之间的气隙三部分组成。定子的主体是铁心和三相交流绕组。铁心用硅钢片叠成，在内圆上开有均匀分布的槽，而三相交流绕组嵌至于槽中。转子有鼠笼型、线绕

3、行和实心型三种型式，最常见的是鼠笼型，它由铁心和鼠笼绕组构成。铁心一般也是由硅钢片叠成，在外圆上开有均匀分布槽，槽中安放铜条或注入铝条，在铁心两端用铜环或铸铝环把所有导条短接起来，形成鼠笼绕组。定、转子之间的气隙是为了不使定、转子相擦而必须存在的，在保证机械上运转可靠的条件下，气隙应尽可能小，以便减小所需的磁化电流而提高点击的效率和功率因数。现在设想把旋转电机研径向剖开，并将电机的圆周展开成直线，就得到了由旋转电机演变而来的最原始的扁平型直线电机。由定子演变而来的一侧叫做初级或是原边，由转子演变而来的一侧叫做次级或副边。直线电机的运动方式不限于初级是固定的，有时也可以固定次级而运动初级。当初级

4、固定而次级运动时，称为动次级，反之则称为动初级。直线电机的初级和次级等长在实际中是行不通的。因为初级和次级要做相对运动，假定在开始运动时，初、次级正好对齐，那么在运动过程中，初、次级之间的耦合部分越来越少，影响了正常的运行。因此在实用上必须把初、次级做成长短不等，而使长的那一级有足够的长度，以保证在所需行程范围内，初、次级保持不变的耦合。在直线电机制造上，既可以做成短初级，又可以做成短次级，由于短初级的制造成本和费用均比段次级的低得多，因此一般常用短初级，而只有在特殊情况下才采用短次级。单边型直线电机的一个显著的特点，就是在初、次级之间作用者很大的法向磁拉力，在大多数情况下，这种磁拉力是不希望

5、存在的。如果在次级两边上都加上初级，那就能是两边的法向磁拉力相互抵消，也就是使次级上受到的法向合力为零，这种结构称为双边形。1. 初级直线电机的初级相当于旋转电机的定子沿圆周方向展开。初级铁心也有硅钢片叠成，表面开有槽，三相交流绕组嵌置于槽内。但是直线电机的初级与旋转电机的初级由一个很大的差别。旋转电机的定子铁心个绕组沿着圆周方向是到处连续的，而直线电机的则是开断的，形成了两个端部边缘，铁心和绕组无法从一端直接连接到另一端。铁心和绕组的开断将对电机的磁场有一定的影响，即所谓的边端效应。2. 次级直线电机的次级相当于旋转电机的转子沿圆周方向展开。与鼠笼转子相对应的是栅形次级。它是在钢板上开槽，槽

6、中放入铜条或铝条，然后用铜带或铝带在两侧端部端接而成。栅形直线电机的性能较好，但是由于结构和工艺较复杂，因此在短初级直线电机中很少使用。在短初级直线电机中常用的直线电机有三种。第一种是整块钢板，称为钢次级或磁性次级。这时钢既起导磁作用，又起导电作用，但是由于钢的电阻率较大，故钢次级的电磁性能较差。第二种为钢板上复合一层铜板（或铝板），称为钢（铜铝）复合次级。在复合次级中，钢主要用来导磁，而导电主要靠铜或铝。第三种是单纯的铜板（或铝板），称为铜（铝）次级或非磁性次级。这种刺激一般用于双边型电机中，使用时必须使一边的N极对准另一边的S极，从而使非磁性次级中磁通路径最短。3. 气隙直线电机气隙通常比

7、旋转电机的大得多，主要是为了保证在长距离运动中，初、次极不至于相擦。对于复合次级或铜（铝）次级来说，还要引入电磁气隙的概念。由于铜或铝等非导磁材料的导磁性能和空气相同，故在磁场和磁路计算时，铜板或铝板的厚度要归并到气隙之中，这个总的气隙称为电磁气隙。1.2直线电机的简单工作原理直线电机不仅在结构上相当于是从旋转电机演变而来的，而且其工作原理也与旋转电机相似。遵循电机学的基本工作原理，现在将以直线感应电机为例，从旋转电机的工作原理出发，引申出直线电机的基本原理。旋转电机的基本工作原理图3.3表示了一台简单的二极旋转电机。图中线圈AX、BY、CZ为定子A、B、C三相绕组。当在其中通入三相对称正弦电

8、流后，便在气隙中产生了一个磁场，这个磁场可以看成沿气隙圆周呈正弦分布。当A相电流达到最大时，B和C相电流都为负的最大值的1/2，这时磁场波幅处于A相绕组轴线上，如图3-3a）所示。经过时间（其中为电流角频率）后，B相电流达到最大值，这时A和C相电流都为负的最大值的1/2，而磁场波幅处于B相绕组轴线上，如图3-3b）所示。经过时间后，C相电流达到最大值，这时A和B相电流都为负的最大值的1/2，而磁场波幅处于C相绕组轴线上，如图3-3c）所示。由此可见，电流随时间变化，磁场波幅就按A、B、C相序沿圆周旋转。电流变化一个周期，磁场就转过一对极。这种磁场就叫做圆周磁场，它的旋转速度称为同步转速，用（r

9、/min）表示，它与电流的频率(Hz)成正比，而与电机对数成反比，如下式表示： （1-1）图3-3 旋转电机的旋转磁场 a） b） c）如果用（m/s）表示在定子内圆表面上磁场运动的线速度，则有 （1-2）式中为极距（m）。 图 3-4 旋转电机的基本工作原理 1定子 2转子3磁场方向通过图3-4可说明旋转磁场对转子的作用，为了简单起见，笼型转子只画出了两根导条。当气隙中旋转磁场以同步转速旋转时，该磁场就会切割转子导条，而在其中感应出电动势。电动势的方向可按右手定则确定，示于图中转子导条上。由于转子导条是通过端环短接的，因此在感应电动势的作用下，便在转子导条中产生电流。当不考虑电动势和电流的相

10、位差时，电流的方向即是电动势的方向。这个转子电流与气隙磁场相互作用便产生切向电磁力F。电磁力的方向可以按左手定则确定。由于转子是圆柱体，故转子上每根导条的切向电磁力乘上转子半径，全部加起来即为促使转子旋转的电磁转矩。由此可以看出，转子旋转的方向与旋转磁场的转向是一致的。转子的转速用表示。在电机运行状态下，转子转速总要比同步转速低一些，因为一旦，转子和旋转磁场相对静止，转子导条不切割磁场，于是感应电动势为零，不能产生电流和电磁转矩。转速与同步转速的差值经常用转差率来表示，即 （1-3）以上就是一般旋转电机的基本工作原理。直线电机的基本工作原理将图3-4所示的旋转电机在顶上沿径剖开，并将圆周拉直，

11、便成了图3-5所示的直线电机。在这台直线电机的三相绕组通入三相对称电流后，也会产生气隙磁场。当不考虑由于铁心两端开断而引起的纵向边端效应时，这个气隙磁场的分布情况与旋转电机的相似，即可看成延展开的直线方向呈正弦分布。当三相电流随时间变化时，气隙磁场将按A、B、C相序沿直线移动。这个原理与旋转电机的相似，两者的差异是：这个磁场是平移的，而不是旋转的，因此称为行波磁场。显然，行波磁场的移动速度与旋转磁场定子内圆表面上的线速度是一样的，即为（m/s），称为同步转速，且 （3-4）再来看行波磁场的作用。假定次级为栅形磁极，图3-5中仅画出了其中的一根导条。次级导条在行波磁场切割下，将产生感应电动势并产

12、生电流。而所有导条的电流和气隙磁场相互作用便产生电磁推力。在这个电磁推力的作用下，如果初级是固定不变的，那么，次级就顺着行波磁场运动的方向做直线运动。若次级移动的速度用表示，转差率用表示，则有 图3-5 直线电机的基本工作原理 1初级 2次级 3行波磁场 （3-5）在电机运行状态下，在0与1之间。上述就是直线电机的基本工作原理。应该指出，直线电机的次级大多采用金属板或复合金属板，因此并不存在明显的导条。但在分析时，不妨把整块看作是无限多的导条并列安置，这样仍可以应用上述原理进行讨论。我们知道，旋转电机通过对换任意两相的电源线，可以实现反向运转。这是因为三相绕组的相序相反了，旋转磁场的转向也随之

13、反了，使转子转向跟着反过来。同样，直线电机对换任意两相之后，运动方向也会反过来，根据这一原理，可使直线电机做往复直线运动。1.3 直线电机的主要优缺点直线电机的特点在于它能直接产生直线运动，不在需要中间的传动装置把旋转电机所产生的旋转运动转换为直线运动。在需要具有直线运动的使用场合，这一特点表现为直线电机的主要优点。 直线电机可以省去中间传动装置，其意义不仅在于简化了装置的机构，保证了运行的可靠性，还在于有可能做到运动时无机械接触，使传动零部件无磨损，并可大大减小机械磨损。直线电机的初级和初级结构都很简单，特别是次级，它有时可以借用装置电机的设备本体的一部分，或者它的本体就是电机运行的轨道。由

14、于结构简单，一般来说，直线电机的散热效果也较好。特别是常用扁平型短初级直线电机，初级的铁心和绕组端部直接暴露在空气中，同时次级很长，具有很大的散热面，热量很容易散发掉，所以这一类直线电机的热负荷率可以取得较高，并且不需要附加的冷却装置。另外，直线电机运行时，它的零部件和传动装置不像旋转电机那样会受到离心力的作用，因此他的直线速度不像旋转电机的圆周速度那样需要加以限制。当然直线电机也存在着不足之处。由于他的电磁气隙和极距的比值通常较大，所需要的磁化电流也较大；由于初级铁心两端开断，将产生纵向边端效应。以上两个原因，使得直线电机的效率和功率因数不同容量的旋转电机要低。从整个装置来看，由于采用直线电

15、机后可以省去中间传动装置，因此系统的效率有时可以比采用旋转电机的高。此外，直线电机在使用时，有时会受到电压波动的影响，当电源电压有波动时，启动推力变化很大，因此需要电源电压比较稳定。直线电机的运行速度范围往往也受到电击极距的限制。当电源频率一定时，电机的运行速度在很大的程度上取决于电机的极距，由于结构和工艺上的缘故，极距不能太大，也不能过小，所以它的速度范围也被限制在某一合适的范围内。对于动初级的直线电机，当速度较高或行程较长时，馈电也比较复杂。第二章 直线电机的气隙磁场2-1 概述直线电机和旋转有相似之处，即当直线电机的初级绕组通过三相对称交流电后，便会在气隙中产生于旋转磁场相类似的沿直线方

16、向移动的行波磁场，次级在此磁场的作用下将产生定向的直线运动。但是直线电机又与旋转电机有所不同，因为前者的铁心不想后者那样具有闭合圆环的形状，而是长直的、两端开断的铁心。由于铁心及安放位置在其槽中的绕组在两端不连续所以各相之间互感就不相等，即使在初级绕组上三相对称的交流电压，在各项绕组中也将产生不对称的电流。利用对称分量法可以把他们分解成顺序、逆序和零序电流。对应这三种电流将有三类磁场，及顺序正向行波磁场，逆序反向行波磁场和零序脉振磁场的效应。后两类磁场在次级运行过程中将产生阻力的增加附加损耗。退一步讲，即使采取一些施加措施，使三项电流对称，而直线电机由于铁心开断仍然会产生相对于初级不移动的脉振

17、磁场。上述由于铁心开断而在气隙中出现脉振磁场和反响行波磁场的效应，不论是否考虑次级的反作用，都是存在的，我们称之为第一类纵向边端效应，所谓纵向，是指磁场移动的方向。另一方面，当短初级直线电机的次级运动时，在初级的进入端和离开端还会产生磁场畸变，这是由于次级导体板中的涡流使进入端的磁场削弱、离开端的磁场加强所致。这种类型的磁场畸变称为第二类纵向边端效应。此外，在扁平型的直线电机中，当电磁气隙与初级铁心宽度的比值较大，而次级铁心宽度又等于初级铁心宽度时，则无论是否存在次级的反作用，都必须考虑横向边缘处磁场的削弱。这种效应称为第一类横向边端效应。对于一般电机电机气隙与初级铁心宽度的比值比较小，次级宽

18、度又大于初级铁心宽度，第一类横向边端效应可不必考虑，当存在次级板的的反作用时，横向磁场的分布还受到次级导体板宽度及其电导率的影响，此时的横向磁场分布的不对称第二横向边缘效应。直线电机的特性计算方法和设计方法都与纵向和横向边端效应的分析研究密切相关，而纵向和横向边缘的分析研究密切相关，而纵向和横向边缘效应的定量计算又需借助于气隙磁场的研究。2-2 不考虑边缘效应是的空载气隙磁场当不考虑纵向和横向边端效应时，直线电机的空载气隙磁场如图2-1所示。它与旋转电机沿径向剖开、并将圆周拉之后的气隙磁场相同。该图表示在气隙的两侧分别有一个每极具有三个槽的初级，在槽中安放了三相绕组，并指明了每一瞬时在一对极范

19、围内的电流分布及对应的气隙磁通密度分布。由于不考虑横向边缘效应，气隙磁场沿着Y方向（即进入纸面方向）的磁场分布是均匀的，因此是一个二维场。此时，磁通密度沿Y轴方向的分量By和磁场强度沿Y轴方向的分量Hy均为零，即=0，Hy=0。由于不考虑纵向边缘效应，因此也不考虑气隙中的脉振磁场和反向行波磁场。如果象旋转电机一样，用无槽口的等效气隙来代替实际气隙，即用气隙系数来等效槽口的影响。同时把气隙磁场沿Z轴方向的分布看做是均匀分布的，即用气隙系数来等效气隙磁场沿着Z轴分布不均匀的影响，并且忽略气隙磁场沿着X轴方向的分量。我们设想把初级的槽用铁磁材料填满而用气隙系数来等效考虑槽对于磁通密度分布不均匀的影响

20、。 （2-1）式中 为初级齿距（米）； 初级槽口宽（米）； 电磁气隙（米）。当槽被铁磁充满后，槽中的电流可以看做移至铁心的表面，形成很薄的一层面电流。这个等效面电流密度应该与槽中的电流能产生相同的行波磁动势或行波磁场，亦即电流从槽电流到面电流的这种等效代换，对于产生行波磁动势或行波磁场的功能是一样的。据此，便可导出等效面电流密度与初级绕组中相电流的关系。忽略铁心中消耗的磁动势时，气隙中行波磁动势的幅值为：式中 初级绕组相数；初级绕组每相的总串联匝数，当两边的初级绕组串联时，总的串联匝数为每边的两倍；初级绕组的基波绕组系数；相电流有效值，若初级绕组并联，则相电流为每边电流的两倍；初级每边的计算极

21、对数。我们知道，对于均匀气隙而言，要得到行波磁场，必须有行波磁动势；要产生行波磁动势，则必须有行波电流密度。或新的气隙2-3第一类横向边端效应第一类横向边端效应就是空载气隙磁场沿横向分布不均匀的问题。将该效应的定量计算归结为气隙系数的计算。直线电机横向宽度磁通密度分布曲线平均值。2-4 第一类纵向边端效应1）对于偶数极，且不考虑铁心饱和，则气隙磁通密度为：式中 气隙中行波磁通密度幅值；气隙中脉振磁通密度幅值；分路磁通所对应磁导的等值距离；等效电磁气隙。2）对于奇数极，且不考虑铁心饱和，则气隙磁通密度为：式中 气隙中脉振磁通密度幅值。由和的表达式可见，在偶数极时，为了减小脉振磁通密度，只能减小或

22、增加；在奇数极时，为了减小脉振磁通密度，只能增加，此时，如减小将会使脉振磁通密度有所增加。通常，当极数大于或等于6时，脉振磁通密度幅值相比可以忽略不计，当极数小于6时，为了减小第一类纵向边端效应，可以在电机的两端装置补偿元件。2-5第二类横向边缘效应的物理描述将次级板放入气隙磁场中，在行波磁场作用下，次级导体板中便会感应电动势，并产生电流。假定次级导体板沿横向伸出铁心部分，即横向端部，使用超导材料构成的，则它的端部效应为零，这意味着刺激导体版进在铁心叠厚范围内有电阻。在有效宽度范围内电流分布是平行的，而只有Y轴方向的分量。对应于这样的电流分布，合成气隙磁密沿横向分布，在不存在端部电阻的情况下，

23、次级导体板的引入，指改变合成气隙磁通密度的幅值，而不改变它的分布情况。2-6 第二类纵向边端效应的物理描述第二类纵向边端效应所产生的附加电流是电机的所好增加，功率因数降低，出力减小，特别是在高速低滑差运行的直线电机更为显著。第三章 直线电机中几种常见的绕组型式3-1 概述直线电机绕组在电气性能上要求和旋转电机定子绕组相似，即要求能承受额定电流和电压，产生近似正弦分布的磁动势，具有良好的导电性能、足够的绝缘强度、耐热性、散热能力以及一定的机械强度等。对于一般要求的直线电机，可以采用高强度聚酯漆包线作为导电材料，采用聚酯薄膜复合青壳纸作为绝缘材料。电机的初级经过嵌线、浸泡、烘干之后便称为坚固的整体

24、，以满足电气性能要求。此外，对于防潮、防腐性能要求较高的直线电机，可以把整个直线电机的初级用环氧树脂封装，以构成一个有环氧树脂密封的整体。第五章 非磁性次级直线电机的设计初级铁心的极距初级铁心的效横向宽度电负荷等效基波磁通密度的幅值输入功率初级绕组相数同步功率电磁推力同步转速电流角频率初级绕组的基波绕组系数5-1 主要尺寸的确定1.主要尺寸进行直线电机设计时，我们可以把初级铁心的极距和有效横向宽度作为主要尺寸，这是由于直线电机所能传递的电磁功率与成正比。2.电磁负荷的选择所谓电磁负荷是指额定负载下初级表面沿纵向单位长度的安培导体数，即每米的总安培数。对于双边形直线电机，电负荷是指两边之和。所谓

25、磁负荷是指气隙中等效基波磁通密度的幅值。之所以要引进这个等效基波磁通密度，是由于在直线电机中气隙磁通密度较为复杂，纵向和横向边端效应造成了磁场的畸变，为了便于比较，可以用等效气隙磁通密度来代替实际的磁通密度。在直线电机中，电负荷的选择，应视初级绕组的散热条件及运行状态而定。对于散热条件较好或间歇运行的电机，可取较大的值；对于散热条件较差或连续运行的电机，应取较小的值；通常，对于单边型间歇工作的电机可取左右，对于双变形间歇工作的电机可取左右。关于磁负荷的选择，由于直线电机的电磁气隙通常比旋转电机的要大，为了减小励磁电流，提高功率因数，通常（气隙中行波磁通密度幅值）选用较低的值。电磁气隙愈大，值愈

26、低。对于非磁性次级，可取0.1-0.35韦/米2(即1000-3500高斯)，电磁气隙小而极距大的电机，取较大的值，反之，则取较小的值。3.主要尺寸和电磁负荷的关系 输入功率同步效率最为指标。所谓同步效率，就是通过气隙传递的同步功率和输入功率的比值，即：（由式可见，愈高，表明电机单位输入功率所能产生的电磁推力愈大。由以上两式可以得到： （1）若令 （2）则 （3）式中 压降系数，在直线电机中，比值约为0.35-0.85，通常，与的比值愈大，则愈大。根据电负荷的定义，可得：（4）由上式移项可得： （5）根据每相绕组感应电动势的公式可得： （6）把式（5）及（6）带入（3），经整理得： （7）由上

27、式可见，对于一定的同步功率，和选的越大，电机的尺寸就愈小，对于电机制造来讲是经济的。但是和不能无限度的提高，因为太高，会使电机铁耗增加，功率因数下降；太高会使用铜量及电阻损耗增加，于是效率降低，发热严重。有时将及代入（5-7）式，则导出主要尺寸与电磁推力的关系如下：（8）由上式可见，在和一定的条件下，直线电机的有效面积与电磁推力是成正比的。4. 主要尺寸确定通常在设计直线电机时，用户给出以下几个条件：供电电压，供电相数，供电频率，电磁推力，运行速度，功率因数以及同步频率（低速高滑差电机）或机械效率（连续运行低滑差电机）。一般来说，一般来说我们可以根据这些条件按照下列步骤来确定电机的主要尺寸和：

28、1） 初步选取和2） 初步选取和3） 初步选取4） 计算值利用式（8），得：5） 选取或对于低速高滑差的直线电机，由于运行速度与同步速度相差较大，因此或选取不从的给定值出发。对于这类电机，在选取时，应综合考虑一下因素：值不宜选的过大，因为值过大会使单位输入功率产生的启动推力减小，也不能取得太小，因为值太小将使齿槽加工困难，初级的槽漏抗增大，同时值过分减小还使单位初级重量产生的启动推力大大减小。这些都是不合理的。通常选取的最小值，应保证品质因数。在连续运行的低滑差直线电机，则应根据在额定运行速度时的电磁效率及机械效率为尽可能大的值来选择额定运行的滑差率通常对于左右的速度，额定滑差率取0.2左右，

29、对于左右的速度，额定滑差率取0.15左右。一般来说，品质因数愈大的电机，可能取得愈小。当然，最后根据电磁效率及机械效率随滑差率变化的曲线开校核的选择是否合适。对于这类电机，或可从所选的及给定的来确定，即 （9） （10）6）选择计算极数及确定在选择计算极数时，对于低速高滑差电机，一般应使，这样这样可以不装置补偿元件；对高速低滑差电机，应尽量使，若纵向有效长度受其他条件限制，而使，则最好装置补偿元件。在计算极数初步选定后，即可利用4）、5）两项所确定的及来计算，即m（11）最后校核与的比值，使 （12）若与的比值太大或太小，还可调整计算极数，在行计算，直至合适为止。在使用上，除了以上提供的确定的

30、主要尺寸的方法外，还可以根据生产实践的经验，采用类比的方法来估算主要尺寸。5-2初级绕组与冲片的初步设计为使绕组端部安置方便，通常在直线电机中采用双层绕组。由于铁心两端开断，如果不采用补偿元件，则两端部分槽只有一个元件边，从而使计算铁心长度不实际铁心长度为短。在实际上，这样的绕组使用最普遍，为此，下面按这种双层叠绕组来说明初级绕组及冲片的初步设计方法。1. 选取每极每槽数按上一节确定的，可以初步选取，通常对于，取；，取；，取。2. 初级冲片的实际槽数根据所选定的计算极数及每极每相槽数，实际槽数可按下式计算： （13）式中 用槽数来表示的初级绕组节距3. 初级绕组有效串联匝数可以根据所选定的，及

31、来确定：4. 确定每槽的导体数可按下式计算： （15）式中 单极的边数，单边型取，双边型取；初级绕组的并联支路数（包括两边的）应该注意，通常在直线电机中，初级每边的线圈组采用串联，这是为了避免由于磁路不对称而造成各支路电流分配不均匀。对于双边型电机，初级两边绕组可串联可并联，每边串联时，为每边串联匝数的两倍；两边并联时，为每边串联的匝数。按式（15）所计算得的值如果不是偶数，因绕组是双层的，应把他取成相近的偶数，再由他倒算： （16）5. 初级绕组的选择首先根据选定的及初步确定： （17）然后选取初级电流密度，的选取范围为。初级每条并联支路的导线面积为： （18）根据初级导线的线规。当时，可选

32、用圆导线。若取根并绕，则可根据来选取线规（为裸导线直径，为包括绝缘漆的导线直径）。6. 槽形尺寸的确定对于容量不大的低压直线电机，线圈通常用圆导线绕制。这时可以采用半圆口的圆底槽或矩形槽，对于容量较大的直线电机，通常采用由扁导线编制的成型线圈，这是应采用半开口槽或开口槽。7. 冲片轭部尺寸的确定轭部的高的通常根据控制轭部磁通密度，使之小于13000高斯类确定。对于低速直线电机，轭部尺寸常由机械安装要求决定。5-3磁路计算直线电机的磁路计算与旋转电机基本相同，但要考虑其轭部磁通密度的特殊性。1） 气隙磁通 （24）2） 气隙磁通密度 （25）3） 齿磁密 （26）式中 初级铁心叠装系数，可取0.

33、934） 轭部磁通密度 （27）式中 轭的计算高度，其值为（），其中为轭的实际高度，为通风口的直径。5） 一对极的气隙磁动势 （28）式中为计算电磁气隙6） 一对极的齿磁动势 （29）式中 齿的计算长度（米） 齿的磁场强度，可根据查磁化曲线得到。7） 一对极的轭磁动势 （30）式中轭的磁场强度，可根据查磁化曲线得到；考虑轭部磁通分布不均匀的系数，在轭部部饱和时取为0.70，当轭部磁通密度较高时可从别处查找。8） 总磁动势 （31）9） 饱和系数 （32）10） 励磁电流 （33）5-4 参数计算1.初级绕组相电阻初级绕组的项电阻可以按照下式计算：（34）式中导体中由于电流分布不均匀而引入的电阻

34、增长系数，对于圆形导线的绕组可取；平均半匝长度（米）；初级绕组每相的串联匝数；并联支路数；初级绕组每条并联支路的导线面积（米2）；导线的电阻率，在75时，铝为，铜为；在115时，铝为，铜为。2.初级绕组的相漏电抗（35）式中槽漏磁导系数；谐波漏磁导系数；绕组端部漏磁导系数；齿端漏磁导系数；气隙磁场基波漏抗；关于可用下式计算：式中、节距漏抗系数、槽口、槽深漏磁导系数。关于，可按下式计算： （37）式中按下表确定：计算谐波漏磁导系数时的值0.500.06550.670.06320.840.00900.510.36730.680.05890.850.01110.520.06940.690.05440

35、.860.01260.530.07130.700.04810.870.01500.540.07330.710.03910.880.01890.550.07450.720.03250.890.02810.560.07580.730.02770.900.02790.570.07670.740.02340.910.03220.580.07760.750.01950.920.03670.590.07790.760.01620.930.04360.600.07790.770.01380.940.04720.610.07790.780.01080.950.05140.620.07700.790.00900

36、.960.05560.630.07520.800.00780.970.05920.640.07280.810.00750.980.06280.650.06950.820.00750.990.06400.660.06670.830.00781.000.0644关于可按下式计算： （38）关于可按下式计算：对于双边型： （39）对于单边型 （40）应该指出，对于两端槽中仅嵌一半导线的绕组，其槽漏抗应该有所减小，但如果，这个减小通常可以忽略。3.励磁电抗直线电机的励磁电抗可以按照与旋转电机相似的方法计算： （41）将（6）带入（41），并注意到则可得：（42）应该指出，对于两端槽中仅嵌一半导线的绕组

37、，其应该有所减小，但如果，这个减小通常可以忽略不计。4.次级导体的折算电阻如果不考虑第二类横向边端效应，次级导体版在一个极下的部分由于具有同方向电流，可以看成构成半匝和一相，因此可按照下式计算：（43）式中 次级导体版的电导率(1/欧米)； 次级导体版的厚度（米）。将折算到初级的折合系数为： 考虑到，及，则 （44）折算到初级的刺激导体版电阻是： （45）考虑到 （46）是将折算到而保持次级电阻不变的等效电导率。将式（46）代入（45）便得到： （47）5.气隙磁场基波漏电抗在直线电机中，由于电磁气隙一般比较大，因此穿出初级铁心表面的气隙磁通并不完全到达次级导体的底部（单边型直线电机），或者并

38、不完全到达次级导体版的中心（双边型直线电机）。有一小部分气隙磁通从某一磁极出来后，横向的穿过空气隙和部分导体板，返回到同一侧初级的相邻磁极。这部分气隙磁通基本上是初级绕组的一种漏磁通，虽然其中以部分匝链了次级的部分导体板，具有互感磁通的性质，但为了计算简便，仍看做漏磁通，它所对应的漏电抗为气隙磁场基波漏磁抗。根据详细的分析推导可知，该漏电抗的计算对于双边型和单边型是不同的，分别表示如下：对于双边型： （48）对于单边型： （49）6.品质因数将（42）的除以（47）的变得到品质因数 （50）由上式可见，的大小反映了历次电抗与次级导体值班折算电阻间的关系，从等值电路可知，它可以被用来衡量电机的性

39、能。但是应该注意，在中没有包括初级绕组的参数，而且在不同的滑差率下对值的要求也是不同的，因此不要单纯的追求大的值，而导致电机的其他性能指标有所下降。对于低速高滑差的电机，应根据使单位输入功率产生最大推力来选择合适的值，一般。对于连续运行的低滑差电机，应根据使运行的机械效率或电磁效率达到最大值来选择适当的值，通常。5-6 电磁设计公式及计算实例设计原始数据1)启动推力2）额定电压Y接法，3）相数4）频率5）同步速6）型式采用双边型短初级非磁性次级，两边并联，次级导体板为10mm厚的LY-12铝板。电磁负荷选择7）气隙等效基波磁通密度起动时，8）初级电负荷起动时，主要尺寸9）极距10）计算极数，采

40、用双层无补偿绕组11）同步功率起动时，12）初级铁心每边叠厚式中 假定； 假定；假定；。初级铁心与初级冲片13）初级每极每相槽数14）初级每边实际槽数式中取3，即采用整距绕组15）初级齿距16）每极等效气息磁通17）初级绕组采用双层整距绕组，节距（即1-4槽），18）初级绕组系数式中 分布系数 短距系数19）初级绕组每相串联匝数取，由于双边并联，即为每边的串联匝数。20）每槽导体数21）初级绕组导线截面积启动电流估计取初级电流密度则导线所需面积选用两根并绕，即，线规为其面积为：22）初级充片槽形如下图所示单位均为毫米。23）槽满率核算其中，为槽楔的尺寸。24）每边初级冲片纵向全长25）初级冲片

41、轭高应该指出，按计算只需已足够，现为了夹装方便，故取得较大。磁路计算26）气隙单边机械气隙，由机械加工条件及结构决定。电磁气隙式中 次级导体版的厚度27）气隙系数与等效电磁气隙28）气息磁通29）气隙磁通密度30）齿磁通密度31）轭计算高度32）轭部磁通密度33）气隙磁动势34）齿磁动势其中，35）轭部磁动势其中，为轭部不饱和时轭部磁通密度分布不均匀系数，轭部饱和时刻查表36）总磁动势37）饱和系数38）励磁电流等值电路参数39）初级绕组端部长度40）初级绕组的平均半匝长41）初级绕组每相电阻42）励磁电抗43）气隙磁场基波漏抗44）漏磁导系数（1）槽漏磁导系数（2）齿端漏磁导系数（3）绕组端部漏磁导系数（4）谐波漏磁导系数45）初级绕组漏抗46）等值电磁漏抗及电磁推力等值电阻（启动时）（1）品质因数其中，是根据LY-12铝板实测的电导率。（2）（3）（4）由查表得：（5）由查表得（6）（7）（8）47）启动电流48）起动时功率因数49）启动时感应电动势校核，与第12项和第28项中试取值相符。50）起动时输入功率51）起动时电负荷52）起动时初级电流密度53）启动电磁推力54）起动时同步功率55）同步效率计算数据与实验结果比较56）启动特性比较