铜条笼型转子斜槽的工艺研究

转子多断条笼型感应电动机建模及导条电流分析中文摘要笼型异步电动机是应用最为广泛的一种电动机，但转子断条故障是这类电机的一种较难避免而又不易检测的常见故障，对重要行业或部门系统的可靠运行影响极大。

因此，深入研究笼型异步电机转子断条故障特征对预防故障发生与扩大，确保系统安全可靠运行具有重要意义。

针对现有各种断条故障诊断技术难以直接获取故障情况下的转子导条电流的局限，本文采用综合矢量法建立了断条故障异步电动机数学模型，通过MATLAB软件对数学模型编程求解，得出了定子电流、转子导条电流，以及转矩、转速等相关数值。

对转子一根、两根、三根、四根断条时的不同位置的故障情况进行数值分析，主要进行了以下几点研究：一方面分析了断条根数对转子电流的影响，得出了用现有测试手段难以获取的转子导条电流分布规律。

电机正常时转子导条电流是大小相等，空间对称的；当电机发生断条故障后，导条电流值的分布不再均匀，连续断条根数越多，导条电流的不对称性也增加。

随着断条数增加，与断条相邻及相距一对极的导条的电流都明显增大。

而无论断条数多少，导条电流空间分布都会按一对极周期的规律变化。

另一方面研究了断条相对位置对转子电流及故障特征的影响，当断条相对位置为一对极距时，最大导条电流值达到相应断条数目的最高值；当相对位置满足对称条件且断条数多于两根时，导条电流的不对称性最小。

如果多断条位置恰好满足磁势对称条件，电机将无故障特征显现。

最后研究了断条故障由单根演变为多根断条的发展趋势，进而预测再次断条的潜在位置。

发现转子有多根断条时，断条会在相距一对极的位置上连续分布。

关键词：异步电动机；转子断条；断条位置；数学模型；综合矢量；Modeling of squirrel cage induction motor with multi-broken rotor bars and analysis of barcurrentAbstractCage induction motor is the most widely used as a motor, but the broken rotor bar fault is difficult to avoid such a motor and not readily detect common faults, major industry or sector for reliable operation of the system a great impact. Therefore, in-depth study of the cage induction motor broken rotor bars fault characteristics and expansion of the prevention of failure, to ensure the system safe and reliable operation is important.For existing fault diagnosis of broken bars fault conditions is difficult to directly obtain the Rotor of the current limitations, this paper established an integrated vector method induction motor broken bars fault mathematical model, using MATLAB software to solve mathematical programming model, obtained stator current, rotor guide of current, and torque, speed and other related values. The rotor one, two, three, four broken bars fault at different locations to conduct numerical analysis, mainly for the following studies:Analysis of the broken bars of one hand the number of rotor currents, obtained with the existing test methods is difficult to obtain the derivative of the current distribution of the rotor. Electrical conductivity of the normal rotor current is the same size, space symmetry; when the motor broken bars fault occurs, the current value of the distribution of lead is no longer uniform, the number of consecutive broken bars of the more lead the asymmetry of the current also increases. With the increasing number of broken bars and broken bars adjacent to and away from the derivative of a pair of polar currents are significantly increased. The number of how many articles without argument, the current spatial distribution of theguide will follow the law of a pair of polar-cycle changes.The other hand, studied the relative position of the rotor broken bars fault characteristics and the impact of current, when the relative position off a pair of polar distance, the maximum conductivity of the current value reaches the maximum number of broken bars corresponding value; when the relative position of the symmetry conditions and meet number of more than two broken bars, the guide of the asymmetry current minimum. If the multi-location is just off of the magnetic potential to meet the symmetry condition, the motor will be no fault features appear.Finally, studies of the broken bars fault by the evolution of a single break of more than root development trend, and thus predict the potential location of broken bars again. Found a number of root rotor broken bars, the bar will be broken away from the position of a pair of polar continuous distribution.Key words: induction motor, rotor-broken-bar, broken-bar position, mathematical model, synthetic vector目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 ...................................................................................................... - 1 -1.1 课题背景................................................................................................. - 1 -1.2 本课题国内外的研究现状 ..................................................................... - 2 -1.2.1 感应电机转子导条故障时特征频率的产生机理 .......................... - 3 -1.2.2 转子断条的主要的检测方法 .......................................................... - 5 -1.3 主要研究内容 ......................................................................................... - 7 -第2章无故障感应电机的数学建模 .............................................................. - 9 -2.1 综合矢量的定义 ..................................................................................... - 9 -2.2 数学模型中相关参数的说明 ............................................................... - 11 -2.3 转子根导条时电机数学模型的建立 ................................................... - 12 -2.3.1 定转子磁链综合矢量方程 ............................................................ - 12 -2.3.2 定转子电压综合矢量方程 ............................................................ - 14 -2.3.3 数学模型........................................................................................ - 15 -2.4 实例仿真结果 ....................................................................................... - 19 -2.5 本章小结............................................................................................... - 21 -第3章感应电机转子多断条数学模型的建立 ............................................ - 22 -3.1 转子有一根断条时的数学建模与仿真 ............................................... - 22 -3.1.1 磁链综合矢量................................................................................ - 22 -3.1.2 定、转子电压综合矢量 ................................................................ - 24 -3.1.3 数学模型........................................................................................ - 26 -3.1.4 仿真结果........................................................................................ - 28 -第4章转子导条电流分析 ............................................................................ - 31 -4.1 正常电机转子导条电流的分布 ........................................................... - 31 -4.2 断条根数对转子导条电流的影响 ....................................................... - 32 -4.2.1 单根断条........................................................................................ - 32 -4.2.2 连续多根断条................................................................................ - 33 -4.3 断条位置对转子导条电流的影响 ....................................................... - 36 -4.3.1 两根断条的位置对转子电流的影响 ............................................ - 36 -4.3.2 三根断条的位置对转子电流的影响 ............................................ - 40 -4.3.3 四根及特殊位置断条.................................................................... - 42 -4.4 本章小结............................................................................................... - 44 -第5章转子断条故障演变分析 .................................................................... - 45 -5.1 转子断条发展过程 ............................................................................... - 45 -5.2 故障实例仿真分析 ............................................................................... - 45 -5.2.1 第二根断条为2号导条 ................................................................ - 46 -5.2.2 第二根断条为13号导条 .............................................................. - 47 -5.3 本章小结............................................................................................... - 48 -结论.................................................................................................................. - 49 -参考文献.......................................................................................................... - 51 -致谢.................................................................................................................. - 52 -个人简历.......................................................................................................... - 53 -在学期间发表的学术论文 .............................................................................. - 54 -第1章绪论1.1本课题国内外的研究现状由于感应电机应用广泛，使用环境不尽相同，负载性质也各有所异，电机的故障时有发生。

变频异步电动机转子槽研究综述为了提高变频异步电动机的性能，除了变频器本身不断改进提高外，变频电机的改进设计也在不断的研究中。

文章主要综述了在变频异步电动机中的槽配合、槽形选择、槽形尺寸设计以及各种常用转子槽形的特点，接着对目前转子槽的研究热点进行了探讨，并展望转子槽的研究方向。

标签：变频异步电动机；转子槽数；转子槽形引言变频电源供电的异步电动机与工频正弦波供电的异步电动机的主要区别为两方面。

一方面是变频电源供电的异步电动机是在低频到高频的宽频范围内运行的，另一方面是变频电源输出波形是非正弦的。

电源输出波形中除了基波外还有谐波分量。

由于变频供电谐波对异步电动机的影响较大，为了提高变频异步电动机的性能，除了变频器本身不断改进提高外，变频电机的改进设计也在不断的研究中。

其中，转子槽是电机机电能量转换的主要载体，在变频异步电动机中起着关键作用。

在电机运行时，变频电源中的各次谐波会在导体中产生集肤效应，使导体有效截面积减少，电阻增大，造成损耗增大。

电源高次谐波产生的旋转磁场与转子的转差较大，所以由于谐波引起的集肤效应转子损耗是不可忽略的，再加上变频异步电动机采用降频降压软起动方式。

所以变频异步电动机中转子槽的设计思想不仅发生变化，而且变得尤为重要。

1 转子槽数设计的变化在变频异步电机中，从异步和同步附加转矩的方面来考虑，谐波电流的存在对定转子槽数配合的选择没有影响，仍可采用普通异步电机的槽数配合来减小同步和异步附加转矩。

同步附加转矩的槽配合如表1。

异步附加转矩的槽配合为选择恰当的定、转子槽数间的比值或者斜槽来降低KvKskv2的积值。

其中Kv为v 次空间谐波转子的耦合系数，K■=■，Kskv为v次空间谐波转子的斜槽系数。

不过，选择实现5/6短矩系数的槽数，可以大大削弱5次谐波和7次谐波产生的附加转矩影响。

从脉动转矩方面来考虑，虽然脉动转矩的平均值为零，但是它会使电机的角速度发生波动，使电机产生振动和噪声，特别是低频时，电动机甚至有步进感。

交流电机转子导条间横向漏电流研究综述与展望1、项目背景斜槽鼠笼式异步电机和凸极同步电机的转子导条之间由于没有足够的绝缘处理存在经过铁心的横向漏电流，它使导条和铁心中的电流分布沿轴向发生变化，从而影响损耗、转矩、温升等一系列电磁和机械行为。

鼠笼式异步电机横向漏电流方面已经取得相当多的研究成果。

横向漏电流对凸极同步电机阻尼绕组电磁行为的影响，横向漏电流对转子温升的影响，考虑横向漏电流因素的凸极同步电机磁极设计理论等问题，还有待于开展进一步的研究。

2、论文所解决的问题及意义从产生机理、横向接触电阻及其测量方法、电磁分析模型及算法、对电机性能的影响等方面总结了鼠笼式异步电机横向漏电流的研究成果。

介绍了凸极同步电机中横向漏电流的形成原因和相关案例。

在此基础上，建议对横向漏电流相关的设计改进展开深入的研究。

3、论文重点内容1）横向漏电流的产生鼠笼式异步电机运行过程中，转子导体在时变磁场的作用下产生感应电动势，并形成转子电流。

大部分转子电流在导条和端环中流动，在导条与铁心间没有绝缘的条件下，另一部分电流会进入叠片，并通过叠片流入其他导条，形成横向漏电流。

采用斜槽的异步电机横向漏电流现象比较突出。

对于某些特殊用途的异步电机，如果端环阻抗足够大，即便采用直槽，也会产生比较明显的横向漏电流。

2）影响接触电阻率的因素导条与铁心的接触电阻是影响横向漏电流分布的重要因素，而生产工艺是影响导条与铁心接触电阻率的首要因素。

压力铸铝导条接触电阻率一般明显小于离心铸铝导条，焊接型转子接触电阻率一般比铸铝导条的大。

生产中对叠片的一些常规处理工艺，如磷化、氧化等，可以一定程度上提高转子槽内表面与导条的接触电阻率。

即便采用相同的生产工艺，生产过程中的一些随机因素也会引起接触电阻率的差异。

此外，铸铝转子的接触电阻率还会随转子运行温度的升高而变大。

3）接触电阻的测量方法接触电阻的测量一般在完整的或者切除了端环的鼠笼上进行。

①完整鼠笼法图1给出在完整鼠笼上测量接触电阻的实验装置连接图。

同时室觋转子槽彤间歇冲和阻尼孔连续冲的工艺舟绍　《中小型电机｝２００２，２９（２　同时实现转子槽形间歇冲和　阻尼孔连续冲的工艺介绍　

柳州佳力电机公司（广西柳州，５４５００５）　蓝茂康　粱贵建　摘要设计了发电机转子冲片槽形及阻尼孔冲模　其结构融冲槽形、阻尼子ｕ　两工序为一体。降低了模具制造成本＋提高了生产率．且稳定可靠。　叙词发电机转子冲片工艺　

ＴＯ　Ｒｅａｌｉｚｅ　Ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ　Ｐｕｎｅｈ　ｏｆ　Ｒｏｔｏｒ　Ｓｌｏｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｐｕｎｃｈ　ｏｆ　Ｄａｍｐｉｎｇ　Ｈｏｌｅ　ａｔ　ｔｈｅ　Ｓａｍｅ　Ｔｉｍｅ　

Ｌａｎ　Ｍａｏｋａｎｇ，Ｌｉａｎｇ　Ｇｕｉｊｉａｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｄｉｅ　ｆｏｒ　ｓｌｏｔ　ｐｕｎｃｈ　ａｎｄ　ｄａｍｐｉｎｇ　ｈｏｌｅ　ｐｕｎｃｈ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｆｏｒ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｒｏｔｏｒ，Ｉｔ　ｃａｎ　ｒｅｄｎｅｅ　ｔｈｅ　ｃｏｓｔ，ｒａｉｓｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ；Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　Ｒｏｔｏｒ　Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

１工艺分析　对发电机的转子冲片冲压工艺见图１＋通常都　采用复式冲模或单冲模完成，两者各有利有弊。复　冲虽然工效高、质量好．但模具制造周期长且成本　高　槽形和阻尼孔分别单冲．模具制造虽然简单．但　工序多，效率低，冲片多次定位＋轴孔磨损后产牛误　差　叠压后的铁心，阻尼孔往往需人工用手电钻钻　通才能穿入阻尼条。铁心质量难以保证。　图１转子冲片　经综合考虑，把冲槽形连同冲阻尼孔两道工序　蓝茂康　１９５（１年５月　生，１　９７９年厂工大机械　专＼　毕业，工程师。从事　电机铁Ｊ　制造工艺、模　具工装强计等工作。　合为一道工序完成。但这时的关键是要在间歇冲槽　时，实现冲尼孔的连续冲制．这首先要解决“冲床滑　块抬举时可实现冲阻尼孔的模具没计”　分析它的　可行性　针对芜源电工机械厂生产的ＪＤ９１　１　０高速『日Ｊ　歇冲槽机进行了认真的分析研究，认为冲制精度满　足ｒ要求。但冲槽间歇时（即滑块抬举时）带负荷冲　制阻尼孔是否会导致设备损坏或负荷不够．产生冲　片的阻尼孔冲不穿、拉片等现象　对　这种情况，首　先计算冲最人的阻尼孔们．ｇｒａｍ需冲裁力是　８．６ｋＮ。分析了滑块处于高位，冲床冲阻尼扎时的　冲裁力，因转子槽与阻尼孔的夹角较小　总压　还　是在滑块的中心，先对＋６．５的阻尼　Ｌ冲裁进行试　验，然后加大至＋７．８孔的冲裁，料厚从０．５ｍｍ加　至０．８ｒａｍ进行实验。在冲压时，冲床无异常响声，　冲槽机运转正常，认为冲槽机滑块在抬举时带负荷　工作是可行的　据此设计新冲模＋实现冲片在冲槽　间歇时＋冲出阻尼孔是可行的　设计制造了西门子　ＩＦＣ６２２发电机的转子冲片槽形及５且尼孔冲模。通　过实践，证明高速冲槽机在冲槽间歇时连冲阻尼孔　的应用是可行的　经长期生产表明，冲０，５～　０．８ｍｍ厚的板料，直径从＋６，８～００７．８的孔，设备　运转正常＋无异常杂音．更无损坏现象　新结构模具