3. Выбор размеров активной части двигателя

Выбор марки стали и коэффициента заполнения сердечников сталью.Сердечники статора и ротора набирают из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Наиболее прогрессивным является применение холоднокатаной изотропной стали. Благодаря большей магнитной проницаемости, меньшим удельным потерям, лучшему качеству поверхности по сравнению с горячекатаной электротехнической сталью холоднокатаная сталь способствует повышению энергетических показателей проектируемого двигателя. Рекомендации по применению холоднокатаных изотропных сталей в асинхронных двигателях приведены в табл. 6.

Таблица 6

Способы изолирования листов стали в сердечниках

Высота оси h, мм		Способ изолирования листов стали
	Марка стали	статора	ротора
			короткозамкнутого	фазного
50 – 250 280 – 355	2013 2312	Оксидирование Лакировка	Оксидирование Оксидирование	Лакировка Лакировка

Способ изолирования и толщина листов влияют на коэффициент заполнения сердечников сталью : при указанной толщине и оксидировании =0,97; при лакировке – 0,95.

Радиальные вентиляционные каналыпредусматривают в машинах защищенного исполнения, если длина сердечников статора и ротора превышает 450 мм. Радиальные вентиляционные каналы в асинхронных двигателях с ко-

короткозамкнутой литой клеткой ротора желательно не применять, так как это технологически затруднено необходимостью принятия специальных мер, предотвращающих затекание алюминия в эти каналы.

Воздушный зазор между статором и роторомсущественно влияет на технико-экономические показатели двигателя. Так, с увеличением зазора возрастает намагничивающий ток статора, что ведет к снижению КПД и коэффициента мощности двигателя. При уменьшении зазора уменьшается намагничивающий ток статора, что способствует повышению КПД и двигателя. Однако если зазор сделать слишком маленьким, то резко возрастут добавочные (поверхностные и пульсационные) потери, что тоже приведет к снижению КПД двигателя. Кроме того, при очень малом зазоре даже небольшая его неравномерность вызывает значительную силу одностороннего магнитного тяжения. Это является причиной значительного увеличения нагрузки на подшипники и вал двигателя и создает опасность задевания ротора о внутреннюю поверхность статора, т. е. снижается надежность двигателя. Слишком маленький воздушный зазор нежелателен еще и потому, что снижается технологичность двигателя и повышается стоимость его изготовления из-за весьма жестких допусков на изготовление отдельных деталей двигателя и на его сборку. Из этого следует, что к выбору величины воздушного зазора необходимо подходить, взвесив все названные обстоятельства.

При проектировании асинхронных двигателей общего назначения на напряжение до 1000 В воздушный зазор целесообразно принимать по данным двигателей единой серии 4А (рис. 5).

Основные размеры активной части асинхронного двигателя показаны на рис. 6.

Наружный диаметр сердечника ротора, мм

. (3.1)

Внутренний диаметр сердечника ротора, мм,

. (3.2)

В дальнейшем, при расчете вала на жесткость значение уточняют.

Конструктивная длина сердечника статора при отсутствии радиальных вентиляционных каналов равна его расчетной длине ;

Длина сердечника ротора, мм,

при мм равна длине сердечника статора: ;

при мм больше длины сердечника статора на 5 мм для компенсации неточностей сборки двигателя .

В сердечнике ротора не предусматривать аксиальных вентиляционных каналов.

Число пазов сердечника статора и ротора в значительной степени определяет свойства проектируемой машины и трудоемкость ее изготовления. С увеличением числа пазов в сердечнике форма кривой МДС в зазоре приближается к синусоиде, что способствует ослаблению высших гармоник ЭДС. Это ведет к улучшению энергетических показателей машины. Однако чрезмерно большое число пазов ухудшает заполнение пазов медью, усложняет изготовление штампов и снижает их стойкость, увеличивает трудоемкость операций, связанных с изолированием пазов и укладкой обмотки. Одновременно уменьшается сечение зубцов, разделяющих пазы.

Известно, что в воздушном зазоре машины происходит взаимодействие магнитных полей основной и высших гармоник. При этом поля высших гармоник создают дополнительные синхронные и асинхронные моменты, которые, накладываясь на основной электромагнитный момент, ухудшают рабочие и пусковые характеристики двигателя. Значение этих моментов зависит от соотношения числа пазов статора и ротора.

Опыт проектирования и эксплуатации асинхронных двигателей позволил установить наиболее благоприятные соотношения, которые можно принять по табл. 7.

Таблица 7

Оптимальное соотношение числа пазов статора и ротора

для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Высота оси вращения, мм	Соотношение числа пазов статора и ротора Z1/Z2 при следующих значениях 2р
	2	4	6	8	10	12
160	36/28	48/38	54/50	48/44	-	-
180, 200	36/28	48/38	72/58	72/58	-	-
225	36/28	48/38	72/56	72/56	-	-
250	48/40	60/50	72/56	72/56	90/76	-
280-355	48/38	60/50	72/82	72/86	90/106	90/106

Если дальнейшие расчеты размеров паза статора или ротора не будут удовлетворять наложенным на них последующим ограничениям, то следует выбрать другое соотношение количества пазов статора и ротора (табл. 8).

Таблица 8

Рекомендуемые числа пазов короткозамкнутых асинхронных двигателей

Число полюсов	Число пазов статора	Число пазов ротора без скоса	Число полюсов	Число пазов статора	Число пазов ротора без скоса
1	2	3	4	5	6
2	12	9, 15	6	36	26, 46, 48
	18	11, 12, 15, 21, 22		54	44, 64, 66, 68
	24	15, 16, 17, 19, 32		72	56, 58, 62, 82, 84, 86, 88
	30	22, 38		90	74, 76, 78, 80, 100, 102, 104
	36	26, 28, 44, 46	8	48	34, 36, 44, 62, 64

Окончание табл. 8
1	2	3	4	5	6
	42	32, 33, 34, 50, 52		72	56, 58, 86, 88, 90
	48	38, 40, 56, 58		84	66, 68, 70, 98, 100, 102, 104
4	12	9		96	78, 82, 110, 112, 114
	18	10, 14	10	60	44, 46, 74, 76
	24	15, 16, 17, 32		90	68, 72, 74, 76, 104, 106, 108, 110, 112, 114
	36	26, 44, 46		120	86, 88, 92, 94, 96, 98, 102, 104, 106, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146
	42	34, 50, 52, 54	12	72	56, 64, 80, 88
	48	34, 38, 56, 58, 62, 64		90	68, 70, 74, 88, 98, 106, 108, 110
	60	50, 52, 68, 70, 74		108	86, 88, 92, 100, 116, 124, 128, 130, 132,
	72	62, 64, 80, 82, 86		144	124, 128, 136, 152, 160, 164, 166, 168, 170, 172

В целях улучшения пусковых характеристик и снижения уровня шума в АД с высотой оси до 160 мм включительно используют скос пазов на одно зубцовое деление. Однако скос пазов увеличивает трудоемкость изготовления двигателя и при высоте оси вращения более 160 мм скоса пазов не делают и потому, что, как показывает опыт, скос пазов в этих двигателях не дает значительного эффекта в улучшении пусковых характеристик.