三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)

1、摘 要Y2系列電機(jī)是在Y系列電機(jī)基礎(chǔ)上更新設(shè)計(jì)的一般用途電機(jī)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，以及重量輕，成本低等優(yōu)點(diǎn)，在電機(jī)噪聲、振動(dòng)水平優(yōu)于Y系列電機(jī)，外觀更加滿足國內(nèi)外的用戶需求，本文為Y2-112M-2的電磁設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，掌握了中小型三相感應(yīng)電機(jī)的設(shè)計(jì)原理，熟悉相關(guān)的技術(shù)條件，基于給定的參數(shù)結(jié)合相關(guān)的技術(shù)條件，確定與電機(jī)的電磁性能有關(guān)的尺寸，選擇定、轉(zhuǎn)子的槽數(shù)和槽配合，確定槽型尺寸，選定有關(guān)材料，編程進(jìn)行電磁計(jì)算，結(jié)合前面的數(shù)據(jù)計(jì)算出相應(yīng)的工作性能和起動(dòng)性能，包括效率、功率因數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、起動(dòng)電流倍數(shù)等。為了減小誤差和計(jì)算量，還在MATLAB中編

2、寫了電磁計(jì)算程序。此外，本設(shè)計(jì)還用CAD繪制了定、轉(zhuǎn)子沖片圖以及定子繞組分布圖,最終使技術(shù)指標(biāo)符合任務(wù)書的要求。通過對電機(jī)性能尺寸的確定，以及對槽型的選取，選定了有關(guān)尺寸，通過編程的反復(fù)調(diào)試，使其技術(shù)指標(biāo)符合任務(wù)書的要求，最終設(shè)計(jì)出符合任務(wù)書要求的電機(jī)。關(guān)鍵詞：Y2-112M-2三相異步電動(dòng)機(jī);定、轉(zhuǎn)子；電磁設(shè)計(jì)計(jì)算AbstractY2 series motors is designed on the basis of Y series motor update general purpose motor. it has a simple structure, convenient manuf

3、acture, use and maintenance, reliable operation .as well as light weight, low cost advantages, the motor noise and vibration level is better than that of Y series motor. appearance more meet the needs of users at home and abroad, this paper designed for electromagnetic Y2-112m - 2.In the process of

4、design, master the design principles of small and medium-sized three-phase induction motor, familiar with relevant technical conditions, based on the given parameters combining with related technical conditions, determine the size of the associated with the electromagnetic performance of the motor,

5、"option, rotor slot number and groove, groove type size ,selected materials programming electromagnetic calculation, Finally, combined with the previous data to calculate the working performance and the corresponding starting performance, including efficiency, power factor, the maximum torque,

6、starting torque, starting current ratio etc. In order to reduce the error and the amount of calculation, prepared electromagnetic calculation program in MATLAB. In addition, the design also drawing, the rotor and the stator , windings distribution prints with CAD. the technical indicators in line wi

7、th the requirements of specification.To determine the size of the motor performance, as well as to the trough type selection, the selected size, by the repeated debug programming, make the technical indicators meet the requirements of the specification, the final design conform to the requirements o

8、f the specification of the motor.Key Words: Y2-112M-2three-phase asynchronous motor, the stator , the rotor Electromagnetic design calculation目 錄摘 要IAbstractII目 錄III1 緒論11.1 工程背景11.2 設(shè)計(jì)范圍11.3 設(shè)計(jì)依據(jù)11.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)11.5 本文的主要工作12 三相異步電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)的確定22.1 主要尺寸及氣隙長度的確定22.2 定、轉(zhuǎn)子槽形及槽配合的確定22.2.1 定、轉(zhuǎn)子槽形的選擇2 定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定3

9、槽配合的選取32.3 繞組型式及節(jié)距的選擇32.3.1 繞組型式的選擇32.3.2 繞組節(jié)距的選擇32.4 計(jì)算概述42.4.1 磁路計(jì)算42.4.2 參數(shù)計(jì)算43 電磁計(jì)算43.1 額定數(shù)據(jù)及主要尺寸43.2 磁路計(jì)算63.3 參數(shù)計(jì)算93.4 工作性能計(jì)算133.4 起動(dòng)性能計(jì)算163.5 程序流程圖18結(jié) 論20參考文獻(xiàn)22附錄A電磁計(jì)算程序23附錄B 部分參數(shù)計(jì)算36附錄C定子沖片圖44附錄D轉(zhuǎn)子沖片圖441 緒論1.1 工程背景電機(jī)是通過電磁感應(yīng)將電能與其他機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電力機(jī)械，在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，具有較好的工作特性，所以主要用作電動(dòng)機(jī)。三相感應(yīng)

10、電動(dòng)機(jī)具有簡單的結(jié)構(gòu)，而且價(jià)格低廉，運(yùn)行可靠，堅(jiān)固耐用，并且易于控制，因而在電動(dòng)機(jī)中是廣為使用的一種1。因此本設(shè)計(jì)對Y2-112M-2型電機(jī)進(jìn)行了電磁設(shè)計(jì)計(jì)算。1.2 設(shè)計(jì)范圍根據(jù)相關(guān)技術(shù)手冊的數(shù)據(jù)確定與電機(jī)的電磁性能有關(guān)的主要尺寸、槽形及槽配合、繞組型式和節(jié)距、線規(guī)和材料等，用MATLAB編程進(jìn)行電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算，用CAD畫出定、轉(zhuǎn)子沖片圖和它的繞組分布圖。1.3 設(shè)計(jì)依據(jù)(1) 類似關(guān)于電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)資料。(2) 國家目前現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程、規(guī)范、技術(shù)手冊，主要包括： 實(shí)用電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算手冊（黃堅(jiān)，主編）。Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件(JB/T8680.1-1998)。 用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格（功

11、率、電壓、轉(zhuǎn)速、等）及技術(shù)要求（如效率、溫升等）。1.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)出滿足電機(jī)的主要性能指標(biāo)，如起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流倍數(shù)、效率和功率因數(shù)等要滿足任務(wù)書的要求。在滿足要求之后，盡量使電動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)有所提高。1.5 本文的主要工作(1) 三相異步電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)的確定根據(jù)任務(wù)書提出的要求，結(jié)合相關(guān)的資料，確定出與電機(jī)電磁性能有關(guān)的主要尺寸、槽形及槽配合、繞組型式及節(jié)距、線規(guī)和材料。(2) 電磁計(jì)算根據(jù)確定的主要參數(shù)，采用MATLAB編程進(jìn)行電磁計(jì)算，在MATLAB程序中調(diào)整相關(guān)的參數(shù)，一直到計(jì)算出的性能指標(biāo)達(dá)到本設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。(3) MATLAB編程三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁計(jì)算工作量大，

12、使用MATLAB編程使得計(jì)算量減小，也讓計(jì)算的精確程度也得到大大提高。(4) CAD畫圖本文的設(shè)計(jì)中使用CAD畫出定、轉(zhuǎn)子沖片圖、及定子繞組分布圖。2 三相異步電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)的確定電磁計(jì)算的數(shù)據(jù)依據(jù)主要是三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，要正確地進(jìn)行電磁計(jì)算，必須要選擇合適的主要參數(shù)。主要參數(shù)的選擇是根據(jù)技術(shù)手冊給定的參數(shù)。并且計(jì)算出有關(guān)的必須參數(shù)進(jìn)行選擇的。2.1 主要尺寸及氣隙長度的確定電機(jī)的主要尺寸包括定子內(nèi)徑和鐵芯有效長度，只要確定了這兩個(gè)參數(shù)，其他的尺寸（包括定、轉(zhuǎn)子內(nèi)外徑、鐵芯長度和氣隙長度等）就可以以此為根據(jù)，參閱文獻(xiàn)2。但在一般情況下，定子內(nèi)徑和鐵芯有效長度的計(jì)算比較麻煩，通常采用類比法來

13、確定電機(jī)的主要尺寸，參照已生產(chǎn)過的同類型相近規(guī)格電機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，直接初選電機(jī)的主要尺寸。在本設(shè)計(jì)中，以廠家已經(jīng)生產(chǎn)過的Y2系列的相近電機(jī)作為參考，結(jié)合文獻(xiàn)3得到本臺(tái)電機(jī)的主要尺寸。本臺(tái)電機(jī)主要尺寸結(jié)合文獻(xiàn)4中附錄A進(jìn)行選取，詳見附錄C和附錄D。2.2 定、轉(zhuǎn)子槽形及槽配合的確定2.2.1 定、轉(zhuǎn)子槽形的選擇(1) 定子槽形的選擇5小型三相異步電動(dòng)機(jī)的定子槽形，一般采用斜口圓底槽6。槽口斜角統(tǒng)一規(guī)定如下： 160機(jī)座及以下為； 180280機(jī)座：2極為，4極為，6、8極為； 315355機(jī)座：2極為，410極為。因本臺(tái)電機(jī)機(jī)座號(hào)為112，極數(shù)為2極，所以定子選梨形槽，槽口角度選。詳見附錄C

14、。(2) 轉(zhuǎn)子槽形的選擇轉(zhuǎn)子采用平底槽、圓底槽、梨形槽、凸形槽（對稱和不對稱）、刀形槽等6種槽形，Y2系列電動(dòng)機(jī)在大機(jī)座號(hào)中采用凸形槽較多。本臺(tái)電機(jī)的機(jī)座號(hào)較小，因此轉(zhuǎn)子選刀形槽（不對稱），槽口斜角為，詳見附錄D。 定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定轉(zhuǎn)子的槽形尺寸對電機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流倍數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差率、效率和功率因數(shù)等都有非常大的影響；此外，槽的各部分尺寸對這些性能指標(biāo)又有不同程度的影響。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般采用類比法來確定電機(jī)定、轉(zhuǎn)子的槽形尺寸。本臺(tái)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸詳見附錄C和附錄D。 槽配合的選取槽配合就是在轉(zhuǎn)子槽數(shù)與定子槽數(shù)有合適的配合。恰當(dāng)?shù)牟叟浜夏芙档碗姶旁肼暫徒档碗?/p>

15、動(dòng)機(jī)負(fù)載噪聲7。槽配合對電機(jī)的性能有影響，若選取不合適，可能會(huì)導(dǎo)致附加損耗、附加轉(zhuǎn)矩、振動(dòng)與噪聲增加，從而使效率降低，起動(dòng)性能變差。采用定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)接近的槽配合，可減小附加損耗。2極電機(jī)一般采用16/18，24/22、30/26、36/28、42/34。本臺(tái)電機(jī)所選取的槽配合是30/26。2.3 繞組型式及節(jié)距的選擇2.3.1 繞組型式的選擇考慮到目前的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝和機(jī)械化下線的可能性，除71機(jī)座6極和80、90機(jī)座8極采用雙層繞組外，對160及以下的機(jī)座仍采用單層繞組。對180及以上機(jī)座，為了提高電機(jī)性能和降低電機(jī)噪聲，在設(shè)計(jì)時(shí)全部采用雙層疊繞組8。本臺(tái)電機(jī)因機(jī)座號(hào)為112，所以選用單層同心

16、式繞組。2.3.2 繞組節(jié)距的選擇對雙層繞組應(yīng)從電機(jī)具有良好的電氣性能和節(jié)約導(dǎo)線材料兩方面來考慮節(jié)距的選擇。在正常三相異步電動(dòng)機(jī)中，通常選以便消弱磁勢的5次和7次諧波分量。對于2極電機(jī)，為了便于嵌線和縮短端部長度，除鐵芯長度很長的以外，一般取左右。因本設(shè)計(jì)是2極電機(jī)，所以取。2.4 計(jì)算概述2.4.1 磁路計(jì)算確定產(chǎn)生主磁場的磁化力是磁路計(jì)算的主要工作，進(jìn)而根據(jù)磁力計(jì)算勵(lì)磁電流，并確定電機(jī)的空載特性。此外，通過磁路計(jì)算還可以校核電機(jī)各部分磁通密度是否合適。2.4.2 參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算的主要目的是計(jì)算電機(jī)定、轉(zhuǎn)子的電阻及漏抗。電阻、電抗是電機(jī)的重要參數(shù)。電阻的大小不僅影響電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，而且與電機(jī)

17、的運(yùn)行性能有極密切的關(guān)系。轉(zhuǎn)子電阻的大小對其轉(zhuǎn)矩特性影響特別突出。因此正確選定及計(jì)算這些參數(shù)是非常重要的。3 電磁計(jì)算3.1 額定數(shù)據(jù)及主要尺寸(1) 輸出功率(2) 額定電壓 (3) 功電流(4) 效率（按照技術(shù)條件規(guī)定）(5) 功率因數(shù)（按照技術(shù)條件規(guī)定）(6) 極對數(shù)(7) 頻率(8) 定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)定子槽數(shù)，轉(zhuǎn)子槽數(shù)(9) 定、轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)定子每極槽數(shù)：轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)：(10) 定、轉(zhuǎn)子沖片尺寸定子外徑，定子內(nèi)徑，鐵心長度，氣隙長度，轉(zhuǎn)子外徑，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑。定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸詳見附錄C和附錄D。(11) 極距(12) 定、轉(zhuǎn)子齒距定子齒距：轉(zhuǎn)子齒距：(13) 繞組節(jié)距（以槽數(shù)表示）(14) 每相

18、串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)其中，每槽導(dǎo)體數(shù)每圈匝數(shù)=213=26；并聯(lián)支路數(shù)=1。(15) 繞組線規(guī)按類比法選取線規(guī)，本文中選取的線規(guī)為-(16) 槽滿率槽有效面積：其中，槽面積和槽絕緣面積計(jì)算詳見附錄B。槽滿率：（符合要求）其中，導(dǎo)體并饒根數(shù)；導(dǎo)體絕緣后外徑。(17) 繞組系數(shù)其中，短距系數(shù)和分布系數(shù)計(jì)算詳見附錄B。(18) 每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)3.2 磁路計(jì)算(1) 計(jì)算滿載電勢初設(shè)，則(2) 計(jì)算每極磁通初設(shè)，由文獻(xiàn)3中表3-5查得，則(3) 波幅系數(shù)由初設(shè)飽和系數(shù)查得對應(yīng)的極弧系數(shù)，則(4) 定子齒磁密(5) 轉(zhuǎn)子齒磁密(6) 定子軛磁密(7) 轉(zhuǎn)子軛磁密(8) 空氣隙磁密其中，齒部和軛部截面積、和計(jì)算

19、詳見附錄B。(9) 各部分磁路所需單位安匝數(shù)根據(jù)計(jì)算出的各部分磁密，按照文獻(xiàn)5中附錄五的熱軋硅鋼片DR510牌號(hào)磁化曲線表查出各部分磁密對應(yīng)的磁場強(qiáng)度，然后繼續(xù)計(jì)算。結(jié)果為：，。(10) 有效空氣隙長度其中，定、轉(zhuǎn)子卡氏系數(shù)、計(jì)算詳見附錄B。(11) 定、轉(zhuǎn)子齒部磁壓降定子齒部磁壓降：轉(zhuǎn)子齒部磁壓降：(12) 定、轉(zhuǎn)子軛部磁壓降定子軛部磁壓降：轉(zhuǎn)子軛部磁壓降：其中，齒部和軛部磁路計(jì)算長度、和計(jì)算詳見附錄B。(13) 空氣隙磁壓降(14) 飽和系數(shù)由于，合格。故可以繼續(xù)計(jì)算，否則必須返回重新計(jì)算直至誤差小于1%。(15) 每極磁勢(16) 計(jì)算滿載磁化電流(17) 磁化電流標(biāo)幺值(18) 勵(lì)磁電

20、抗標(biāo)幺值（采用近似計(jì)算方法）3.3 參數(shù)計(jì)算(1) 定子槽漏抗標(biāo)幺值其中，漏抗系數(shù)和定子槽比漏磁導(dǎo)計(jì)算詳見附錄B。(2) 定子諧波漏抗標(biāo)幺值其中，查文獻(xiàn)5中圖4.10得定子諧波比漏磁導(dǎo)。(3) 定子端部漏抗標(biāo)幺值其中，為線圈伸出鐵芯外的直線部分長度；線圈端部軸向投影長計(jì)算詳見附錄B。(4) 定子漏抗標(biāo)幺值(5) 轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值其中，轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)的計(jì)算詳見附錄B。(6) 轉(zhuǎn)子諧波漏抗標(biāo)幺值其中，查文獻(xiàn)5中圖4.11得轉(zhuǎn)子諧波比漏磁導(dǎo)。(7) 轉(zhuǎn)子繞組端部漏抗標(biāo)幺值(8) 轉(zhuǎn)子斜槽漏抗標(biāo)幺值其中，斜槽度計(jì)算詳見附錄B。(9) 轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值(10) 定、轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值之和(11) 定子繞線直流

21、電阻其中，為級(jí)絕緣平均工作溫度時(shí)銅的電阻率。(12) 定子繞組相電阻標(biāo)幺值(13) 有效材料的計(jì)算感應(yīng)電機(jī)的有效材料是指定子繞組導(dǎo)電材料和定轉(zhuǎn)子鐵心導(dǎo)磁材料，電機(jī)的成本主要由有效材料的用量決定。定子銅的重量：其中，為考慮導(dǎo)線和引線質(zhì)量的系數(shù)，漆包圓銅線；是銅的密度。硅鋼片重量：其中，是沖剪余量；是硅鋼片密度。(14) 轉(zhuǎn)子電阻標(biāo)幺值其中，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電阻標(biāo)幺值和轉(zhuǎn)子端環(huán)電阻標(biāo)幺值計(jì)算詳見附錄B。(15) 定子有功電流分量標(biāo)幺值(16) 滿載電抗電流標(biāo)幺值其中，。(17) 定子電流無功分量標(biāo)幺值(18) 滿載電勢系數(shù)由于，合格。故可繼續(xù)計(jì)算，否則需要重新假設(shè)初值，直到誤差小于0.1%。(19) 空載

22、電勢標(biāo)幺值(20) 空載時(shí)定子齒部磁密(21) 空載轉(zhuǎn)子齒磁密(22) 空載定子軛磁密(23) 空載轉(zhuǎn)子軛磁密(24) 空載氣隙磁密根據(jù)上述計(jì)算出的各部分空載磁密，按照文獻(xiàn)5中附錄五的熱軋硅鋼片DR510牌號(hào)磁化曲線，查取各部分磁路的磁場強(qiáng)度，然后繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算。所查得的結(jié)果為：，。(25) 空載定子齒部磁壓降(26) 空載轉(zhuǎn)子齒部磁壓降(27) 空載定、轉(zhuǎn)子軛部磁壓降空載定子軛部磁壓降：空載轉(zhuǎn)子軛部磁壓降：(28) 空載氣隙磁壓降(29) 空載總磁壓降(30) 空載磁化電流3.4 工作性能計(jì)算(1) 定子電流標(biāo)幺值(2) 定子電流密度(3) 線負(fù)荷(4) 轉(zhuǎn)子電流標(biāo)幺值導(dǎo)條電流實(shí)際值：端環(huán)電流

23、實(shí)際值：(5) 轉(zhuǎn)子電流密度導(dǎo)條電密：端環(huán)電密：(6) 定子銅耗(7) 轉(zhuǎn)子鋁耗(8) 雜散損耗雜散損耗的大小與設(shè)計(jì)參數(shù)和工藝情況有關(guān)，目前尚難以準(zhǔn)確計(jì)算，故以推薦值為主。這里推薦：=0.0050(9) 機(jī)械損耗(10) 鐵耗定子齒部重量：定子軛部重量：定子齒部鐵耗：定子軛部鐵耗：其中，鐵耗系數(shù)根據(jù)空載磁密和的值查文獻(xiàn)3中附錄六可得：，。(11) 總鐵耗(12) 總鐵耗標(biāo)幺值(13) 總損耗標(biāo)幺值(14) 輸入功率標(biāo)幺值(15) 效率由于，合格。故可繼續(xù)計(jì)算，否則需要重新假設(shè)初值，直到誤差小于0.5%。(16) 功率因數(shù)(17) 轉(zhuǎn)差率旋轉(zhuǎn)鐵耗：(18) 轉(zhuǎn)速(19) 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)3.4 起動(dòng)

24、性能計(jì)算(1) 假設(shè)起動(dòng)電流(2) 起動(dòng)時(shí)定子槽漏抗其中，起動(dòng)時(shí)定子槽比漏磁導(dǎo)詳見附錄B。(3) 起動(dòng)時(shí)定子諧波漏抗其中，起動(dòng)時(shí)漏磁路飽和系數(shù)的計(jì)算取值詳見附錄B。(4) 起動(dòng)時(shí)定子漏抗(5) 起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子槽漏抗其中，起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子槽比漏抗詳見附錄B。(6) 起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子諧波漏抗(7) 起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子斜槽漏抗(8) 起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子漏抗(9) 起動(dòng)時(shí)總漏抗(10) 起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻其中，擠流效應(yīng)系數(shù)詳見附錄B。(11) 起動(dòng)總電阻標(biāo)幺值(12) 起動(dòng)總阻抗標(biāo)幺值(13) 起動(dòng)電流由于，合格。故可以繼續(xù)計(jì)算，否則需要重新假設(shè)起動(dòng)電流倍數(shù)的初值，直到誤差小于3%。起動(dòng)電流倍數(shù)：(14) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩主要性能指標(biāo)計(jì)算值與任

25、務(wù)書規(guī)定的保證值比較如表3.1所示。表3.1 主要性能指標(biāo)對比主要性能指標(biāo)保證值計(jì)算值效率0.850.8483功率因數(shù)0.880.8709最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2.32.8105起動(dòng)電流倍數(shù)7.57.1666起動(dòng)轉(zhuǎn)矩2.22.23013.5 程序流程圖電動(dòng)機(jī)的電磁計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的過程。計(jì)算中有些參數(shù)需先依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式假設(shè)，然后再核算。因此本文按照“中小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序”，用MATLAB語言編寫了中小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序，程序及運(yùn)行結(jié)果見附錄A。前面所帶數(shù)據(jù)是調(diào)整好的數(shù)據(jù)，程序流程圖如圖3.1所示。圖3.1 程序流程圖結(jié) 論本設(shè)計(jì)是對Y2-112M-2型異步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)。通過查閱

26、相關(guān)技術(shù)手冊，確定該電機(jī)的主要參數(shù)，包括定、轉(zhuǎn)子內(nèi)外徑，氣隙和鐵心長度，節(jié)距和繞組型式，槽形、槽形尺寸和槽配合，以及所需材料等。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，所確定的主要參數(shù)和選用的材料均符合設(shè)計(jì)要求。由于本設(shè)計(jì)的計(jì)算量大，為了減少人工計(jì)算帶來的誤差，所以計(jì)算過程采用MATLAB編程，使計(jì)算量大大減小。通過電磁計(jì)算得到的該電機(jī)的主要性能指標(biāo)，包括起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流倍數(shù)、效率和功率因數(shù)等均符合設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。其中，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流倍數(shù)和功率因數(shù)均得到了改善。為了使定、轉(zhuǎn)子沖片圖和繞組分布圖清晰美觀、尺寸標(biāo)注準(zhǔn)確，本次設(shè)計(jì)使用CAD畫圖。三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)是決定該電機(jī)電磁性能好壞的重

27、要因素，也是整個(gè)電機(jī)設(shè)計(jì)中非常重要的環(huán)節(jié)。電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)不同于其他的電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先，需要確定電機(jī)的主要參數(shù)，參數(shù)的確定對整個(gè)電磁設(shè)計(jì)很重要，決定電機(jī)主要性能指標(biāo)。其次，應(yīng)該嚴(yán)格按照電磁計(jì)算步驟進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算過程中，反復(fù)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，使性能指標(biāo)滿足要求。致 謝在本次論文設(shè)計(jì)過程中，感謝我的學(xué)校，給了我學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，在學(xué)習(xí)中，田莉老師從選題指導(dǎo)、論文框架到細(xì)節(jié)修改，都給予了細(xì)致的指導(dǎo)，提出了很多寶貴的意見與建議，老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。這篇論文是在老師的精

28、心指導(dǎo)和大力支持下才完成的。感謝所有授我以業(yè)的老師，沒有這些年知識(shí)的積淀，我沒有這么大的動(dòng)力和信心完成這篇論文。感恩之余，誠懇地請各位老師對我的論文多加批評指正，使我及時(shí)完善論文的不足之處。謹(jǐn)以此致謝最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對本文進(jìn)行審閱的各位老師表示衷心的感謝，在撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）期間，楊如虎、嚴(yán)豪杰、王云鵬等同學(xué)對我設(shè)計(jì)工作給予了熱情幫助，在此向他們表達(dá)我的感激之情。參考文獻(xiàn)1 季杏法.小型異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987:1-117.2 胡巖.小型電動(dòng)機(jī)現(xiàn)代實(shí)用設(shè)計(jì)技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008:1-120.3 陳世坤.電機(jī)設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1

29、982:10-74.4 黃國治,傅豐禮.Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:21-332.5 傅豐禮.異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007:1-192.6 黃堅(jiān).實(shí)用電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算手冊M.上海:上海科技技術(shù)出版社,2010:45-87.7 湯蘊(yùn)璆.電機(jī)學(xué)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008:75-149.8 李隆年.電機(jī)設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002:63-152.附錄A電磁計(jì)算程序程序%第一部分 額定數(shù)據(jù)和主要尺寸%myflag1 = 0; %myflag1 myflag1=1是雙層槽絕緣占面積,myflag1=0是單層槽絕緣占面積myfla

30、g2 = 0; %myflag2 myflag2=1是平底槽,myflag2=0是圓底槽myflag3 = 1; %myflag3 myflag3=1是平底槽,myflag3=0是圓底槽myflag4 = 0; %myflag4 myflag4=1是圓底槽,myflag4=0是半開口平底槽,其它為開口平底槽myflag5 = 1; %myflag5 myflag5=1是半開口槽和半閉開口槽,myflag5=0是開口槽myflag6 = 3; %myflag6 myflag6=1是二級(jí)防護(hù)式,myflag6=2是四級(jí)及以上防護(hù)式,myflag6=3是二級(jí)封閉型自扇冷式,myflag6=4是四級(jí)及

31、以上封閉型自扇冷式myflag7 = 1; %myflag7 myflag7=1是半閉口槽,myflag7=0 是開口槽PN = 4000;Un = 380; %額定電壓f = 50; %頻率cos_phi=0.88; %功率因數(shù)eta_1 = 0.85; %效率m1 = 3;p = 1; %極對數(shù)q1 = 5; %每極每相槽數(shù)UN_phi = Un;Ikw = PN/(m1*UN_phi); %功電流Z1 = 2*m1*p*q1; %定子槽數(shù)Z2 = 26; %轉(zhuǎn)子槽數(shù)Zp1=Z1/(2*p);Zp2=Z2/(2*p); %定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)KB_2 = 0.92+0.00866*log10(P

32、N); %滿載電勢標(biāo)幺值p_1 = KB_2*PN/(eta_1*cos_phi);alpha_p_1 = 0.68;Knm_1 = 1.10;Kdp1_1 = 0.96;A_1 = 22000; %由參考文獻(xiàn)電機(jī)設(shè)計(jì)圖10-2B_delta_1 = 0.65;n_1 = 3000;V = 6.1*1*p_1/(alpha_p_1*Knm_1*Kdp1_1*A_1*B_delta_1*n_1);Lambda=0.7; %由參考文獻(xiàn)電機(jī)設(shè)計(jì)表10-2Di1_1 = (2*p*V/(Lambda*pi)(1/3);Di1_D = 0.56; %由參考文獻(xiàn)電機(jī)設(shè)計(jì)表10-3 Dt1_D表示Dt1/D

33、D1_1 = Di1_1/(Di1_D); D1 = D1_1; %D1定子沖片外徑Di1 = D1*(Di1_D);l= V/(Di12); %lef鐵心有效長度li = l - 0.001; %D2轉(zhuǎn)子外徑，Dt2轉(zhuǎn)子內(nèi)徑delta = Di1*(1+9/2/p)*(1/103);lef =li+2*delta;D2=Di1-2*delta; %轉(zhuǎn)子外徑Di2 = 0.038; %轉(zhuǎn)子內(nèi)徑由轉(zhuǎn)軸直徑?jīng)Q定tau=pi*Di1/(2*p); %極距t1= pi*Di1/Z1; %定子齒距t2=pi*D2/Z2; %轉(zhuǎn)子齒距%定子繞組采用單層繞組，交叉式，節(jié)距19,210，1118bsk = 1

34、.2*t1; %轉(zhuǎn)子斜槽寬alpha_1 = 1; %并聯(lián)支路alpha_1為1N_phi1_1 = ceil(eta_1*cos_phi*pi*Di1*A_1)/(m1*Ikw); %每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)Ns_1 = (m1*alpha_1*N_phi1_1)/Z1; %每槽導(dǎo)體數(shù)Ns1= ceil(Ns_1);N_phi1 = Ns1*Z1/(m1*alpha_1); N1 = N_phi1/2;J1_1=5.2;I1_1 = Ikw/eta_1/cos_phi; %定子電流初步值NA = I1_1/(alpha_1*J1_1); %用NA表示Nt1_1*Ac1Ni1_1=1;Ac1=NA/ N

35、i1_1;d_1=1.06*10(-3); Ac1_1=0.8825;d= d_1+0.08*10(-3);Bi_1=1.5;bi_11=t1*B_delta_1/0.95/Bi_1;Bf_1=1.42;hf_1=tau*alpha_p_1*B_delta_1/2/0.95/Bf_1;h=0.002; %槽鍥h01 = 0.0008;b01 = 0.0032;b11 = 0.0061;h11=0.00084; h21 = 0.00976;r21 = 0.00405;bi1_1 = pi*(Di1+2*h01+2*h11+2*h21)/Z1-2*r21;bi1_2 = pi*(Di1+2*h01

36、+2*h11)/Z1-b11;bi1 = (bi1_1+bi1_2)/2;bi1=0.0047hs1 = h01+h21+h11+r21;hs_1 = h21+h11; As=(2*r21+b11)*(hs_1-h)/2+pi*r21*r21/2; %槽面積Delta_t = 0.00025;%myflag1 myflag1=1是雙層槽絕緣占面積myflag1=0是單層槽絕緣占面積switch myflag1 case 1 At = Delta_t*(2*hs_1+pi*r21+2*r21+b11); case 0 At = Delta_t*(2*hs_1+pi*r21);endAef = A

37、s - At;Sf = 1*Ns1*d2/Aef; %槽滿率alpha = p*2*pi/Z1;Kd1=sin(q1*alpha/2)/(q1*sin(alpha/2); %分布系數(shù)Kp1=1; %短距系數(shù)Kdp1=Kd1*Kp1; %繞組系數(shù)KI=0.93;I2_1 = KI*I1_1*3*N_phi1*Kdp1/Z2; %轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流JB_1 = 3.7; %轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電密AB_1=I2_1/JB_1; %導(dǎo)條截面積Bi_2=1.5;bi_2=t2*B_delta_1/0.95/Bi_2;Bf_2=1.45hf_2=tau*alpha_p_1*B_delta_1/2/0.95/Bf_2;h0

38、2 = 0;b02 = 0.001;b12 = 0.001;h12=0;h22 = 0,0045;h32=0.014;b22 = 0.002;b32 = 0.0055;b42 = 0.002;hs2=h02+h12+h22+h32;bi2 = pi*(D2-2*2/3*hs2)/Z2-(b42+hs2*b32/3/h32);AB=(b12+b22)*h22/2+(b32+b42)*h32/2; %導(dǎo)條截面積IR_1=I2_1*Z2/(2*pi*p); %端環(huán)電流JR_1=0.78*JB_1;AR_1=IR_1/JR_1;AR= AR_1;%第二部分 磁路計(jì)算%KE_1=0.92;E1= KE_

39、1*UN_phi; %E1為滿載相電勢Ks_1 = 1.2;Knm = 1.095;Phi=E1/(4*Knm*Kdp1*f*N1); %每極磁通Kfe = 0.95;Ai1 = Kfe*li*bi1*Zp1; %定子每極下齒部截面積Ai2 = Kfe*li*bi2*Zp2; %轉(zhuǎn)子每極下齒部截面積%myflag2 myflag2=1是平底槽 myflag2=0是圓底槽switch myflag2 case 1 hf1_1 = (D1-Di1)/2-hs1; case 0 hf1_1 = (D1-Di1)/2-hs1+r21/3;end %定子軛部計(jì)算高度%myflag3 myflag3=1是

40、平底槽 myflag3=0是圓底槽switch myflag3 case 1 hf2_1= (D2-Di2)/2-hs2; case 0 hf2_1 = (D2-Di2)/2-hs2+r22/3;end hf2_2=0.0237 %轉(zhuǎn)子軛部計(jì)算高度Af1 =Kfe*li*hf1_1; %定子軛部截面積Af2 = Kfe*li*hf2_2; %轉(zhuǎn)子軛部截面積tau = pi*Di1/2/pA_delta = tau*lef; %空氣隙截面積alpha_p1 = 0.67; %計(jì)算極弧系數(shù)Fs = 1/alpha_p1; %波幅系數(shù)B_s = Fs*Phi/A_delta; %氣隙磁密Bi1 =

41、Fs*Phi/Ai1; %定子齒磁密Bi2 = Fs*Phi/Ai2; %轉(zhuǎn)子齒磁密B_delta = Fs*Phi/A_delta; %空氣隙磁密Hi1 =24.61; %查表Hi2 =21.32; %磁場強(qiáng)度%myflag5 myflag5=1是半開口槽和半閉開口槽 myflag5=0是開口槽switch myflag5 case 1 K_delta=t1*(4.4*delta+0.75*b01)/(t1*(4.4*delta+0.75*b01)-b012); case 0 K_delta = t1*(5*delta+b01)/(t1*(5*delta+b01)-b012);enddelt

42、a_ef = K_delta*delta; %有效氣隙長度Li1 = (h11+h21)+r21/3;%myflag4 myflag4=1是圓底槽 myflag4=0是半開口平底槽 其它為開口平底槽switch myflag4 case 1 Li2 = (h12+h22)+r22/3; case 0 Li2 = h12+h22+h32;end %Lt1定子,Lt2轉(zhuǎn)子齒部磁路計(jì)算長度Lf1_1 = pi*(D1-hf1_1)/(2*p*2); %定子軛部磁路計(jì)算長度Lf2_1 = pi*(Di2+hf2_2)/(2*p*2); %轉(zhuǎn)子軛部磁路計(jì)算長度mu_0 = 0.4*pi*10(-6);F

43、_delta = K_delta*delta* B_delta/mu_0; %空氣隙磁壓降Fi1 = Hi1*Li1*100; %定子齒部磁壓降Fi2 = Hi2*Li2*100; %轉(zhuǎn)子齒部磁壓降Ks= (F_delta + Fi1 + Fi2)/F_delta; %飽和系數(shù)Bf1 = Phi/2/Af1; %定子軛磁密Bf2 = Phi/2/Af2; %轉(zhuǎn)子軛磁密Hf1 =14.68; Hf2 = 16.3; %軛部磁場強(qiáng)度Cf_1 = hf1_1/tau;Cf_2 = hf2_2/tau;Cf1 =0.521; Cf2=0.244; %軛部磁位降校正系數(shù)Ff1 = Cf1*Hf1*Lf1

44、_1*100; %定子軛部磁壓降Ff2 = Cf2*Hf2*Lf2_1*100; %轉(zhuǎn)子軛部磁壓降F0 = F_delta + Fi1 + Fi2 + Ff1 + Ff2; %總磁壓降Im = 2*p*F0/(0.9*m1*N1*Kdp1); %滿載磁化電流Im_= Im/Ikw; %滿載磁化電流標(biāo)幺值Xm_= 1/Im_; %勵(lì)磁電抗標(biāo)幺值%第三部分 參數(shù)計(jì)算%d1 = 0.015; %為線圈直線部分伸出鐵心長度lb = li +2*d1; %為直線部分長Kc = 1.16;beta_ = 0.852;tau_v = pi*(Di1 + 2*(h01 + h11) + h21 + r21)/

45、(2*p)*beta_; %單層同心式或交叉式線圈beta取平均值lc = lb + Kc * tau_v; %單層線圈le = 2*d1 + Kc*tau_v; %單層線圈端部平均長Cx = 4*pi*f*mu_0*(N1*Kdp1)2*lef*PN/(m1*p*(UN_phi)2); %漏抗系數(shù)Ku1 =1.0; KL1 =1.0;lambda_u1 = h01/b01+2*h11/(b01+b11);lambda_L1 = 0.78; %查表lambda_s1 = Ku1*lambda_u1 + KL1*lambda_L1;Xs1_ = 2*m1*p*li*lambda_s1/(Z1*Kdp12*lef)*Cx; %定子槽漏抗Sigma_s = 0.0059;X_delta1_ = m1*tau*Sigma_s/(pi2*delta_ef*Kdp12*Ks)*Cx; %定子諧波漏抗Sigma_s從附錄八中查出XE1_ = 0.67*(le-0.64*tau_v)/(lef*Kdp12)*Cx;%雙層疊繞組 XE1表示定子端部漏抗X_sigma1_= Xs1_+X_delta1_+XE1_ ; %定子漏抗lambda_u2 = h02/b02;AB1=(b02+b12)*h12/2;AB2=(b12+b22)*h22/2;AB3=(b32+b42)*h3