电机设计禁忌.docx
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电机设计禁忌
電機設計禁忌手冊
1線圈電流密度不宜過大或過小:
電機線圈具有一定的電阻.當電流通過線圈時就產生損耗.繞組溫升高,電機設計希望減小電阻,以減小損耗,提高效率.加粗線徑,降低電流密度可以減電阻,但會線圈材料用量增加.由於槽面積的加大,引起鐵心磁密增加,使電機的勵磁電流和鐵損增加.通常感應電機j取3~7A/mm²（槽面積大也就是芯片設計時鐵心槽孔大）
2.電機鐵心的磁通密度不宜過高或過低.當鐵心材料,頻率和硅鋼片厚度一定時鐵損決定于磁通密度Ø的大小,磁通密度過高使鐵損增加,電機效率降低,鐵心發熱使電機溫升增高.並由于勵磁安匝增加電機功率因數降低,所以鐵心的磁通密度不宜過高,盡量避免用在磁化曲線的過飽和段,磁密過低則使電機材料用量增加,成本提高.芯片齒部窄,磁密高即槽入線的空位大也就是鐵心槽孔大反之.
3.電機槽滿率不宜過高或過低.一般取75~85%槽滿率低電機運行時導線在槽內松動.易損傷絕緣.此外槽內空隙多,由于空气導熱差,影響線圈的散熱使電機溫升增高.
4.電機槽形的設計盡可能選用平行齒梯形槽並槽形邊緣不要有尖角,盡量用圓底槽,由於圓槽鑄鋁時填充好,並做模方便.定子芯片嵌線容易.
5.電機槽口寬度不宜過大,槽口太大使气隙磁通分布不均,齒諧波增大附加損耗增加,通常約3.5mm,太小入線困難,
6.定子槽數不要太多或太小.異步電機定子槽數多,磁勢,電勢波形好,附加損耗小,電機效率高槽數多還使線圈和鐵心的接觸面積增加,線圈散熱好,溫升低.性能好但制作工藝困難.成本高
7.異步電機气隙大,磁阻大,勵磁安匝數多,使電機勵磁電流增大,電機功率因數降低,但气隙大使諧波磁場減弱,電機附加損耗降低,气隙太小易引起定轉子掃膛,以及由于附加損耗增加而使電機效率降低.
8.異步電機轉子扭斜可以使轉子導條沿軸向的諧波電勢相位不同而被削弱,從而減少了附加同步轉矩,及附加異步轉矩,降低電機附加損耗,提高效率,降低噪音,振動.
9.單層繞組不要用于容量較大的電機,容量較小的電機不要雙層繞組.
10大電機不宜用鋁合金做支架由于剛度,強度差些
11.轉軸上盡量避免用不同寬的鍵槽（即介子槽）軸芯二級位應倒圓角.
12電機兩端都用滾動軸承時軸向不要卡死.因為電機運行時轉軸的散熱比定子支架差,溫升高些,轉軸的熱膨漲要大于定子部件,和支架,機座.轉軸就不能自由膨脹,所以一般加波浪介子加啤令蓋.
13.轉軸和轉子芯片配合的長度不要太長.（軸芯中間部分可以縮小解決）
14.帶滾動軸承結構的不要使電機轉子產生軸向竄動.（所以啤令內加波浪介子）滑動軸承的在轉子前端加彎介子手提吸塵機的不帶彎介子是前端是E介子結構虛位控制很小0.1~0.4mm
15.電機的定,轉子鐵心不要錯位,錯位不利的原因a:
錯位相當于空气隙有效面積減小,勵磁電流增大,功率因數降低.,還使定子電流大定子銅損大,效率低.溫升高.B:
轉子受到一個軸向力加快軸承磨損.增大電機的噪音和振動.（但有些成品運行向前端一個方向常常磨一端軸承此時故意錯位）c:
影響電機的正常通風.
16.注意異步電機轉子鑄鋁品質（可用硫酸化解芯片看）
17.引線不要過細如果過細的引線容易絕緣老化通常導體電流密度取4~6A/mm²小電機取大值.大電機取小值.
18.電機起動電流一般是額定電流的6倍左右,所以不要頻繁起動,堵轉的電流菲士通常是額定電流的2.5~3倍.電流菲士需200%的電流才能沖斷.
19.轉子臨界轉速應大于1.2倍或小于0.8倍的額定轉速以免發生共振.
20.電機干燥時應避免溫度急劇升高.過分潮濕的繞組,應避免用通入電流的方法進行干燥.
21.定子槽楔不要高于鐵芯內圓
22.拆卸軸承入軸承應當加力于啤令內圈,不能受力啤令外圈和鋼球位.
23.多粉塵場所不要用防護式電機應用封閉式電機.（但封閉式電機不易散熱.
24.不要便電機在電源頻率過低下運行.電源電壓一定時,頻率下降使磁通增加,電機設計一般使硅鋼片工作在磁化曲線的飽和區,磁通增加使勵磁電流增加較多,功率因數下降,電機電流增大銅損增加,效率下降,頻率下降還使電機轉速下降.風量減少,散熱困難,電機溫升增高.電源頻率下降不但電機輸出功率減少,而且使各項性能變壞.額定頻率不能超過1%
25.不要使異步電機的電源電壓過高或過低電壓過低電機磁通減少,電機轉矩則與電壓平方成正比下降.造成電起動困難,電機負載不變時電機電流增加,損耗加大,溫升增高,長時間低壓運行可能使電機燒毀.
26.換向器和碳刷的摩擦噪聲.是因為a換向器表面加工精度不夠和粗糙度較差.b.碳刷和刷盒間隙過大.c碳刷彈簧彈力失效.另外換向器表面有雜物易產生火花.
电机设计禁忌手册
1.线圈电流密度不宜过大或过小:
电机线圈具有一定的电阻.当电流通过线圈时就产生损耗.绕组温升高,电机设计希望减小电阻,以减小损耗,提高效率.加粗线径,降低电流密度可以减电阻,但会线圈材料用量增加.由于槽面积的加大,引起铁心磁密增加,使电机的励磁电流和铁损增加.通常感应电机j取3~7A/mm² （槽面积大也就是芯片设计时铁心槽孔大）
2.电机铁心的磁通密度不宜过高或过低. 当铁心材料,频率和硅钢片厚度一定时铁损决定于磁通密度Ø的大小,磁通密度过高使铁损增加,电机效率降低,铁心发热使电机温升增高.并由于励磁安匝增加电机功率因子降低,所以铁心的磁通密度不宜过高,尽量避免用在磁化曲线的过饱和段,磁密过低则使电机材料用量增加,成本提高.芯片齿部窄,磁密高即槽入线的空位大也就是铁心槽孔大反之.
3.电机槽满率不宜过高或过低. 一般取75~85%槽满率低电机运行时导线在槽内松动.易损伤绝缘.此外槽内空隙多,由于空气导热差,影响线圈的散热使电机温升增高.
4.电机槽形的设计尽可能选用平行齿梯形槽并槽形边缘不要有尖角,尽量用圆底槽,由于圆槽铸铝时填充好,并做模方便.定子芯片嵌线容易.
5.电机槽口宽度不宜过大,槽口太大使气隙磁通分布不均,齿谐波增大附加损耗增加,通常约3.5mm,太小入线困难,
6.定子槽数不要太多或太小.异步电机定子槽数多,磁势,电势波形好,附加损耗小,电机效率高槽数多还使线圈和铁心的接触面积增加,线圈散热好,温升低.性能好但制作工艺困难.成本高
7.异步电机气隙大,磁阻大,励磁安匝数多,使电机励磁电流增大,电机功率因子降低,但气隙大使谐波磁场减弱,电机附加损耗降低,气隙太小易引起定转子扫膛,以及由于附加损耗增加而使电机效率降低.
8.异步电机转子扭斜可以使转子导条沿轴向的谐波电势相位不同而被削弱,从而减少了附加同步转矩,及附加异步转矩,降低电机附加损耗,提高效率,降低噪音,振动.
9.单层绕组不要用于容量较大的电机,容量较小的电机不要双层绕组.
10大电机不宜用铝合金做支架由于刚度,强度差些
11.转轴上尽量避免用不同宽的键槽（即介子槽）轴芯二级位应倒圆角.
12电机两端都用滚动轴承时轴向不要卡死.因为电机运行时转轴的散热比定子支架差,温升高些,转轴的热膨涨要大于定子部件,和支架,机座.转轴就不能自由膨胀,所以一般加波浪介子加啤令盖.
13.转轴和转子芯片配合的长度不要太长.（轴芯中间部分可以缩小解决）
14.带滚动轴承结构的不要使电机转子产生轴向窜动.（所以啤令内加波浪介子）滑动轴承的在转子前端加弯介子手提吸尘机的不带弯介子是前端是E介子结构虚位控制很小0.1~0.4mm
15.电机的定,转子铁心不要错位,错位不利的原因a:
错位相当于空气隙有效面积减小,励磁电流增大,功率因子降低.,还使定子电流大定子铜损大,效率低.温升高.B:
转子受到一个轴向力加快轴承磨损.增大电机的噪音和振动.（但有些成品运行向前端一个方向常常磨一端轴承此时故意错位）c:
影响电机的正常通风.
16.注意异步电机转子铸铝质量（可用硫酸化解芯片看）
17.引线不要过细如果过细的引线容易绝缘老化通常导体电流密度取4~6A/mm²小电机取大值.大电机取小值.
18.电机起动电流一般是额定电流的6倍左右,所以不要频繁起动,堵转的电流菲士通常是额定电流的2.5~3倍.电流菲士需200%的电流才能冲断.
19.转子临界转速应大于1.2倍或小于0.8倍的额定转速以免发生共振.
20.电机干燥时应避免温度急剧升高.过分潮湿的绕组,应避免用通入电流的方法进行干燥.
21.定子槽楔不要高于铁芯内圆
22.拆卸轴承入轴承应当加力于啤令内圈,不能受力啤令外圈和钢球位.
23.多粉尘场所不要用防护式电机应用封闭式电机.（但封闭式电机不易散热.
24.不要便电机在电源频率过低下运行.电源电压一定时,频率下降使磁通增加,电机设计一般使硅钢片工作在磁化曲线的饱和区,磁通增加使励磁电流增加较多,功率因子下降,电机电流增大铜损增加,效率下降,频率下降还使电机转速下降.风量减少,散热困难,电机温升增高.电源频率下降不但电机输出功率减少,而且使各项性能变坏.额定频率不能超过1%
25.不要使异步电机的电源电压过高或过低 电压过低电机磁通减少,电机转矩则与电压平方成正比下降.造成电起动困难,电机负载不变时电机电流增加,损耗加大,温升增高,长时间低压运行可能使电机烧毁.
26.换向器和碳刷的摩擦噪声.是因为a换向器表面加工精度不够和粗糙度较差.b.碳刷和刷盒间隙过大.c碳刷弹簧弹力失效.另外换向器表面有杂物易产生火花.
電動機製造的加工方法
生產要求的最佳戰略
1、團隊參與
今天日益變化的電動機要求,你的機器供應商必須是你的產品中的一員。
參與幫助你們設計產品,達到製造的最高水平以及繼續理解你們的生產要求。
最成功的地方就是在你的原始產品設計何銷售預測中加入供應商。
在碰到電動機性能和安裝問題前,幫助更快地實現市場化產品。
有助於維持啟動日程表。
允許你的製造業人員具有最可能的情節,實現轉換和電機零件的結合。
這也是評估零件安裝的問題和可能消除零件多種處理的時候了。
2、原型開發工作
利用許多生產所需的實際工藝和工裝,在工作單元中製造電機。
提供這種服務,是由於你們不具備配備合適設備和人員的晻貴電機實驗室,用來生產這些原型電機。
另一個問題是,標準的生產必須中斷以生產這些原型電機。
通過與你們機器供應商\的合作,這就使你們能夠向用戶提供測試產品和安裝數據,更重要的是你們製造團隊能夠檢驗實際所需的嚴格工藝。
這就排除了潛在的製造問題。
3、匹配商業理念的合適設備
合適的設備符合你們獨特的公司理念。
因為有許多用戶,所以有許多不同的實現這種理念的途徑。
主題或今天使用的”BUZZ”字眼就是”傾斜製造”的概念。
所以機器供應商提供能滿足要求的最佳方案。
我感覺工藝的共同主題是在你們整個加工過程中消除任何浪費。
讓我們評估以下我們用這種思想所實現的東西;
＊減少產品設計到投產的時間
＊轉化成本---原材料到成品
＊製造空間
＊交貨性能+99%
＊交貨質量
4、生產力的最高水平,包括質量、高能力、開機時間和kiss（使設備簡單和智能）
性能調試
1.T=97.5x
T=轉矩Kg.cmP=輸出功率n=轉速T=
單位為（牛.米）此兩扭力公式是一致,只是單位不同而已.
2.cosØ=
單相COSØ=
三相。
P=輸入功率COSØ=功率因素
3.效率=
4.激滋繞組同電樞繞組間的匝比通常取0.4~0.7吸塵機因通風冷卻好匝比可取大些匝比a=定子匝數x2/轉子總匝數.改善火花可提高a但匝比a取過大,效率下降,溫升上升
5.Q=I²R.Q=發熱量要降低轉子溫升需將線徑加粗.匝數減少,如要降定子溫升只需將轉子線徑改小.匝數加多,將負荷移到轉子部分當然這樣做需注意馬達壽命是否正常
6.罩极馬達加高鋁環和加大轉子外徑,馬達轉速上升但需注意气隙單邊不能小于0.2mm當然气隙越小,效率越高.鑄鋁質量越好馬達性能越好.
7.罩极馬達線徑加粗,圈數減少.轉速上升性能降低反之
8.一款串激馬達轉速偏高你怎樣去改良:
a.轉子圈數加多性能降低電流,功率,轉速均下降只需稍稍增加1~2圈就等于加了10~20圈,但需注意匝比變小,火花會差些,效率降低,轉子電阻大,轉子溫升高,定子溫升下降
b.增加定子匝數.性能也會下降但定子溫升上升如果是吸塵機馬達因吸風冷卻好,性能降低,溫升反而下降.
9.一款串激馬達減少轉子總匝數和增加定子總匝數相同的話,性能基本不變.
10.馬達結構相同性能相同.使用頻率相同只是額定電壓不同的線規換算:
W=匝數D=線徑U=電壓
11.吸塵機馬達吸力公式:
Pout=
Q=气流量M³/MINH=真空吸力mmH2O
12.uc系列常規10bar銅頭左扭22.5˚挂5勾逆時針旋轉.右扭22.5˚挂10勾20Bar銅頭左扭應在8~10勾調整.右扭應在20~1勾調整.不管左扭或右扭,扭的角度越大性能越高.
13.電流同匝數的平方成反比.同電阻成反比.所以調匝數比調線徑變化明顯.
14.罩极馬達轉子外圓加大,轉速上升,效率上升,最大扭力上升,空載性能下降,負載性能不一定要看具體扭力點.鑄鋁質量良好的好,轉速,效率上升.空負載和最大扭力上升,
15.碳刷彈簧壓力大,機械阻力大,接觸電阻小,性能提高,馬達跑合后,機械阻力小些性能下降,
溫升.堵轉
1.溫升要求GB4706.1.1998
A級
75K[65]
注解1.帶[]為熱電偶法.不帶括號為電阻法.—交直流兩用
E級
90K[80]
2.不帶括號規格對兩種方法均適用-----交流馬達
B級
95K[85]
3.環境溫度通常不超過25º但偶然可達35º為基礎.但規定的
F級
115K
溫度是以25º為基礎.
H級
140K
4.電阻法計算公式:
△T=
（K+t1）-（t2-t1）
k=234.5銅繞組k=225鋁繞組
2.溫升改善:
a.改善風道冷卻b.調試線規:
轉子線徑減小.匝數加多這樣定子負荷小溫升下降但轉子溫升上升.C.更改轉子扭角挂勾如UI-32原線規S:
Ø0.95x75Tx2R:
Ø0.55x（17+18）Tx6右扭7.5º挂12勾改為扭0º挂12勾這樣性能會降低一些,溫升相應下降了一些
3.罩极馬達溫升改善
a.線徑加粗匝數加多.B.加高鋁環.轉子外圓加大.鑄鋁質量提高.芯片材質提高.
4.串激如風鼓類電機（吸塵機,气泵）定子加匝數溫升有時反而會降因為冷卻好,性能降低,如果是電動工具,攪拌器類則定子加匝數定子溫升一定上升
5.堵轉要求:
a.馬達堵轉不能著火,b.3A速斷電流菲士接地不能斷開C.不能超過堵轉所要求的等級溫升.通常串激馬達10~30秒堵轉斷開.
6.堵轉改善:
A.用溫度菲士或電流菲士保護.B.漆皮線菲士加長或線徑改小均易沖斷.電阻大,發熱量大,Q=I².R電流密度大.
7.馬達定子通常只裝一個溫度菲士.接在客戶成品通風條件差的一側,如果馬達成品對稱就無所謂接在馬達定子哪一側.但有時堵轉不能解決也用2pcs溫度菲士.如UAK-20定子一側各接1個113ºC溫度菲士.
8.電流菲士選擇通常為額定電流的2.5倍.如UE一款240V馬達額定輸入功率715W.選擇7A/250V電流菲士.UC一款120V馬達額定輸入功率600W選擇15A/125V電流菲士.
9.馬達提高效率溫升會降低.
嘈音與震動
1,嘈音限值
嘈聲是一種不希望有的不同頻率和不同強度的無規律地組合在一起的聲音.嘈聲令人煩惱,討厭,心神不安,分散注意力;長期生活在嘈聲大的環境中,使人的聽覺受到損害,甚至會引起神經系統疾病。
因此,嘈聲控制是環境保護所面臨的一個重要課題,而電機嘈聲自然是電機的主要質量指標之一。
電機嘈聲
電機的嘈聲可分為機械聲、電磁嘈聲和空氣動力嘈聲.產生各類嘈聲的主要原因用因果分析圖表示。
隨電機設計參數、結構、功率、尺寸、轉速和加工精度的差別而不同。
軸承震動
碳刷摩擦
轉子不平衡引起震動
轉子轉動
電機嘈聲
氣流流動
基波磁場產生切向及徑向激振力
軸向激振力
風扇
諧波磁場產生徑向及切向激振力
空氣動力性嘈聲
電磁嘈聲
-12
聲音在單位時間內輻射出來的總聲能w稱聲功率,而電機嘈聲大小一般以聲功率級表示。
聲功率級定義為lw=101g*W/W0dB
式中,W0為基準聲功率,取W0=10W。
由於嘈聲的頻率在20~20000Hz的寬廣範圍,而人耳對不同頻率的聲音所感受的響度是不同的。
為了使人們對不同頻率的聲音感覺到的響度相同,在嘈音測量時為模以人耳的聽覺特性而設計了几種對不同的頻率嘈聲的衰減接近人耳對聲音的感覺,在電機嘈聲測試中都用A網絡,所測得的聲功率級稱A計權聲功級.記為Db（A）。
A計權聲功級Lw與A計權平均聲壓級Lp之間關係由下式表達;
Lw=Lp+101g*S/S0Db（A）
式中,S0為基準面積,為1m平方;S為測量面面積（m平方）;當測量半徑r=0.4m所放對應的半球面測量面積S時,101g*S/S0=0此時Lw=Lp。
在嘈聲測試現場被測試電機嘈聲外,任何其他嘈聲通稱為背景嘈聲。
背景嘈聲大小對測試結果有不同程度的影響,電機嘈聲應為測量點值減去如表1列出的修正值。
只有當測點各頻率帶或計權聲級的背景嘈聲低於
ConversionTable單位換算表
PRESSURE壓力
/STRESS應力
1psi
=6.48948kPa
1bar
=1.013*10
Pa
1kg/cm
=14.2psi
1MPa
=145psi
1MPa
=10.2kg/cm
IMPACTSTRENGTH衝擊強度
1ft-1b/in
=5.44kg.cm/cm
1ft-1b/in
=53.4J/m
1kg.cm/cm
=9.8J/m
ENERGY能量
1Cal
=4.184J
1ft-1bf
=1.3558J
1Btu
=1055.1J
POWER功率
1horsePower
0.7458kW
TEMPERATURE溫度
T
=1.8T
+32
T
=（T
-32）*5/9
LENGTH
1ft
1in
=0.3048m
=2.54cm
AREA面積
1in
1ft
=6.4516cm
=0.09203cm
VOLUME體積
1ft
1gallon
1litre
=0.0283m
=0.0038
=1000cm
WEIGTH重量
1lb
1kg
1ounce
1metricton
=0.4536kg
=2.2046lb
=28.3495g
=1000kg
DENSITY密度
1lb/ft
1lbs/gal
=16.0185kg/m
=119.4kg/m
WEIGHTMEASURE重量換算表
Kilogram
公斤
Mctricton
公噸
Pound
磅
Shortton
短噸
Longton
長噸
1
0.001
2.20462
0.001102
0.000984
1.000
1
2.20462
1.10231
0.984205
0.453592
0.000454
1
0.0005
0.000446
907.184
0.907185
2.000
1
0.892857
1.016046
1.01605
2.240
1.12
1
1台斤=0.6000公斤=1.2000市斤=1.3227磅,1市斤=0.5000公斤=0.8333台斤=1.1023磅
LinearMeasure長度單位換算表
Km（公里）
m（公尺）
cm公分
mm毫米
in英吋
ft英呎
mile英哩
1
1000
10
10
39.370
3280.83
0.62136
0.001
1
100
1000
39.37
3.28083
0.0006214
10
0.01
1
10
0.3937
0.032808
0.62
10
0.001
0.1
1
0.03937
0.003281
0.062
2.54*10
0.0254
25.40
25.40005
1
0.08333
0.0000158
扭力圖示:
第一圖示為風機水泵類（罩极）從風葉負載看要提高轉速必須提高很大扭力才行,轉速降低,
溫升下降,扭力下降.第二圖示為恆轉矩負載（串激）扭力大轉速下降溫升上升.
1.串激馬達參考推導公式:
T=轉矩n=轉速Nr=轉子匝數Nr=定子匝數Pin=輸入功率P=輸出功率
2．罩极馬達常見推導公式:
轉速同匝數成反比（同線徑）
（不同線徑）
（常用的升降壓來調匝數）W=匝數d=線徑n=轉速
3.24bar銅頭通常用是左扭7.5º挂11勾左轉,右扭7.5º挂24勾右轉左扭可在10~12
勾波動,右扭可在24~1勾波動.例a:
Ø0.31x（34+16）Tx12實際為24bar銅頭這樣調節主要為平行反電動勢,改善火花.B:
Ø0.31x（23+22）Tx12這樣調節主要是平行性能有時多一圈性能又低,少一圈性能又高的情況下用這種方法微調.
4.UO-43/50230V電鋸不同線規和同線規性能比較.
電流
輸入功率
轉速
扭力
效率
輸出功率
功率因數
Amps
win
RPM
Kg.cm
EFF
WOUT
PF
無載狀態
4.8
1092
29240
1.3
0.36
390
0.98
最高效率點
11.5
2525.8
20450
8.5
0.71
1785
0.95
最大扭力
14.5
3164
17452
12
0.68
2150
0.95
UO-43Ø0.55x12Tx24扭0º挂24勾,分槽繞挂1勾（支架碳刷已向右扭22.5º）Ø0.9x100Tx2
電流
輸入功率
轉速
扭力
效率
輸出功率
功率因數
Amps
win
RPM
Kg.cm
EFF
WOUT
PF
無載狀態
6.2
1393
26667
2.36
0.46
646
0.98
最高效率點
7.2
1614
24096
4.1
0.63
1023
0.97
最大扭力
25.2
5292
9833
26.5
0.5
2680
0.91
UO-50Ø0.55x12Tx24扭0º挂24勾,分槽繞挂1勾（支架碳刷已向右扭22.5º）Ø0.9x100Tx2
電流
輸入功率
轉速
扭力
效率
輸出功率
功率因數
Amps
win
RPM
Kg.cm
EFF
WOUT
PF
無載狀態
5.8
1310
26385
2.28
0.47
617
0.98
最高效率點
6.9
1544
23419
3.8
0.59
917
0.97
最大扭力
25.7
5358
9242
27.6
0.49
2620
0.91
UO-50Ø0.55x（12+13）Tx12扭0º挂24勾,分槽繞挂1勾（支架碳刷已向右扭22.5º）Ø0.9x100Tx2
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