磁性槽楔在Y2系列高压电动机中的应用

发电机槽楔用途发电机槽楔是一种重要的电机零部件，主要用于固定定子线圈，确保电机运行稳定。

在发电机中，定子线圈被固定在定子槽中，而发电机槽楔则起到了固定定子线圈的作用。

发电机槽楔的主要作用是固定定子线圈，防止其在电机运行过程中出现松动。

电机运行时，定子线圈受到电磁力的作用，如果没有发电机槽楔的固定，定子线圈就有可能因为振动而松动，从而影响电机的正常运行。

因此，发电机槽楔的使用可以保证定子线圈始终处于稳定的位置，使电机能够正常运转。

发电机槽楔还能够提高电机的绝缘性能。

定子线圈通常由绝缘材料制成，而发电机槽楔作为固定定子线圈的部件，也需要具备良好的绝缘性能。

发电机槽楔通常采用绝缘材料制成，能够有效地防止定子线圈与发电机槽之间的电气接触，保证电机的绝缘性能，提高电机的安全性。

发电机槽楔还能够起到导热和散热的作用。

在电机的运行过程中，定子线圈会因为电流通过而产生一定的热量，如果不能及时散热，就会导致定子线圈温度过高，从而影响电机的正常运行。

发电机槽楔通常采用导热性能较好的材料制成，能够有效地传导和散发定子线圈产生的热量，保持电机的正常工作温度，提高电机的运行效率和寿命。

发电机槽楔还能够起到减震和降噪的作用。

在电机运行时，定子线圈会因为电磁力的作用而产生振动和噪音。

发电机槽楔的存在可以有效地减少定子线圈的振动幅度，降低电机的震动和噪音水平，提高电机的工作稳定性和舒适性。

发电机槽楔的使用还能够简化电机的维护和维修工作。

由于发电机槽楔能够有效地固定定子线圈，使其处于稳定的位置，因此在电机的维护和维修工作中，只需要检查和维护发电机槽楔的状态，而不需要对定子线圈进行大规模的拆卸和组装工作，节省了维护和维修的时间和成本。

发电机槽楔在发电机中起到了固定定子线圈、提高绝缘性能、导热散热、减震降噪以及简化维护维修工作等多重作用。

它的使用不仅能够保证电机的正常运行稳定，还能够提高电机的安全性、工作效率和寿命。

因此，发电机槽楔是电机中不可或缺的重要零部件。

高压异步电机磁性槽楔脱落原因分析及处理摘要：高压电机是工业生产中使用的重要设备。

设备种类繁多，使用方法也各不相同。

通常使用的是高压鼠笼式电机，需要在电磁感应下运行，所以会受到工艺、内外环境、电磁的影响，产生各种故障，比如冷却系统、绝缘电阻或者定转子出现问题，给设备的运行带来很大的危害。

因此，当设备发生故障时，必须分析故障的具体原因和部位，采取正确的方式进行处理，以保证设备运行的稳定性和安全性。

基于此，本篇文章对高压异步电机磁性槽楔脱落原因分析及处理进行研究，以供参考。

关键词：高压异步电机；磁性槽楔；脱落引言采用磁卡作为节能降耗技术对电机有诸多优势，可以提高电机效率，降低温度升高，降低电机振动，降低电磁噪声。

但是，在采矿业、炼油、供水等企业发动机的实际运行中，6kV高压电机由于磁性转角材料的脆性和固定性能差，降低了电机运行的可靠性，同时增加了维护保养的难度和成本。

电力企业利用最近连续发生高压电机故障的例子分析磁石问题，执行全面的净化计划，彻底消除电机的类似风险，并根据电机的实际运行状况采取适当措施。

1定子槽楔大面积脱落原因①电机温度升高的变化导致闭锁垫的物理变化，热膨胀和冷收缩导致裂纹和松动；②发动机绝缘老化，绝缘漆开裂，喷角磨损脱落；③发动机的运转和磁场的振动使舱口松动、脱落。

发动机运转时，凸台上有一个主磁路和一个漏磁磁路，在变形磁路作用下，凸台受双工频电磁力的作用，其大小主要取决于凸台材料的磁性导电性。

如果槽中安装不当，有一定程度的脱胶，在变形磁力作用下，在槽中以双工作频率振动，使定子铁芯硅片和槽槽槽表面摩擦不断使用。

在较长的工作时间内，拐角将松开直到它们落下，并且通常会被摩擦所复盖。

2整改原则1)磁楔检查与更换工作同步进行，检查时发现磁楔有缺陷，直接编程更换；处于良好状态的磁性楔必须由制造商技术人员识别，只要它们继续安全运行，不能临时更换；初步检查时发现通道磁楔缺陷，由维修人员部分修复，优先更换；优先更换过程中的主要和重要引擎。

磁性槽楔故障分析及可靠性研究摘要:磁性槽楔在电机中的使用往往因为受力而发生脱落、粉碎等故障,严重影响电机运行的可靠性。

本文分析了磁性槽楔在气隙磁场中所受的电磁力情况。

从磁性槽楔安装工艺、绝缘粘接胶选型等方面提出改进意见，提高磁性槽楔在电机运行过程中的可靠性,进而减少电机故障,增强电机运行的可靠性。

关键词：磁性槽楔气隙磁场电磁力磁性槽楔安装工艺0 引言理论和实践证明, 采用磁性槽楔可以减小电机的附加损耗, 提高电机效率,降低绕组温升并能极大地改善了机振动和噪声。

但是磁性槽楔的使用也存在一些问题, 磁性槽楔在气隙磁场中受到巨大磁拉力作用, 长期运行后, 可能产生机械疲劳损伤, 甚至磨损脱落。

因此, 磁性槽楔运行可靠性研究非常重要。

1 磁性槽楔脱落原因分析1.1 “机械腐蚀”一般将交变磁拉力引起的磁楔振动磨去磁楔的故障过程称为“机械腐蚀”。

电机在正常运行情况下，磁楔上有交变的主磁通和漏磁通通过，在磁通的作用下，磁楔会受到双倍工频的电磁拉力作用。

松动的磁楔在交变磁拉力作用下，会在槽内以双倍工频频率振动，定子铁心硅钢片和磁楔的楔面不断的互相磨损，从而导致磁楔在槽内越来越松，进而磨损脱落。

1.2 “电腐蚀”一般将交变磁通引起的磁滞和涡流损耗使磁楔缺损和脱落的过程称为“电腐蚀”。

绕组定子磁楔上有主磁通和漏磁通通过，因此会产生磁滞和涡流损耗。

当磁楔的电阻小于一定值时，由于磁滞与涡流损耗的增大，则温升升高，磁楔中的胶粘剂可能被热老化，引起磁楔故障。

2 磁性槽楔在电机磁场中受力情况分析下面为某大型风力发电机磁性槽楔受力分析：边界条件：额定运行状态，额定电压为690V，仅考虑铁芯直线部分槽楔受力，未考虑端部受力情况。

图1 磁性槽楔的受力分析 X红色为圆周切向 Y褐色为径向力图 2最大变形图 3 最大应力分析得出：磁性槽楔1单槽槽楔受径向力拉力最大值1651N，切向力最大值933.4N。

最大变形量4.1644e-7m最大应力2.2177e6Pa。

电机槽楔1. 简介电机槽楔是一种常见的电机部件，用于固定电动机的绕组。

它位于电动机的转子槽中，起到固定绕组线圈的作用。

电机槽楔的选择和设计对于电机的性能和可靠性起着重要的影响。

本文将介绍电机槽楔的功能、材料、设计要求以及制造工艺等方面的内容。

2. 功能电机槽楔在电机中起到以下几个重要的功能：2.1 固定绕组电机槽楔通过填充转子槽口，将绕组线圈固定在转子上。

它能够有效保持绕组的位置和形状，避免在电机运行过程中产生位移和变形，从而保证电机的正常运行。

2.2 隔离绕组电机槽楔还能够隔离绕组与转子之间的电气接触。

由于绕组通常由导电材料制成，如果绕组直接与转子接触，可能会导致短路和故障。

2.3 提高导热性某些情况下，电机槽楔还可以用于提高电机的导热性能。

通过选择导热较好的材料和优化槽楔的设计，可以提高电机的散热效率，从而增强电机的工作能力。

3. 材料电机槽楔通常使用以下几种材料制造：3.1 工程塑料工程塑料是一种常见的电机槽楔材料，具有良好的机械强度和耐热性能。

它们通常能够承受较高的温度和电压，以及机械应力，适用于各种类型的电机。

3.2 玻璃纤维增强材料玻璃纤维增强材料具有优异的强度和刚度，能够提供更好的机械支撑和保护性能。

因此，它们通常用于高功率和高转速的电机，以增强结构的稳定性和可靠性。

3.3 导热塑料对于对散热要求较高的电机，可以选择导热塑料制造电机槽楔。

导热塑料具有较好的导热性能，能够快速传导绕组产生的热量，从而提高电机的散热效果。

4. 设计要求在设计电机槽楔时，需要考虑以下几个要求：4.1 尺寸和形状电机槽楔的尺寸和形状需要与转子槽相匹配，以确保良好的安装和固定效果。

同时，还需要考虑绕组线圈的尺寸和形状，以保证绕组能够完全填充槽口。

4.2 材料选择根据具体的工作条件和要求，选择适合的材料是关键。

需要考虑材料的机械性能、电气性能和导热性等方面的要求，并综合考虑成本和可靠性的因素。

4.3 接触压力电机槽楔与绕组之间的接触压力需要适当控制。

论磁性槽楔在电动机应用中的利弊摘要：电动机是工业及日常生活中耗电量最大的电气设备之一，然而电机行业目前正面临着巨大的国际竞争压力及挑战，当前最需解决的技术问题之一就是实现电动机的高效运行。

关键词：磁性槽楔；电动机；利弊一、磁性槽楔在电动机中的应用原理交流电动机由于采用成型绕组,为了嵌放绕组的需要,铁芯的槽型采用开口槽,从而使电机气隙槽、齿部的磁导不均匀,进而导致气隙磁密中含有大量齿谐波。

当转子转动时,转子表面某一点的磁密将不是常数,而是按齿谐波的气隙脉振。

电机中存在的齿谐波和气隙脉振,将在铁芯中感应出高频的涡流,产生定、转子表面损耗、脉振损耗和谐波磁场铁损耗等附加铁耗,从而导致电机的空载电流增加,功率因数和效率降低,温度增高,绝缘寿命缩短。

同时,由于齿谐波的存在,将会产生异步附加转矩,使电动机的总转矩曲线产生凹陷的谷点,从而影响电动机的起动性能,特别是对一些定、转子槽数配合不够理想的电动机,将会发生起动困难和低速潜行。

此外,电动机中齿谐波的存在,还将增大电动机的振动和噪音。

电动机采用磁性槽楔后,产生类似半开口槽和闭口槽的特性,极大地削弱了电动机中的齿谐波和气隙磁密的瞬间脉振,从而达到降低电机铁耗,提高电动机效率的目的。

二、磁性槽楔的分类1、磁性槽泥。

磁性槽泥主要由高目数的还原铁粉和高粘度的树脂组成。

在使用时只要将其涂抹在电机定子槽口处固化成型即可。

从使用工艺可看出，由于在使用过程中有很大的人为因素，例如涂抹的量及均匀程度等都会影响其性能。

而且用这种方法固化成型的磁楔力学性能较差，在运行过程中容易脱落。

2、模压磁性槽楔。

模压磁楔以磁粉为导磁相，以树脂作为粘合剂，用玻璃纤维作为增强材料在模具中热压而成。

由于模压磁楔尺寸容易精确控制，因此对制造各向性的磁楔具有优势。

图1为各向同性和各向异性模压磁楔，各向同性磁楔即X方向和Y方向的磁导率相同，各向异性磁楔在X方向和Y方向的磁导率不同，X方向的磁导率小于Y方向的磁导率。

磁性槽楔在电机节能技术中的作用摘要能源问题是关系到人类可持续发展的重要问题，随着经济的发展和社会的进步，节能意识逐渐深入人心。

电动机的应用日渐广泛，如何实现电机节能是业内人士关注的焦点，其中槽楔的改进至关重要。

基于以上，本文从磁性槽楔代替非磁性槽楔的理论依据着手，分析了磁性槽楔当前的使用状况，探讨了磁性槽楔在电机节能技术中的应用，旨在为相关电机节能改造实践提供参考。

关键词磁性槽楔；电机节能；应用随着经济的发展和社会的进步，能源问题逐渐凸显出来，尤其对于电力能源来说，我国各个地区都不同程度的出现了电力供应紧张的问题，这就对电机节能技术提出了更高的要求。

在电机中采用磁性槽楔能够提升电机效率，对于电力能源的节约有着积极的意义。

基于以上，本文简要研究了磁性槽楔在电机节能技术中的应用。

1磁性槽楔应用的必要性电机在气隙磁通的过程中，降低气隙磁阻能够有效降低磁电流，从而实现电气损耗的降低，实现节能目的。

就目前来看，当前电机普遍选用开口槽作为定子槽型，如果采用槽楔采用非导磁材料，则会导致槽楔缺乏导磁率，在这样的状况下，齿槽下的气隙磁阻会产生较大波动，高次齿谐波分量增加，这就给电机带来了较大的损耗，电机效率低下，同时较大的波动也会产生噪声污染。

而在电机中采用磁性槽楔则能够有效避免上述问题，磁性槽楔的应用能够将气息磁场分布变得均匀，磁场分布曲线平滑，高次谐波降低，整个电机的温升以及损耗会降低，不仅实现了电机节能目的，同时有效改善了电机噪声污染的问题。

2磁性槽楔在电机节能技术中的作用随着技术的发展，用户对于电机的节能性要求逐渐提升，各种高效率电机得到了广泛的推广。

但受到制造工艺以及电机装配等方面因素的影响，电机损耗的真实值往往与设计值有着一定的偏差，这就导致电机的温升和效率难以达到设计标准。

为了提升电机的效率，降低温升，在电机设计中通常会采取更换冲片材料、改变槽型等方式，但这些方式有着成本高、效果不显着的问题，在这样的背景下，磁性槽楔在电机节能技术中的应用逐渐受到重视。

Y2系列电动机绕组及铁心数据资料
施凉奎
【期刊名称】《电世界》
【年(卷),期】2011(052)011
【摘要】我需要Y2系列电动机绕组及铁心技术数据表，100kW以下。

麻烦提供一下，谢谢。

【总页数】1页(P54-54)
【作者】施凉奎
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】TM32
【相关文献】
1.Y和Y2系列电动机铁心和绕组数据比较 [J], 施凉奎
2.Y2系列10kV紧凑型高压三相异步电动机 [J], 顾德军;刘宇辉
3.磁性槽楔在Y2系列高压电动机中的应用 [J], 顾德军;顾卫东
4.正弦绕组在Y2系列电机中的应用 [J], 宁榕;郭新喜
5.对定子铁心槽中的绕组进行冷却的防暴异步电动机 [J], 布.,АН; 赵振德
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高压电动机结构说明来源：湘潭电机集团有限公司 /1.1高压电动机结构形式无论是鼠笼式或绕线型，根据不同要求，有自通风冷却型、空—空冷却型、水—空冷却型及管道通风型等几种形式。

1.1.1无论哪种结构形式，电动机都有定子、转子、机座、轴承装置、出线盒等主要部件。

1.1.2自通风冷却型电动机，在机座顶部装有防护等级为IP23的防护顶罩。

根据要求也可以有防护等级为IPW23、IPW24的防护罩。

1.1.3空—空冷却型电动机，在机座顶部装有空—空冷却器，并在非轴伸端或轴伸端装有外冷却风扇和风罩。

对户外型电动机在冷却器出风羰还装有空罩。

1.1.4水—空冷却型电动机，在机座顶部装有水—空冷却器。

1.1.5管道通风型电动机，在机座顶部装有供接进、出风管道，或只装进风管道的防护顶罩。

1.1.6绕线型电动机在非轴伸羰装有集电环。

1.1.7通常电机只有一个轴伸，根据需要还可有两个轴伸，通常情况下，而对出线盒左端为主轴伸，右端为副轴伸，出线盒换边后则反之，本说明书中的“非轴伸端”对双轴伸电机而言是指副轴伸端。

1.2机座1.2.1吊入式机座是一个长方体的箱式结构，机座内部轴向有筋，用于支撑和固定定子。

定子是从上方放入机座，靠定子压圈与机座轴向筋定位并保证气隙均匀度。

再用螺栓将定子与机座紧固。

机座端端板的内止口与端盖的外止口紧密配合，能充分保证定、转子之间的气隙均匀度。

1.3定子线圈定子线圈是双层叠绕阻，绝缘等级为F级，电压等级为3KV级及以上者均有防电晕措施。

1.4转子线圈绕线型电动机的转子线圈是双层波绕组，用矩形铜排制成，绝缘等级为F级。

1.5定子定子是外压装结构，通常采用磁性槽楔，根据需要也可用非磁性槽楔。

线圈端部之间用适型材料垫紧，并与端箍、支撑杆扎牢在一起，经过真空压力整浸无溶剂漆后，整个定子成为一个整体，增强了其机械性和防潮能力。

1.6转子1.6.1鼠笼型电动机一般情况下采用铸铝转子，这种转子运行可靠，并具有较好的起动性能，它可以满压直接起动。

高压电机为何选择磁性槽楔？电机槽楔主要有3240环氧布板槽楔、引拨槽楔、磁性槽楔、有机硅槽楔、4330模压槽楔和二苯醚槽楔等多种，其中磁性槽楔比较特殊，广泛应用在高压或高效电机上。

今天Ms.参就与大家谈谈磁性槽楔的特点。

磁性槽楔与电机损耗如字面直观含义，磁性槽楔能够导磁。

在制造槽楔的材料中加入导磁材料（如钢丝、薄钢板、铁粉等导磁金属材料），均能构成磁性槽楔。

异步电动机是把电能转化为机械能的一种机电转换装置，在转化过程中要产生损耗。

这些损耗比例关系与电机容量、型式、极数等有关：极数少（转速高）的电机机械损耗占较大比例，空载杂散损耗随电机的极数增加而增加，负载杂散损耗随电机的极数增加而减少。

电动机不带负载，向电机施加额定电压和额定频率下所测量的电机铁损耗，叫空载铁损耗。

它由基木铁损耗和附加铁损耗组成。

基本铁损耗主要是主磁通在定子铁芯齿中和定子扼中产生的磁滞涡流损耗。

由于电机正常运转时转子频率极低，故主磁通在转子内引起的磁滞、涡流损耗忽略不计。

空载附加铁损耗是由齿槽效应在电机内引起的谐波磁通而在定子、转子铁芯中产生的。

定子、转子在铁心内感生的高频附加铁损耗称为脉振损耗。

另外，定子、转子齿部时而对正、时而错开，齿面齿簇磁通发生变动，可在齿面线层感生涡流，产生表面损耗。

试验数据统计，脉振损耗和表面损耗合称高频附加损耗，它们占电机杂散损耗的70~90%，另外的10~30%称为负载附加损耗，是由漏磁通产生的。

采用磁性槽楔可有效降低损耗采用磁性槽楔可减少表面损耗和脉振损耗，表面损耗和脉振损耗是空载铁损耗中的主要损耗。

电动机槽口宽度越大，气隙平均长度越小，表面损耗越大。

采用磁性槽楔的气隙磁密的脉振幅值显著减少，所以电机表面损耗减少。

另外由于有一部分磁通通过磁性槽楔，所以齿中磁密降低，脉振损耗也降低。

采用磁性槽楔节电分析●由于电机损耗降低，电机效率可以提高。

●若输出功率不变，则损耗降低后，电机的输入有功功率可以降低，输入电流亦随之降低：若输入有功功率不变，则电机的输出功率可增加，也就相当于增加了电机容量。

第27卷㊀第4期2023年4月㊀电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报Electri c ㊀Machines ㊀and ㊀Control㊀Vol.27No.4Apr.2023㊀㊀㊀㊀㊀㊀硅钢片槽楔在高压自起动永磁电机中的性能研究李东明,㊀冯桂宏,㊀厉伟,㊀张炳义,㊀张家旭,㊀隋嘉庆,㊀张翔飞(沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870)摘㊀要:针对磁性槽楔存在槽漏抗大,导磁性能低,槽楔脱落的问题,提出一种新型结构的硅钢片槽楔㊂新槽楔的不同间隙距离和下底面半径可有效改变空载气隙磁密分布情况㊂槽楔对电机转矩性能主要影响电机堵转性能,对电机牵入性能影响不大㊂新型槽楔和磁性槽楔在电机运行时受到磁拉力的作用,电磁力作用可忽略不计㊂新型槽楔所受磁拉力交流分量作用最小,可靠性高于磁性槽楔㊂新型槽楔的间隙距离在4mm 时,其磁拉力直流分量和交流分量最小㊂下底面半径对磁拉力交流分量作用明显,对直流分量大小没有影响㊂最后,通过样机和实验证明了新型槽楔电磁性能的优势㊂关键词:自起动永磁电机;磁性槽楔;硅钢片槽楔;气隙磁密;堵转转矩;磁拉力DOI :10.15938/j.emc.2023.04.009中图分类号:TM301.4文献标志码:A文章编号:1007-449X(2023)04-0086-11㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2022-01-23作者简介:李东明(1993 ),男,博士研究生,研究方向为自起动永磁电机;冯桂宏(1963 ),女,博士,教授,博士生导师,研究方向为特种电机及其控制;厉㊀伟(1962 ),男,博士,教授,研究方向为高电压试验技术;张炳义(1954 ),男,博士,教授,研究方向为特种电机及其控制㊁电子电气机械一体化㊂通信作者:冯桂宏Study on performance of silicon steel slot wedge in high voltage line-start permanent magnet synchronous motorLI Dongming,㊀FENG Guihong,㊀LI Wei,㊀ZHANG Bingyi,㊀ZHANG Jiaxu,㊀SUI Jiaqing,㊀ZHANG Xiangfei(School of Electric Engineering,Shenyang University of Technology,Shenyang 110870,China)Abstract :To solve the problems of magnetic slot wedge,such as larger slot leakage resistance,lower magnetic conductivity and slot wedge shedding,a structure of silicon steel slot wedge is proposed.The different gap distance and radius of the slot wedge proposed can effectively change the air gap flux density distribution at no-load.Slot wedges mainly affect the locked-rotor torque performance of the motor,withslight effect on the pull-in torque.The wedges and magnetic wedges are affected by magnetic pull while the motor is running,and the electromagnetic force can be ignored.The wedge is less affected by the AC component of magnetic pull compared with magnetic slot wedge,with higher reliability than that of the magnetic wedge.DC component and AC component of magnetic pull is the smallest at the gap distance of 4mm.The radius of bottom surface has obvious effect on the AC component of magnetic pull and no effect on the DC component.Finally,the advantages of electromagnetic performance of the proposed slot wedge were proved by prototype and experiment.Keywords :line start permanent magnet synchronous motor;magnetic slot wedge;silicon steel slot wedge;air gap magnetic density;locked-rotor torque;magnetic pull0㊀引㊀言磁性槽楔主要分为磁性槽泥㊁模压磁性槽楔㊁引拔型磁性槽楔及层压磁性槽楔等[1]㊂高压电机应用磁性槽楔后可有效削弱槽口谐波带来的低阶振动㊁杂散损耗㊁齿槽转矩㊁电机温升等问题[2-7]㊂但是,磁性槽楔也存在一定弊端㊂文献[8]指出定子槽漏抗的增大不利于电机电磁转矩输出㊂磁性槽楔在高压电机中发生脱落㊁扫膛现象也成为其不确定安全因素[9]㊂为了解决磁性槽楔的不利因素,各向异性磁性槽楔成为主要研究方向,但其制作工艺依然受限[10-12]㊂而利用硅钢片制作新型结构槽楔成为应用热点[13]㊂为了解决上述问题,提出应用冲剪下来的硅钢片制作成槽楔㊂在电磁结构上达到类似于半闭口槽效果,既能削弱齿谐波带来的影响又能不增大定子槽漏抗㊂本文研究了硅钢片槽楔形状和槽楔之间距离,以及和磁性槽楔对比㊂以一台高压自起动永磁电机为例,研究其对电机气隙磁密分布㊁堵转转矩㊁牵入转矩的影响㊂对单一槽内,硅钢片槽楔和磁性槽楔所受磁拉力进行对比㊂为硅钢片槽楔的正确选型和应用提供依据㊂1㊀新型结构槽楔本文提出的硅钢片槽楔如图1所示㊂相比于磁性槽楔直接插入到槽口处,硅钢片槽楔包裹在定子齿顶部,电机气隙长度不发生改变㊂图1㊀硅钢片槽楔Fig.1㊀Silicon steel slot wedge硅钢片槽楔的特点优势在于,其材料来源于定子槽型冲剪下的废料,有效利用废料,节省材料成本㊂在电磁方面,硅钢片槽楔导磁率远高于磁性槽楔,对齿谐波的抑制起到更大作用㊂其下表面直接与气隙接触,可设计成不同半径的下表面,改变气隙磁导,使气隙磁密正弦化分布㊂硅钢片槽楔彼此之间留有间隙,减小了定子槽漏抗㊂分段式结构可均匀分化电磁拉力对槽楔的作用,避免出现局部受力过大,槽楔脱落问题㊂2㊀硅钢片槽楔电磁性能分析应用硅钢片槽楔后,原有电机气隙长度相同,槽口宽度和槽楔下表面弧度改变,以优化电机性能㊂槽楔上部的凸台与齿顶部凹槽卡住,保证其机械性能,不易滑落㊂槽口宽度b 0和底面半径R 0为新型槽楔重要参数,如图2所示㊂本文着重研究二者对电机影响㊂图2㊀槽楔结构参数Fig.2㊀Slot wedge structure parameters高压自起动永磁电机重要参数如表1所示,电机三维模型如图3所示㊂表1㊀电机参数Table 1㊀Motor parameters㊀㊀㊀参数数值额定功率/kW 630额定电压/V 6000额定频率/Hz 50额定转矩/(N㊃m)4011极数4定子槽数54定子外径/mm740定子内径/mm 521铁心长/mm 670转子槽数44气隙长度/mm 2定子槽宽/mm14.278第4期李东明等:硅钢片槽楔在高压自起动永磁电机中的性能研究图3㊀电机三维模型Fig.3㊀3D model of motor2.1㊀空载气隙磁密硅钢片槽楔便于加工制造,其下表面半径和槽口宽度选择性多㊂为了研究二者对电机气隙磁密分布的影响,分别对每一个参数选取了3组数据㊂电机定子槽宽为14.2mm,槽口宽度分别选取0㊁6㊁12mm,槽楔下底半径R 0为260.5mm㊂图4为b 0在不同尺寸下的空载气隙磁密分布㊂槽口宽度发生变化时,磁密波形发生明显畸变㊂槽口宽度越宽,畸变程度越大,因此通过改变硅钢片槽楔之间的间隙可有效削弱气隙谐波㊂图5为b 0在不同尺寸下气隙磁密的傅里叶分解㊂从图中可以看出,槽口越宽,基波幅值越低,而26和28次谐波却明显增多㊂根据文献[3],齿谐波阶次由定子槽数和极对数决定㊂齿谐波次数为v z =|iZ ʃnp |㊂(1)式中,n =1,3,5, ;i =0,1,2, ;Z 为定子槽数;p为电机极对数㊂槽口引起的谐波阶次νᶄz=νz p =k Z pʃ1㊂(2)式中k =1,2,3, ㊂图4㊀气隙磁密Fig.4㊀Air gap fluxdensity图5㊀气隙磁密分解Fig.5㊀Air gap flux density decomposition槽口宽度的变化引起的齿谐波幅值增大,因此可通过减小槽楔间隙来削弱齿谐波,并增大基波幅值㊂b 0尺寸的变化直接影响气隙磁密分布,减小b 0可有效降低波形畸变㊂而R 0同样可改变气隙磁导分布㊂图6为b 0在6mm 宽度下,R 0分别选取35㊁58㊁260.5mm 结构图㊂其中,R 0尺寸越小其曲率越大,当其大小为260.5mm 时,硅钢片槽楔的下底面半径与原气隙中心线相同,即齿顶位置处为等气隙大小㊂图7中,R 0参数的改变同样可造成波形变化㊂和b 0改变带来的影响不同,气隙磁密在平顶波基础上,不仅被下拉,同时也存在尖峰增大趋势,在平顶波上出现脉振现象㊂图6㊀不同R 0结构Fig.6㊀Structure of different R图7㊀气隙磁密Fig.7㊀Air gap flux density88电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀通过以上分析可知,R 0和b 0均可影响气隙磁密畸变程度,对此应用磁密波形正弦畸变率来衡量各种尺寸结构下气隙磁密波形的正弦度,并用k B 表示[14],即k B =ðɕn =2B 2nB 1ˑ100%㊂(3)式中:B 1为气隙磁密基波幅值;B n 为第n 次气隙磁密谐波幅值㊂对上述不同尺寸结构情况下的波形正弦性畸变率进行了计算,结果如图8所示㊂b 0宽度的减小,可降低谐波畸变率㊂和槽口宽度不同,R 0在58mm 时,使畸变率达到最低㊂硅钢片槽楔相比于磁性槽楔优势在于通过设计槽口宽度和弧度半径,能够降低气隙磁密谐波畸变率㊂图8㊀正弦畸变率Fig.8㊀Sinusoidal distortion rate2.2㊀转矩特性高压自起动永磁电机的堵转转矩和牵入转矩为电机重要特性,决定了电机能否顺利运行㊂应用硅钢片槽楔后,对电机转矩性能影响,以及如何优化槽楔结构为本节研究内容㊂电机定子槽漏抗为X s =4πfμ0N 2pq l ef h 13b 1+h0b 0()㊂(4)可知,槽口宽度决定了定子每相漏抗大小㊂定子槽漏抗㊁谐波㊁齿顶㊁端部漏抗四者共同组成了定子漏抗[15],为X 1σ=X s +X z +X w +X χ㊂(5)定子漏抗决定了堵转转矩大小,即T st=m 1pU 21R ᶄ22πf 1[(R 1+R ᶄ2)2+(X 1σ+X ᶄ2σ)2]㊂(6)式中:X s 表示定子每相槽漏抗;X z 表示定子齿顶漏抗;X w 表示端部漏抗;X χ表示谐波漏抗;X 1σ表示定子漏抗;T st 代表堵转转矩㊂分别对硅钢片槽楔不同结构进行有限元分析,如图9所示㊂从图9可以看出,槽口宽度的减小对电机堵转转矩和堵转电流影响很大㊂电机定子从开口槽变成闭口槽后,T st 下降了28%,堵转电流下降了13%㊂电机起动品质因数Q st 能够衡量电机起动性能,其数值为堵转转矩倍数比上堵转电流倍数㊂还可以看出,电机起动品质因数也随槽口宽度增大而呈上升趋势㊂b 0每增加6mm,起动品质因数增加了0.2㊂对于异步电机和自起动永磁同步电机,更高的起动品质因数有利于电机起动㊂因此,b 0选取上不易选择过小尺寸㊂图9㊀堵转性能Fig.9㊀Locked-rotor performanceR 0不同结构时的堵转性能如图10所示㊂硅钢片槽楔底面弧度的改变对堵转性能几乎没有影响㊂结合上节分析,底面弧度的改变有利于降低气隙磁密谐波畸变率,同时对堵转性能影响有限㊂因此可充分利用R 0的选取,使得降低气隙磁密谐波的同时,又不过多影响电机堵转性能㊂图10㊀堵转性能Fig.10㊀Locked-rotor performance98第4期李东明等:硅钢片槽楔在高压自起动永磁电机中的性能研究定子槽口应用常规磁性槽楔后,定子每相槽漏抗为Xᶄs=4πfμ0N2pq l ef h13b1+μr h0b1()㊂(7)式中μr为磁性槽楔相对磁导率㊂通过对比式(4)和式(7)可知,安放磁性槽楔能够改变槽口电磁特性,槽楔磁导率增大可使定子漏抗增加㊂表2为不同磁导率下,高压自起动永磁电机堵转性能分析结果㊂随着磁导率增大,堵转转矩和堵转电流均不断减小㊂磁性槽楔相对磁导率每增加数值5时,电机起动品质因数下降0.01,所以磁性槽楔的导磁性能又不能过高㊂其根本原因在于槽楔导磁性能和定子漏抗之间存在矛盾关系,电机需要更高导磁性能的槽楔来削弱槽口影响,但定子槽漏抗也会随之增大㊂通过图9㊁图10和表2可知,当磁性槽楔相对磁导率大于10以后,其堵转转矩倍数低于1.6倍㊂而新型结构槽楔的堵转转矩倍数在1.6倍以上时,结构尺寸选择性更多㊂表2㊀不同磁导率下的电机堵转性能Table2㊀Locked-rotor performance at different relative permeability㊀㊀μr15101520转矩倍数 1.9 1.7 1.57 1.5 1.45电流倍数7 6.67 6.42 6.27 6.18 Q st0.270.260.250.240.23自起动永磁电机的另一重要转矩特性为牵入转矩㊂电机牵入过程开始时,此时异步转矩和负载转矩相等㊂电机牵入至稳态同步过程中,牵入转矩主要由永磁转矩和磁阻转矩组成㊂其表达式[14]为T em=m E0UX dΩ1sinθ+m U22Ω11X q-1X d()sin2θ㊂(8)通过式(8)可知,交直轴电抗同样与定子漏抗相关,定子槽口参数的改变对牵入转矩也有影响㊂通过对比图10和图11,与堵转转矩相比,R0对牵入转矩没有影响㊂b0减小后,牵入转矩仅略微下降,下降幅度为15%㊂由于牵入转矩中永磁转矩与空载反电势相关,而槽口宽度缩小时,空载反电势和交直轴电抗同时增大㊂因此,牵入转矩变化程度低于堵转转矩㊂图11㊀牵入性能Fig.11㊀Pull-in torque performance3㊀槽楔可靠性相比于普通槽楔,磁性槽楔在使用过程中容易出现脱落现象,脱落过程大致如下㊂首先,在径向波动拉力作用下槽楔边缘坡口被磨窄变平,导致槽楔一头首先脱离定子铁心,并同旋转的转子相互摩擦,直至整根槽楔完全脱落㊂摩擦过程中,磁性粉末会附在绕组和铁心上,降低绕组绝缘性能,严重时发生短路事故[16]㊂磁性槽楔的安全问题可以分为两大类:机械问题和热问题㊂热问题为磁性槽楔中的胶粘剂被腐蚀热老化,机械问题为磁性槽楔受力问题㊂对磁性槽楔产生破坏力主要分为3种:1)转子磁场对磁性槽楔的磁拉力;2)定子铁心齿顶部机械振动力;3)磁性槽楔内感应电流和磁场作用的电磁力;磁拉力是槽楔相对磁导率大于1时的固有特性,拉力朝向定㊁转子之间的气隙㊂机械振动力为电机气隙磁场对定子铁心产生的径向磁拉力,在铁心齿顶部产生周期性机械振动,并传递给磁性槽楔㊂电磁力为磁性槽楔在交变磁场作用下感应的涡流或通过槽楔经硅钢片磁路的横向电流,与气隙磁场作用产生㊂为了研究硅钢片槽楔和磁性槽楔的机械性能,分别研究了槽楔所受磁拉力和电磁力㊂而机械振动力的大小取决于制造工艺水平,受力大小差别很大,计算困难㊂在高压大型电机实际生产中一般规定定子铁心和转子铁心之间的轴向位置不能超过5mm㊂09电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀3.1㊀磁拉力磁性槽楔上的磁拉力示意如图12所示㊂磁拉力的本质是麦克斯韦力的体现,力的方向为指向导磁性相对较小一侧㊂由于磁力线垂直于分界面,切线方向即X 方向没有分量㊂假设定子槽内磁通为0,则力F y 也为0㊂图12㊀磁拉力示意Fig.12㊀Diagram of magnetic pull在磁场基波作用下,槽楔受到的磁拉力为F ㊂假设定子槽口宽度远小于极距,处于槽楔下的磁密最大值等于气隙磁密B δ,假设磁性槽楔表面磁密分布随时间变化函数关系为B (t )=B δsin(ωt )㊂(9)B (t )为槽上气隙磁密随时间变化的函数㊂槽楔上部气隙中的磁场能量密度与时间函数关系为w (t )=B 2δ2μ0sin 2(ωt )㊂(10)真空磁导率数值为μ0=4πˑ10-7H /m,磁性槽楔磁场能量密度最大值w m 及磁性槽楔磁导率μk 分别为w m=B 2δ2μk;(11)μk =μr μ0㊂(12)式中,μr 为磁性槽楔相对磁导率㊂当槽楔移动长度d y 后,气隙磁场能量变化为d W =(w (t )-w m )d V ;(13)d W =(B 2δ2μ0-B 2δ2μ0μr)d V ㊂(14)式中:d V =b 1l d y ,l 为槽楔长度㊂磁性槽楔向气隙移动微小长度d y 时,磁拉力F 做的功为d A =Fd y ㊂根据虚功原理,此时d A =d W ㊂磁拉力F 随时间的变化函数为F (t )=B 2δ12μ0(1-1μr)b 1l sin 2(ωt )㊂(15)将其整理后可得F (t )=B 2δb 1l 4μ0(1-1μr)[1-cos(2ωt )]㊂(16)由式(16)和图13可知,磁拉力F 是周期性脉振的,其脉振频率为2倍角频率㊂式中:B δ的单位为特斯拉(T);b 1和l 的单位是米(m);F 的单位是牛(N)㊂本例中:B δ为0.8T;b 1为0.014m;l 为铁心长0.67m;μr 为5㊂图13㊀磁拉力F Fig.13㊀Magnetic pull F无论采用高导磁性能的硅钢片作为槽楔还是普通磁性槽楔,其磁拉力存在理论计算的最大值㊂当磁性槽楔宽度和长度确定后,磁拉力最大值F max=B 2δb 1l 2μ0(1-1μr)㊂(17)对不同磁导率下的磁性槽楔受到的磁拉力最大值进行分析,如图14所示㊂当磁性槽楔相对磁导率从1增加到5时,槽楔本身受到的最大磁拉力迅速增大㊂随着磁性槽楔相对磁导率继续增大,其最大磁拉力增大趋势变缓,并趋近于2389N㊂图14㊀磁拉力最大值Fig.14㊀Maximum magnetic pull19第4期李东明等:硅钢片槽楔在高压自起动永磁电机中的性能研究3.2㊀电磁力导磁槽楔自身受到的电磁力,主要源于槽楔本身感应出的电流与气隙磁场相互作用,其大小为F e =BIL ㊂其中:B 为气隙磁密分布,假设与式(9)相同;L 为槽楔轴向长度,槽楔不分段时,为铁心长度;I 为槽楔中感应电流,电磁力的计算主要归结为感应电流的计算㊂槽楔中感应电流的等效示意如图15所示㊂由图15可知,交变磁通在导磁槽楔内感应出涡流㊂图15㊀槽楔感应电流Fig.15㊀Eddy in magnetic slot wedge导磁槽楔内部变化的磁通为ϕ(t )=b 1lB δsin(ωt )㊂(18)式中:l 为轴向长度;ϕ(t )为磁通㊂由电磁感应定律和电阻计算公式可得:E =-d ψd t;(19)E =-2πfb 1lB δcos(ωt );(20)d R =ρ2b 1h 0dl㊂(21)式中:ρ为槽楔材料电阻率;h 0为槽楔高度㊂根据欧姆定律可得电流为|I |=ʏL ef 0πfh 0B δcos(ωt )ρl d l ㊂(22)式中L ef 为槽楔轴向长度,槽楔不分段时与定子铁心长度相同㊂整理后可得电磁力F e =h 0L 3ef πfB 2δρsin(2ωt )㊂(23)由式(23)可知,电磁力随时间呈现二倍频率变化㊂与磁拉力相比,电磁力不存在直流分量,其周期内平均值为0,但电磁力的存在会增大槽楔整体受力幅值㊂式中材料电阻率和槽楔分段数影响着电磁力的大小㊂文献[17]给出了国内和国际上磁性槽楔的电阻率,其范围106~1010Ω㊃mm 2/m,硅钢片的电阻率为10-6Ω㊃mm 2/m㊂但硅钢片槽楔采用0.5mm 叠片结构,因此在二者电阻率差异较大情况下,二者电磁力数值均很小,因此磁性槽楔和新型结构槽楔的电磁力忽略不计㊂3.3㊀槽楔受力仿真与分析通过前文分析可知,硅钢片槽楔和普通磁性槽楔主要受磁拉力影响㊂而前文分析磁拉力时,假设转子磁场正弦分布,所以磁拉力波形为正弦波㊂但实际径向气隙磁密波形为平顶波,不仅包含基波分量还包含其他次谐波㊂图16为不同槽楔类型时所受磁拉力波形㊂为了对比材料带来的区别,假设了磁性槽楔相对磁导率为6000时和普通磁性槽楔的区别㊂磁导率为6000的槽楔和普通磁性槽楔之间的形状完全相同,仅材料特性有所区别㊂对三种槽楔所受磁拉力进行分析,从图16中可以看出,三者磁拉力周期和前文分析相同,频率为100Hz㊂当槽楔结构相同,但材料特性不同时,如图中相对磁导率数值为5和6000㊂对比发现槽楔导磁性能越高其磁拉力幅值越大,而二者磁拉力波形没有区别㊂当槽楔材料相同时,如图中硅钢片槽楔和相对磁导率为6000,可以看出不同结构下的槽楔不但磁拉力波形存在巨大差异且磁拉力幅值也不相同㊂图16㊀磁拉力Fig.16㊀Magnetic pull图17为不同类型槽楔所受磁拉力波形的傅里叶分解,每一种类型中直流分量所占比例最多㊂交流分量中,不同频率的磁拉力幅值不同㊂对三种导磁槽楔进行分析时,发现直流分量最小的为普通磁性槽楔,硅钢片槽楔的直流分量高于普通槽楔30%㊂直流分量最大的为假设槽楔,高于普通槽楔48%㊂虽然硅钢片槽楔直流分量高于普通磁性槽楔,但是其交流分量是三者之中最低的㊂电机实际29电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀运行中,磁拉力交流分量的反复作用会引起槽楔磨损,是槽楔脱落的主要原因㊂因此磁拉力的交流分量越小,对导磁槽楔的安全运行是有利的㊂图17㊀波形分解Fig.17㊀Waveform decomposition由于b 0和R 0均能改变气隙磁密分布,因此不同结构下的硅钢片槽楔所受磁拉力也会有所不同㊂分别对不同结构下的硅钢片槽楔所受磁拉力进行分析㊂图18中为不同b 0尺寸下,磁拉力直流分量图㊂当槽口宽度为4mm 时,直流分量最小,此时数值为2194N㊂槽口宽度为8mm 时,直流分量最大,为2423N,高于最小值10%㊂图19中为不同b 0尺寸下交流分量对比图,当槽口宽度为4mm 时,其交流分量仍为最低㊂在基频100Hz 时,磁拉力最低值为47N,最高值为297N㊂通过图18和图19分析得出,在b 0等于4mm 时,磁拉力的直流分量和交流分量均为最低㊂因此b 0宽度为4mm 时,槽楔所受磁拉力最低,有利于槽楔稳定运行㊂图18㊀直流分量Fig.18㊀DC component图20为不同R 0时,磁拉力分解㊂从图中可知,直流分量几乎没有变化,直流分量近似为2300N㊂R 0参数的改变对交流分量有一定影响,当R 0为260.5时,交流分量最低㊂图19㊀交流分量Fig.19㊀ACcomponent图20㊀波形分解Fig.20㊀Waveform decomposition通过以上分析可知,b 0和R 0对硅钢片槽楔所受磁拉力有很大影响㊂b 0对磁拉力直流分量和交流分量都有影响,当宽度在4mm 时,直流分量和交流分量最小㊂而R 0尺寸的改变,仅对磁拉力交流分量有所作用,不影响直流分量大小㊂在实际应用中,可将b 0宽度设计在4mm,R 0为等气隙大小时的尺寸㊂此时,硅钢片槽楔所受磁拉力在直流分量和交流分量上都为最小值㊂3.4㊀槽楔机械强度对比硅钢片槽楔和磁性槽楔在电机中能否安全运行,取决于二者的机械性能㊂由前文分析可知导磁槽楔的受力主要为麦克斯韦力即磁拉力,图21和图22为硅钢片槽楔和磁性槽楔在电机中的实际尺寸情况㊂图中F 为磁拉力,b 1为槽楔和气隙磁场接触宽度,b 2为槽楔和定子齿根部接触宽度,导磁槽楔的左右两侧分别和定子齿顶接触㊂39第4期李东明等:硅钢片槽楔在高压自起动永磁电机中的性能研究图21㊀硅钢片槽楔Fig.21㊀Silicon steel slotwedge图22㊀磁性槽楔Fig.22㊀Magnetic slot wedge槽楔和定子齿顶接触处的应力强度为σ=F S㊂(24)式中:σ为应力强度;F 和S 分别为导磁槽楔受到的拉力和接触面积㊂将磁拉力最大值表达式(17)代入整理后可得σ=B 2δb 14μ0b 2sin(θ)(1-1μr)㊂(25)由式(25)可知,槽楔和齿顶部受到的应力强度与b 2sin(θ)相关,硅钢片槽楔的θ为90ʎ㊂普通磁性槽楔为了减轻定子齿部磁路的饱和程度,不会占用过多的齿顶部空间,其b 2sin(θ)尺寸较小㊂而硅钢片槽楔使用的材料和定子齿部材料相同,不涉及到接触面积过大带来的齿部磁路饱和问题,因此其b 2尺寸范围更广㊂本案例中硅钢片槽楔和磁性槽楔的b 2sin(θ)分别为2mm 和1.05mm㊂经计算可得硅钢片槽楔与定子齿根部接触强度为0.89MPa ,磁性槽楔为1.43MPa㊂虽然二者受到的磁拉力大小不等,但硅钢片槽楔与定子齿顶接触宽度更大,其受到压强更小㊂由文献[12]可知硅钢片的屈服强度在450MPa,而现有磁性槽楔的屈服强度在150~250MPa㊂由以上分析可得,虽然不同类型的导磁槽楔受到的磁拉力大小不等,但硅钢片槽楔与定子齿顶部的接触宽度以及硅钢片材料自身的性能更优于现有层压磁性槽楔㊂4㊀样机制造与实验为验证两种槽楔之间的性能差异,制造了一台630kW,转子极数为4极的高压自起动永磁电机,如图23所示㊂图23为电机的定子和转子,图24为新型硅钢片槽楔实物,图25为电机对拖实验平台㊂图23㊀定子与转子Fig.23㊀Stator androtor图24㊀定子与硅钢片槽楔Fig.24㊀Stator and silicon steelwedge图25㊀实验平台Fig.25㊀Experimental platform49电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第27卷㊀电机正常运行时应用的是相对磁导率为8的磁性槽楔㊂硅钢片槽楔选取b0为6mm,R0为260.5mm,槽楔高度4mm㊂表3为电机测试数据对比㊂两种不同类型槽楔的反电势线电压近似相同,但在输出相同转矩时,硅钢片槽楔输入电流更低,由前文分析可知,硅钢片槽楔减小了定子槽漏抗数值,因此其输入电流小于磁性槽楔㊂电机起动过程中,两种类型槽楔均会达到1530r/min,但是到达此转速的时间如表3所示㊂硅钢片槽楔起动时间更短,因为自起动永磁电机的起动时间取决于异步转矩大小,由前文分析可知异步转矩受定子槽漏抗影响大㊂在两种槽楔具有相同空载反电势前提下,硅钢片槽楔在电流大小和起动时间方面性能更优㊂表3㊀实验测试数据Table3㊀Experimental test data位置反电势/V电流/A时间/s磁性槽楔㊀602356 3.4硅钢片槽楔602954 3.25㊀结㊀论本文针对常规磁性槽楔存在的弊端,提出了一种硅钢片槽楔结构㊂通过研究分析得出如下结论: 1)该结构可改善气隙磁密波形,b0和R0可降低气隙磁密谐波畸变率,R0存在某一最优尺寸使得畸变率最低㊂2)b0和R0对电机堵转性能都有影响,b0对堵转性能影响程度较深,主要原因为定子漏抗受其影响较大㊂牵入转矩性能几乎不受b0和R0作用㊂3)在硅钢片槽楔受力方面,和磁性槽楔受力情况进行了对比㊂二者主要受到磁拉力作用,电磁力作用可以忽略不计㊂磁拉力由直流分量和交流分量构成㊂b0为4mm时,直流和交流分量均为最低㊂R0对直流分量没有影响,主要影响交流分量㊂而磁拉力交流分量是造成导磁槽楔脱落的主要原因,因此选取交流分量较小的硅钢片槽楔可提高槽楔可靠性㊂4)在槽楔结构强度方面,硅钢片槽楔与定子齿顶部有更大的接触面积,可降低应力强度㊂同时硅钢片材料的屈服强度也高于层压磁性槽楔的弯曲强度,所以硅钢片槽楔的安全性更高㊂参考文献:[1]㊀彭平,岳赟,郑晓泉.磁性槽楔研究进展综述[J].绝缘材料,2013,46(3):37.PENG Ping,YUE Yun,ZHENG Xiaoquan.Research progress re-view of magnetic wedges[J].Insulating 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新型高强度磁性槽楔的应用中国电机槽楔经过了一系列的发展更加适用，第三代节能磁性槽楔能够使定子内环的槽口磁路连通，不仅改善了槽口的电磁特性，同时也起到了节能降耗的重要作用，极大地提升了工作效率。

标签：新型；高强度；磁性槽楔一、引言1.国产电机槽楔的发展及介绍中国电机槽楔经历了第一代竹槽楔，第二代绝缘板槽楔，现在正向第三代节能磁性槽楔过渡。

第一代和第二代电机槽楔的共同特征是绝缘不导磁。

第三代节能磁性槽楔能使定子内环的槽口磁路连通。

改善槽口的电磁特性。

只要把绝缘槽楔改为磁性槽楔，就能起到节能降耗的结果，是一种简单易行的电机节能降耗的好措施。

改性磁性槽楔，电机空载电流下降8-12%；电机铁损降低30-40%；电机温升降低8-20℃；电机出力效率提高1.6-3.7%；电机噪音减少10-15分贝。

由此可见，磁性槽楔是一种较为理性的节能降耗新材料。

2.国产三代磁性槽楔的分类磁性槽楔分为引拔磁性槽楔、模压磁性槽楔和层压磁性槽楔。

2.1 引拔磁性槽楔，只有縱向纤维补强，没有横向纤维补强。

纵横向强度比约为10：2，恰恰相反，当过载过热槽楔变形时，真正需要的是槽楔横向强度，而不是纵向强度。

其次，引拔槽楔用胶黏剂一般为廉价的不饱和聚酯或环氧，固化时间很短，几分到十几分钟，固化不彻底，热态强度不高，性能分散性较大。

优点，材料损失小，价格低，一般在低档小电机中使用。

2.2 模压磁性槽楔，压制时间较短，一般20-40分钟，固化不彻底，强度低，性能分散性大。

转子强大的电磁力会把包裹布内的导磁粉末吸空，造成槽楔脱落，引起电机损坏。

它的优点，槽楔尺寸一致性好，加工中浪费材料少，现在国产电动机多采用该种槽楔。

2.3 层压磁性槽楔，它是由层压导磁板机加而成，其补强材料为玻璃布，有纵向和橫向纤维补强。

槽楔纵横向强度比约10：8，高温高压压制几个小时，固化彻底。

磁粉分布均匀，性能一致性好，缺点是加工时锯口和磨削要损失35-40%的板材，会增加槽楔制造成本，价格较高。

磁性槽楔及其应用节约能源是当前世界各国普遍关注的问题。

开发和提高能源的利用率是我国四化建设的需要。

目前推广应用磁性槽楔，就是在这种形势下出现的节约新技术。

推广应用磁性槽楔，投资少、见效快，节约效果显著。

高压电机应用磁性槽楔，能大幅度降低电机的空载电流和空载损耗，显著的提高电机的效率，节约电能，而且还降低电机的温升和运行噪音，延长电机的寿命，提高电机运行的可靠性。

一、电机的附加损耗与磁性槽楔节能。

电机在实现能量转换过程中，其损耗包括铜损、铁损、机械摩擦损耗和杂散损耗。

前三种称为基本损耗，杂散损耗也称附加损耗。

磁性槽楔节能，就是降低电机的杂散损耗。

为了降低电机的杂散损耗，小型电机采用半闭口槽和半开口槽。

但在大中型电机上，由于制造工艺的要求，定子槽型是开口槽，这样就使气隙磁场在齿和槽的部位分布很不均匀因而产生脉动损耗和表面损耗。

脉动损耗和表面损耗引起铁芯和绕组温升，影响电机的绝缘寿命，又因定子采用开口槽，使电机有效气隙长度增加，激磁无功功率增加，不但降低了电机的功率因数和效率，而且增大了噪声。

磁性槽楔是用相对于导磁率大于1的材料制成的，用它封开口槽电机槽口，弥补了开口槽电机的不足，减少了槽口部分磁阻，使气隙磁密分布趋于均匀，从而降低了电机高频杂散损耗，降低温升，提高效率。

二、定向磁性槽楔推广与应用由于磁性槽楔的各向导磁率相同，在提高槽口主磁通磁导的同时，也增大了电机的槽漏磁通，槽漏磁通对应定子漏抗的一部分，槽漏磁通增大，使定子漏抗有所增大。

特别是电机启动瞬间s=1，漏抗远远大于电阻，可以近似地认为启动转矩与漏抗的平方成反比，使电机转矩下降，导致某些重载启动的电机启动发生困难，这是普通磁性槽楔的一个缺点。

定向磁性槽楔是在此基础上研制成功的新品种，如图，在磁楔断面中间约1/4部分由非磁性材料制作，限制了漏磁通，使电机转矩下降较少。

因此，那些转矩裕量较小，特别是经常需要满载启动的电机应当选用定向磁性槽楔。

不导磁区三、磁性槽楔及安装工艺：目前应用的磁性槽楔是用铁粉及环氧树脂按一定比例混合后加入补强材料模压而成，由于磁性槽楔处于电机磁场中，它将受到磁场每秒钟100次的径向拉力。