电机电枢叠片厚度的计算方法
张春礼（天津市勃海无线电厂）
1引言
在航空产品的设计中，应尽量满足体积小和重量轻的要求。因为飞机特种设备增加1kg重量，飞机总的结构重量就需增加8kg。因此，飞机上的电气设备必须考虑效率、材料的利用程度、成本经济等因素。文中介绍的方法对电机、变压器的计算都是适用的。
2电枢叠片厚度的确定
当铁心中存在交变磁通时，铁心内部电场的存在使铁心中有涡流（见图1），涡流的存在不仅损耗能量而且还有去磁的作用。
2.1涡流损耗与叠片厚度的关系
图1所示为一铁心截面，i为绕组中的激磁电流。假如在某一瞬间激磁电流i按图中所示方向增加，则铁心中的磁通将向纸内方向增加。它使铁心中感生涡流δe，涡流方向和磁通增加的方向相反，因此δe的瞬间方向如图中所示。
涡流损耗的功率根据下式计算。
式中V——铁心的体积
f——电源频率
r——铁心材料的电导系数
Bm一一一交变磁感应强度的****振幅
d——叠片厚度
从式(1)可见，涡流损耗与叠片厚度的平方成正比。
2.2涡流的去磁作用
涡流除去形成一部分能量损耗外，还有减弱磁场的作用。
例如有一矩形槽电枢铁心，如图2所示，设铁心的磁势为Fm，礅路的平均长度为l，则叠片表面的磁场强度的复数振幅平均值为：
叠片内部的磁场强度是和式(2)所代表的数值是不同的，因为在计算叠片内部的场强时要考虑涡流的影响。
当叠片的平均长度l和宽度远大于它的厚度d时，可以认为叠片内部的场强与x和y无关，而仅是z的函数。图2叠片内的磁场强度仅有y方向的分量。设复数振幅为Hm，场强变化一周时铁心中的磁导率μ保持不变。
为了看出磁感应强度Bm随叠度厚变的变化，引用磁感应振幅公式：
根据式(3)作出磁感应强度振幅分布的Bm～2kz曲线，如图3所示。
从图3可见，即使不考虑不同的名时磁感应相位的变化，而只注意其振幅变化，也能看到涡流的去磁作用。在z=±d/2即2kz=±kd，如磁感应强度就是铁心内靠近表面处的磁感应，它的振幅是Bme=μHme
假如没有涡流的去磁作用，整个叠片中的磁感应强度的振幅应都等于这个值。但涡流的去磁作用使靠近叠片中的磁场较表面的磁场为弱，越大，这种现象越显著。
从式(4)中可见，志与频率及电导系数y的平方根成正比。因此涡流的去磁作用是随叠片厚度和材料的电导系数的增长而愈趋显著。
从图3可见，当kd<1时，叠片表面和中心磁感应强度差异很小。当kd>2时差异十分大。由于涡流损耗和涡流的去磁作用都和叠片的厚度有关系，所以在设计不同电源频率的陀螺机时，应该对硅钢片的厚度进行计算，最后根据计算结果选用系列中的标准厚度。
从图3的瞄线中可以得到计算硅钢片厚度的依据，即为：
3陀螺电机硅钢片厚度计算实例
已知：电流频率f=500Hz求：硅钢片厚度d，根据式(4)得：K=4.43(mm)-1
由式(5)得：
用44硅钢片，并选系列中的标准厚度d=0. 2mm。
试验结果表明，产品性能很好，额定转速n，额定电流iD，惯性行走时间t、起动电流i0及效率η都符合设计要求。
无刷伺服电机
BL系列筒形无刷伺服电机采用了稀土永磁材料，其特点是转子轻，加速度达93000rad/s2，速度为8000r/min，输出连续转矩可达44Nm。独特的磁结构设计允许过载电流8倍而不产生退磁现象。另一种MA系列扁平式伺服电机在设计中采用了一个薄薄的玻璃纤维转子，其失速转矩为24. 3lNm，在转速为3000r/min时****转矩达150Nm。
(杜宗潆译自《Machine Design》V01. 64No. 15，1992)
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