電機設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、 34/35 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc137196907摘要 PAGEREF _Toc137196907 h 1HYPERLINK l _Toc137196908Abstract PAGEREF _Toc137196908 h 1HYPERLINK l _Toc137196909第一章中小型電機設(shè)計概述 PAGEREF _Toc137196909 h 2HYPERLINK l _Toc1371969101.1設(shè)計技術(shù)要求 PAGEREF _Toc137196910 h 2HYPERLINK l _Toc1371969111.2電機主要尺寸 PAG

2、EREF _Toc137196911 h 2HYPERLINK l _Toc1371969121.3 繞組構(gòu)及成原理 PAGEREF _Toc137196912 h 4HYPERLINK l _Toc1371969131.4主磁路 PAGEREF _Toc137196913 h 4HYPERLINK l _Toc1371969141.5電抗 PAGEREF _Toc137196914 h 6HYPERLINK l _Toc1371969151.6損耗與效率 PAGEREF _Toc137196915 h 7HYPERLINK l _Toc1371969161.7通風散熱 PAGEREF _To

3、c137196916 h 7HYPERLINK l _Toc137196917第二章三相異步電動機設(shè)計（Y180L-6/15kw） PAGEREF _Toc137196917 h 9HYPERLINK l _Toc1371969182.1電機主要尺寸及繞組設(shè)計 PAGEREF _Toc137196918 h 9HYPERLINK l _Toc1371969192.2電磁計算步驟與程序 PAGEREF _Toc137196919 h 9HYPERLINK l _Toc137196920第三章電機優(yōu)化設(shè)計方案 PAGEREF _Toc137196920 h 29HYPERLINK l _Toc13

4、71969213.1相關(guān)理論分析 PAGEREF _Toc137196921 h 29HYPERLINK l _Toc1371969223.2電磁調(diào)整方案 PAGEREF _Toc137196922 h 29HYPERLINK l _Toc137196923第四章 AutoCAD簡介及其繪圖 PAGEREF _Toc137196923 h 31HYPERLINK l _Toc1371969244.1 AutoCAD簡介 PAGEREF _Toc137196924 h 31HYPERLINK l _Toc1371969254.2 AutoCAD的基本功能 PAGEREF _Toc13719692

5、5 h 31HYPERLINK l _Toc1371969264.3 AutoCAD繪圖 PAGEREF _Toc137196926 h 32HYPERLINK l _Toc137196927總結(jié) PAGEREF _Toc137196927 h 33HYPERLINK l _Toc137196928參考文獻： PAGEREF _Toc137196928 h 33HYPERLINK l _Toc137196929附錄（）外文資料原文及譯文 PAGEREF _Toc137196929 h 35HYPERLINK l _Toc137196930附錄（）三設(shè)計方案結(jié)果 PAGEREF _Toc1371

6、96930 h 40三相鼠籠式異步電動機設(shè)計（Y180L-6 15kW）專業(yè)：電氣工程極其自動化學號：02131107 學生：常洲指導老師：肖倩華 摘要異步電機是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的電機。其性能的提高具有重要意義。在文章中簡要介紹了異步電機設(shè)計的基礎(chǔ)知識，闡述了中小型電機的設(shè)計方法與步驟，介紹了電磁設(shè)計的步驟與計算程序，也述及電機的優(yōu)化設(shè)計。電磁設(shè)計是根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求確定電機的電磁負荷，計算轉(zhuǎn)子、定子沖片和鐵心各部分尺寸及繞組數(shù)據(jù)，進而核算電機各項參數(shù)及性能，并對設(shè)計數(shù)據(jù)做必要的調(diào)整，直到達到設(shè)計要求。本文也簡單介紹了AutoCAD 繪圖的基礎(chǔ)知識。關(guān)鍵詞：異步電機電磁計算The desi

7、gn of the Three-phase squirrel cage induction motor（Y180L-6 15kW）Abstract The induction motor is the most widespread electrical machinery in the industry and agriculture production . Its performance enhancement has the vital significance. In this article , the elementary knowledge of the induction m

8、otor designs is Briefly introduced, the method and the step of the middle and small scale electrical machinery design is also elaborated, the electromagnetism design step and the design computational procedure is introduced, the optimized design of the electrical machinery is also mentioned. The ele

9、ctromagnetism design is according to the specification of designs to determine the electromagnetism load, calculates each part of sizes of the rotor、 the stator piece and iron core and the winding data, then calculates each parameter and the performance of the electrical machinery, and to make the e

10、ssential adjustment to the designs data, until meets the design requirements. AutoCAD cartography elementary knowledge is also simply introduced in this article.Keywords：induction motorelectromagnetism computation第一章中小型電機設(shè)計概述1.1設(shè)計技術(shù)要求1.1.1設(shè)計原始數(shù)據(jù)電機設(shè)計給定以下原始數(shù)據(jù)： （1）額定功率 動機為軸上輸出機械功率（kw）。 （2）額定電壓V或kV）。 （3

11、）相數(shù)與接法 （對交流電機）。 （4）額定頻率 (HZ)。 （5）額定轉(zhuǎn)速或同步轉(zhuǎn)速 (r/min)。 （6）額定功率因數(shù)。 （7）要求的性能指標。如效率、過載能力、起動電流、起動轉(zhuǎn)矩、牽入轉(zhuǎn)矩（對同步電動機）電壓變化率（發(fā)電機）、轉(zhuǎn)速變化率（對電動機）、振動與噪聲等。1.1.2設(shè)計過程及容首先應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品通用標準、技術(shù)條件設(shè)計原始數(shù)據(jù)，然后進行電磁設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。電磁設(shè)計是根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求確定電機的電磁負荷，計算轉(zhuǎn)子、定子沖片和鐵心各部分尺寸及繞組數(shù)據(jù)，進而核算電機各項參數(shù)及性能，并對設(shè)計數(shù)據(jù)做必要的調(diào)整，直到達到要求，提出電磁設(shè)計單。結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求及電磁設(shè)計確定的有關(guān)數(shù)據(jù)，確定電

12、機總體結(jié)構(gòu)、零部件尺寸、材料及加工要求，繪制總裝圖及零部件圖，進行必要的機械計算及熱計算，提出全套生產(chǎn)圖樣。電機設(shè)計要進行多種方案的分析、比較，或采用優(yōu)化設(shè)計方法，以權(quán)衡電機性能、運行費用、制造成本、運行可靠性等因素，決定最優(yōu)的設(shè)計。中小型電機生產(chǎn)量大，使用面廣，品種規(guī)格繁多，一般都成系列設(shè)計及制造。設(shè)計時，應(yīng)充分考慮到標準化、通用化、系列化的要求。1.2電機主要尺寸1.2.1利用系數(shù)電機利用系數(shù)為電機有效部分單位體積、單位同步轉(zhuǎn)速（或額定轉(zhuǎn)速）的計算視在功率，即（1-1）式中：交流電機定子徑或直流電機電樞直徑；交流電機定子鐵心有效長度或直流電機電樞長度（m）;交流電機同步轉(zhuǎn)速或直流電機額定轉(zhuǎn)

13、速（r/min）繞組系數(shù)；A 線負荷（A/m）;氣隙磁通密度（T）視在功率對交流電機=mEIN(kVA) 式中 ：m定子相數(shù)；IN額定相電流(A)；E滿載定子繞組每相電動勢（V）.忽略繞組阻抗壓降，則E=；電機的利用系數(shù)反映了材料的利用水平，隨著電機冷卻技術(shù)的發(fā)展，材料和工藝水平的改進，電機利用系數(shù)有提高的趨勢。1.2.2電磁負荷電磁負荷A、值決定了利用系數(shù)，直接影響電機的有效材料利用量，更為重要的是A、值與電機運行參數(shù)和性能密切相關(guān)。式中 W每相串聯(lián)匝數(shù)；I電流（A）每槽導體數(shù)；Z槽數(shù)；a繞組并聯(lián)路數(shù)；氣隙磁通密度式中每極氣隙面積（）繞組電流密度J及熱負荷AJ直接影響電機繞組用銅量及繞組溫升

14、，熱負荷表示定子（或電樞）圓周單位表面積上繞組電阻損耗，他們都是繞組設(shè)計的重要依據(jù)。電磁負荷選擇要點； （1）電機輸出功率一定時，提高電磁負荷可縮小電機體積和節(jié)省有效材料； （2）選擇較高的，鐵心損耗一般會增加，而繞組電阻損耗通常可降低； （3）選取較高的A或j，繞組電阻損耗將增加； （4）勵磁電流標么值與/A成正比，故選擇較高的或A，勵磁電流要增大，對異步電機，功率因數(shù)將降低； （5）漏抗標么值與/A成反比，故較高或A較低時漏抗減小，電機起動轉(zhuǎn)矩及過載能力提高，但起動電流及短路電流也增大； （6）直流電機的A過高，電抗電動勢將增加，使換向性能惡化。1.2.3主要尺寸比 主要尺寸比 為交流電機

15、的定子有效長度與極距之比，而對直流電機常指電樞長度與直徑之比。當有效部分體積不變時， 值較大的電機較細長，反之較粗短。值選擇要點： （1）高速大型電機的轉(zhuǎn)子直徑受轉(zhuǎn)子材料強度限制，其值較大，可達34； （2）轉(zhuǎn)動慣量較小的電機，值較大； （3）在合理圍適當選取較大的值，可以減少繞組端部用銅量及端蓋等結(jié)構(gòu)件的材料用量； （4）較大的電機，繞組端部銅損耗及漏抗較小，而槽部銅損耗及漏抗一般較大； （5）值過大時，通風冷卻條件變壞，轉(zhuǎn)子剛性可能較差，還會增加沖片沖剪、鐵心疊壓和嵌線的工時。對直流電機還會使其換向性能變壞。中小型交流電機的值一般為0.5-3。1.2.4 主要尺寸確定主要尺寸指定子鐵心外徑

16、、徑以及鐵心長度。在已知電機的視在功率及轉(zhuǎn)速情況下，可借助利用系數(shù)的經(jīng)驗值或通過適當?shù)剡x擇電磁負荷，由式（1-1）計算的分別求得主要尺寸與。參照定子外徑比的經(jīng)驗值可估算定子外徑。對應(yīng)于系列電機的每一機座中心高，根據(jù)合理利用機座徑向空間及考慮硅鋼片的合理套裁等要求，確定合理的定子沖片外徑。設(shè)計時按估算值或直接按電機功率及轉(zhuǎn)速，選定某一中心高的機座及與之相適應(yīng)的外徑。1.3 繞組構(gòu)及成原理電機繞組要求對稱，即各并聯(lián)支路具有相同的電動勢及阻抗。三相交流繞組要求各相相軸在空間互差電角度，并有相同的有效匝數(shù)。以保正各相電動勢對稱（即大小相等、相位互差電角度）。同時要求繞組感應(yīng)電動勢和產(chǎn)生磁動勢的基波分量

17、盡可能大，而諧波分量盡可能小。交流繞組有多種分類方法，按繞組布置分類，有集中繞組及分布繞組；按相帶分類，有、相帶繞組及混相繞組；按每極每相槽數(shù)q分類，有整數(shù)槽繞組及分數(shù)槽繞組（q為整數(shù)或分數(shù)）；按槽線圈邊層數(shù)分類，有單層繞組、雙層繞組及單雙層繞組；按線圈形狀和端部連接方式分類，有疊繞組、波繞組以及同心式、鏈式、交叉式繞組。直流電樞繞組一般按繞組元件與換向片之間連接規(guī)律不同而分為疊繞組、波繞組和蛙繞組。繞組由多個按一定規(guī)律連接的線圈構(gòu)成，每一線圈包括置于于槽中的有效部分及端接部分。若各相帶的某些槽的線圈有規(guī)則地改屬另一相，即為混相繞組。 雙層繞組每槽分上下兩層放兩個線圈邊，雙層繞組所有線圈的形狀

18、、幾何尺寸相同，端部排列整齊，可選擇有利節(jié)距以改善電動勢和磁動勢波形。1.4主磁路1.4.1空載氣隙磁場 空載氣隙磁場在直流電機和同步電機中由磁極繞組的直流勵磁磁動勢建立，而在異步電機中則由定子繞組的交流磁動勢建立。 直流電機主極極弧形狀大致有：（1）均勻氣隙；（2）偏心氣隙，極弧與電樞外圓不同心，使氣隙從中心至極尖逐漸增大；（3）極尖削角的均勻氣隙，氣隙從極弧兩端約1/6長度處至極尖逐漸增大。后兩種電樞形狀可抑制電樞反應(yīng)所引起的氣隙磁場畸變。凸極同步電機的磁極極弧形狀大致有兩種： （1）沿極弧圍氣隙是變化的，得到接近正弦的磁場分布； （2）氣隙均勻，得到近似矩形的磁場分布。1.4.2磁路計算

19、原理 磁路計算是按給定的電機端電壓求得每極磁通，進而求取磁路各部分磁通密度（磁密）和磁位降，計算所需的磁動勢、勵磁電流以及空載特性。磁路計算方法的 依據(jù)是全電流定律，即總磁動勢為磁場強度的線積分。實際計算是通過求各段磁路，如氣隙、齒、軛、極身等部分磁位降的總和代替積分求得總磁動勢。 氣隙的一邊或兩邊有齒和槽，因此，實際的氣隙磁密分布是不均勻的，氣隙磁位降較假定氣隙光滑時的大，它的影響用氣隙系數(shù)對氣隙長度加以修正，設(shè)齒寬為t,槽口寬為，則氣隙系數(shù)式中 對開口槽，； 對半閉口或半開口槽，徑向通風道使磁通通過氣隙的軸向長度減小，計算氣隙磁密時的實際長度為鐵心的有效長度，式中為鐵心總長，及為通風道數(shù)及

20、其寬度， 。如定轉(zhuǎn)子均有通風道，兩者交錯時應(yīng)分別考慮；兩者對齊且相等時，式中應(yīng)以2代替。 沿齒部磁路不同位置的齒寬一般是變化的，不同截面處磁密及磁場強度是不同的。計算齒磁位降時，沿齒高分段越多，計算結(jié)果也越準確。實際計算時常加以簡化，取靠近齒部最窄的1/3齒高處的磁場強度為。若齒寬不連續(xù)變化，則應(yīng)在不連續(xù)處分段計算。1.4.3勵磁磁動勢及勵磁電流 根據(jù)不同電機的磁路結(jié)構(gòu)，由各部分磁位降之和求取所需的勵磁磁動勢。直流電機 凸極同步電機 隱極同步電機及異步電機上述各式中，為主極補償齒磁位降，為磁極裝配間隙磁位降。對直流勵磁的電機，勵磁繞組匝數(shù)為時，空載勵磁電流（A）對異步電動機，勵磁電流（A）1.

21、5電抗1.5.1 主電抗 與初、次級交鏈的基波互感主磁通在繞組中感應(yīng)電動勢，直接參與能量轉(zhuǎn)換，與基波主磁場相對應(yīng)的電抗稱為主電抗。多相交流繞組的每相主電抗式中：電機磁路總磁位降與氣隙磁位降之比；氣隙磁導率。對異步電機，主電抗即為勵磁電抗；對同步電機，主電抗為電樞反應(yīng)電抗。為基準值的主電抗標么值從上式可知，主電抗與成正比，而氣隙長度增大，則主電抗減小。1.5.2 漏電抗 漏磁通是繞組產(chǎn)生總磁通的一部分，一般只與初、次級中一側(cè)交鏈，不參與能量轉(zhuǎn)換。它能在繞組中感應(yīng)電動勢，該電動勢頻率與產(chǎn)生該磁通的電流頻率相同，通常用漏抗壓降表示，因而每種漏抗都與某一部分漏磁通相對應(yīng)，相應(yīng)的有槽漏抗、端部漏抗、齒端

22、漏抗。設(shè)計中常把某種與初、次級都交鏈的互感磁通也歸入漏抗，如諧波漏抗。 槽漏抗由橫向穿過槽壁的漏磁通引起； 端部漏抗由端部漏磁通引起，與繞組端部結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)，端部越長，和附近的磁性金屬構(gòu)件越靠近，則端部漏磁導愈大； 齒端漏抗是由齒端漏磁通引起，它是從一個齒頂出發(fā)，沿氣隙到相鄰的另一個齒頂?shù)穆┐磐?，齒端漏抗隨槽口寬度與氣隙長度比值的增大而減小。對氣隙較小的電機，如異步電機可忽略齒端漏抗。 諧波漏抗由氣隙中高次諧波磁通引起。有時把諧波漏抗劃分為齒諧波漏抗及相帶諧波漏抗。1.6損耗與效率1.6.1繞組電阻損耗 它是電流流過繞組產(chǎn)生的損耗（銅耗），按我國標準規(guī)定繞組電阻應(yīng)折算到與繞組絕緣等級相對應(yīng)的

23、基準工作溫度。若電流通過電刷與集電環(huán)或換向器，則應(yīng)包括電刷接觸損耗。對直流電機，除電樞繞組的電阻損耗外，還應(yīng)包括與之串聯(lián)的換向極繞組及補償繞組的電阻損耗。對帶勵磁繞組的同步電機或直流電機，應(yīng)計入勵磁繞組的電阻損耗。1.6.2基本鐵損耗 基本鐵損耗是鐵心中主磁通交變引起磁滯及渦流損耗。計算時應(yīng)分別計算定子或電樞鐵心的齒、軛部鐵損耗，然后相加。正常運行時，同步電機的磁極主磁通不變，異步電機轉(zhuǎn)子的磁通變化頻率也很低，基本鐵耗均可忽略。1.6.3風摩損耗 風摩損耗包括風扇及通風系統(tǒng)的損耗，電機轉(zhuǎn)子表面與冷卻介質(zhì)的摩擦損耗、軸承摩擦損耗、電刷摩擦損耗等。1.6.4 雜散損耗 雜散損耗包括表面損耗和脈振損

24、耗。前者是由氣隙諧波磁通相對與齒或磁極鐵心表面移動而在其表面產(chǎn)生的渦流損耗；后者是該諧波磁通相對于齒移動，使進入齒中的諧波磁通脈動，因而在齒中產(chǎn)生的渦流及磁滯損耗。1.6.5效率效率由輸出功率及在該功率下各種損耗總和求得一般考核在額定輸出功率下的額定效率，當電機運行在不變損耗和可變損耗相等的負載時，電機運行效率最高。1.7通風散熱1.7.1電機冷卻方式 電機冷卻過程是把電機損耗產(chǎn)生的熱量首先傳遞給一次冷卻介質(zhì)，已升高溫度的一次冷卻介質(zhì)，由新的低溫冷卻介質(zhì)不斷替換，或者通過某種形式的冷卻器由二次冷卻介質(zhì)加以冷卻。常用冷卻方式有：表面冷卻、通風冷卻、循環(huán)冷卻、管道通風冷卻等。1.7.2風扇 風扇常

25、作為驅(qū)使冷卻介質(zhì)循環(huán)所需要的動力，它應(yīng)能產(chǎn)生足夠的壓力以克服電機冷卻通道中的壓力降落，并輸送足夠的介質(zhì)流量通過電機。常用的風扇有離心式和軸流式兩種。1.7.3電機溫升限值電機絕緣結(jié)構(gòu)按其耐熱性分為A、E、B、F、H五個等級，不同耐熱等級的極限溫度如下表：耐熱等級 AE B F H極限溫度（） 105 120 130 155 180電機繞組溫升限值基本上取決于其絕緣結(jié)構(gòu)耐熱等級及環(huán)境溫度，同時與溫度測量方法有關(guān)，常用的方法有電阻法、溫度計法及埋置檢溫法。第二章 三相異步電動機設(shè)計（Y180L-6/15kw）2.1 HYPERLINK 50:85/wf/CDDBN/Y458166/PDF/y458

26、1660011.pdf t mainFrame 電機主要尺寸及繞組設(shè)計2.1.1主要尺寸異步電動機中心高及相應(yīng)的定子鐵心外徑：Y180L-6型號 中心高為180mm,定子鐵心外徑290mm，徑205mm,鐵心長200mm。不同極數(shù)電機定子鐵心外徑比KD=Di1/D1l 68極電機為0.680.74,主要尺寸比=lef/為1.5-3.0之間。 HYPERLINK 50:85/wf/CDDBN/Y458166/PDF/y4581660013.pdf t mainFrame 2.1.2氣隙氣隙長度對電機性能及運行可靠性影響很大，確定時應(yīng)考慮以下因數(shù)：（1）為降低勵磁電流，改善功率因數(shù)，氣隙應(yīng)盡量??；

27、（2）氣隙小，諧波磁場及諧波漏抗增大，起動轉(zhuǎn)矩降低，雜散損耗增加，溫升可能升高；（3）為保證電機可靠運行，避免氣隙不均引起的定、轉(zhuǎn)子相擦，氣隙不能太小，小型電機氣隙一般不應(yīng)小于0.25mm。 本課題研究的電機氣隙為0.45mm。2.1.3 定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)選擇選擇定子槽數(shù)Z1時應(yīng)考慮：為減少諧波磁動勢，除極數(shù)較多或在系列設(shè)計中兩種極數(shù)沖片通用的情況外，每極每相槽數(shù)q1一般取為整數(shù)。為降低雜散損耗及提高功率因數(shù)，應(yīng)選用較多的槽數(shù)。但槽數(shù)增多時，將增加槽絕緣，降低槽利用率，并增加線圈制造及嵌線工時，對高電壓電機尤為顯著。一般異步電動機q1為26，本課題q1為3，所選用的槽配合為定子54槽，轉(zhuǎn)子44槽。

28、2.1.2繞組選擇本課題所選繞組為雙層疊繞組，定子繞組并聯(lián)路數(shù)a=2,每槽導體數(shù)N=34,繞組節(jié)距y=8,繞組短距系數(shù)Kp1=0.985,繞組分布系數(shù)Kd1=0.96。2.1.3 定、轉(zhuǎn)子槽形及尺寸定轉(zhuǎn)子槽形選擇及尺寸見附錄與附圖。 HYPERLINK 50:85/wf/CDDBN/Y458166/PDF/y4581660014.pdf t mainFrame 2.2電磁計算步驟與程序2.2.1電磁計算步驟電磁計算是根據(jù)電機設(shè)計數(shù)據(jù)、電磁參數(shù)、性能等物理量之間的關(guān)系式，核算電磁設(shè)計方案是否滿足設(shè)計要求。電磁計算基本步驟如下：假定KE、Ks、的初值 重新假定KE 重新假定Ks 磁路計算 誤差大時

29、Ks計算值與初值比較 正常運行時阻抗計算 重新假定 滿載電流計算 誤差大時 KE 計算值與初值比較 損耗 計算 誤差大時計算值與初值比較 誤差小時、sN、Tmax 計算 假定Ist 的初值 重新假定Ist 起動時阻抗計算 st 計算 誤差大時 Ist計算值與初值比較 誤差小時Tst 計算 電磁計算基本步驟 HYPERLINK 50:85/wf/CDDBN/Y458166/PDF/y4581660014.pdf t mainFrame 2.2.2電磁計算步驟與程序 HYPERLINK 50:85/wf/CDDBN/Y458166/PDF/y4581660016.pdf t mainFrame 2

30、.2.2 Y180L-6 電磁計算程序（一）額定數(shù)據(jù)及主要尺寸1輸出功率=15kw=15kw2外施相電壓=380V=380V3功電流=13.1579A=13.1579A4效率=0.89=.895功率因數(shù)=0.81=0.816極數(shù)=6=67定子槽數(shù)=54=54轉(zhuǎn)子槽數(shù)=44=448定子每極槽數(shù)=9=9轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)=9定轉(zhuǎn)子沖片尺寸見圖10極距=107.3377=107.3377mm11定子齒距=11.92641=11.92641mm12轉(zhuǎn)子齒距=14.5727=14.5727mm13節(jié)距=8=814轉(zhuǎn)子斜槽寬=11.9264111.92641mm15每槽導體數(shù)=34=3416每相串聯(lián)導體數(shù)=30

31、6=306式中： =217繞組線規(guī)（估算）式中：導線并繞根數(shù)截面積查表 取=11.5=11.5定子電流初步估算值=18.252A=18.252A定子電流密度=5.07=5.0718槽滿率（1）槽面積=130.7573mm2=130.7573mm2（2）槽絕緣占面積=21.7133mm（3）槽有效面積=130.7573-21.7133=109.044 mm2=109.044 mm2（4）槽滿率=0.7784絕緣厚度=0.35mm=0.35mm導體絕緣后外徑=1.58mm=1.58mm槽契厚度=2mm=2mm19鐵心長鐵心有效長無徑向通風道=200+20.45=200.9mm=200.9mm凈鐵心

32、長無徑向通風道 =0.92200=184mm=184mm鐵心壓裝系數(shù)=0.92=0.9220繞組系數(shù)=0.9560.9848=0.945=0.945（1）分布系數(shù) 查表取0.956=0.956式中：=3（2）短距系數(shù)=0.9848式中：21每相有效串聯(lián)導體數(shù)=3060.945=289.17=289.17(二)磁路計算22每極磁通式中：=0.935380=355.31=355.31V23齒部截面積（1）定子=6.581691849=10899.28=10899.28（2）轉(zhuǎn)子=8.88118422/3=11983.43 =11983.4324軛部截面積（1）定子=20.66667184=3802

33、.667=3802.667式中：定子軛部磁路計算高度圓底槽:=20.66667（2）轉(zhuǎn)子=30.05184=6449.2=6449.2轉(zhuǎn)子軛部磁路計算高度平底槽=35.05mm25空氣隙面積=107.3377200.9=21564.14=21564.1426波幅系數(shù)=1.459833 =1.45983327定子齒磁密=1.48264728轉(zhuǎn)子齒磁密=1.348529定子軛磁密=1.455530轉(zhuǎn)子軛磁密=0.85821631空氣隙磁密=0.749383132查附錄Vl得33齒部磁路計算長度定子圓底槽+=18.5+3.8=19.76667=19.76667轉(zhuǎn)子平底槽=12.5=12.5mm34軛

34、部磁路計算長度定子=70.511=70.511mm轉(zhuǎn)子=27.50235有效氣隙長度=0.451.2871.0258=0.594=0.594式中：定、轉(zhuǎn)子卡氏系數(shù)、=1.287半閉口槽和半開口槽=1.0258式中：齒距1=11.92644mm 2=14.5727mm槽口寬1=3.5mm 2=1mm36齒部所需安匝定子=18.353221.976667=36.2782=36.2782轉(zhuǎn)子=10.415631.25+25.998441.9=62.41658=62.4165837軛部所需安匝定子=0.361994215.936947.051125=40.64849=40.64849軛部磁路長度校正系

35、數(shù)=0.3619942=0.3619942轉(zhuǎn)子=0.72.8065532.7502=5.403=5.403校正系數(shù)=0.7=0.738空氣隙所需安匝=0.8749.3830.594=356.11=356.1139飽和系數(shù)=1.277140總安匝=36.2782+62.41658+356.11+40.67849+5.403=500.886=500.86641滿載磁化電流=7.69=7.69A42滿載磁化電流標么值=0.58444=0.5844443激磁電抗=1.711=1.71（三）參數(shù)計算44線圈平均半匝長（估算）雙層線圈=240+261.655363.31式中：=240+220=240=24

36、0mm=61.655=106.866mm式中：d1=20mmd1=20mm45雙層線圈端部軸向投影長=61.6550.499=30.765830.7658mm47漏抗系數(shù) =48定子槽單位漏磁導 =0.38420.91667+0.93751.237789 =1.5216=1.5216式中：0.9166670.9166670.93750.93750.38420.384249定子槽漏抗=0.5620=0.5620式中：無徑向通風道時=200mm=200mm50定子諧波漏抗 = =0.4945=0.4945式中：51定子端部漏抗=0.2113=0.211352定子漏抗=(0.562+0.4945+0

37、.2113) =1.2678=0.048493=0.04849353轉(zhuǎn)子槽單位漏磁導=0.5+3.341641=3.841641=3.841641式中： 0.50.53.3416413.34164154轉(zhuǎn)子槽漏抗=1.56454=1.5645455=0.6619=0.6619式中： 0.01538856轉(zhuǎn)子端部漏抗=0.098=0.098156mm57轉(zhuǎn)子斜槽漏抗 =0.2216=0.221658轉(zhuǎn)子漏抗 =(1.56454+0.6619+0.098+0.2216) =0.0974=0.097459總漏抗=0.048493+0.0974=0.1459=0.145960定子相電阻61定子相電阻標

38、么值62有效材料 =1.0536.33154341.76718.9=11.015Kg=11.015Kg =0.920.22902907.80.001 =120.7Kg式中：C=1.05=8.9=1.767=1.767式中：=0.92=0.5mm=0.5mm63轉(zhuǎn)子電阻導條電阻=0.478=0.478端環(huán)電阻 =0.06985=0.06985式中：=1.04=1.04轉(zhuǎn)子導條面積=107.7=107.7端環(huán)截面積=430=430轉(zhuǎn)子導條或端環(huán)的電阻系數(shù)=0.0434，=0.0434導條電阻標么值=0.478=0.01655=0.01655端環(huán)電阻標么值=0.06985=0.00242=0.002

39、42轉(zhuǎn)子電阻標么值=0.01655+0.00242=0.01897=0.0189764滿載電流有功部分=1.11758565滿載電抗電流部分=0.19266式中： =1+0.0484930.58444=1.02834=1.0283466滿載電流無功部分=0.19266+0.58444=0.7771=0.777167滿載電勢 =1-(1.1175850.023637+0.77710.048493)=0.9359=0.935968空載電勢=1-0.584440.02834 =0.97166=0.9716669空載定子齒磁密=1.03821.482647=1.53928=1.5392870空載轉(zhuǎn)子齒

40、磁密=1.03821.3485=1.4000=1.400071空載定子軛磁密=1.03821.4555=1.5111=1.511172空載轉(zhuǎn)子軛磁密=1.03820.858216=0.891=0.89173空載氣隙磁密=1.0382.7493831=0.778=0.77874空載定子齒安匝=251.976667=49.42=49.4275空載轉(zhuǎn)子齒安匝=12.61.25+38.51.9=88.9=88.976空載定子軛安匝=0.421.27.0511=59.7972=59.797277空載轉(zhuǎn)子軛安匝=502 =0.76.6=4.62 =4.62 78空載空氣隙安匝=0.87780.594=36

41、9.7=369.779空載總安匝 =49.42+88.9+59.7972+4.62+369.7=572.4372=572.437280空載磁化電流A81定子電流標么值=1.3612定子電流實際值=1.361213.1579=17.91=17.91A82定子電流密度=5.0676=5.067683線負荷84轉(zhuǎn)子電流標么值=轉(zhuǎn)子電流實際值=294.2=294.2端環(huán)電流實際值=85轉(zhuǎn)子電流密度 導條密度=2.73166=2.73166端環(huán)密度=1.59698=1.5969886定子鋁損耗=1.852860.023637=0.043796=0.0437987.轉(zhuǎn)子鋁損耗=0.04379615000=

42、656.85W=656.85w=1.2860.01897=0.0244=0.0244=0.024415000=366W=366w88附加損耗參考實測值取0.01467=0.0146789機械損耗參考實測值取130W=130w機械損耗標么值=0.00867=0.0086790定子鐵耗（1） 定子齒體積=610899.2819.76667 =1292655=1292655（2） 定子軛體積=263802.66770.511 =3217567 =3217567（3） 損耗系數(shù)（4）定子齒損耗=54.11663=54.11663（5）定子軛損耗=130.0664=130.0664（6）總鐵耗 =54.

43、116632.5+130.06642=395.442=395.442w鐵耗校正系數(shù)=2.5 =2鐵耗標么值=0.02636=0.0263691總損耗標么值 =0.00867+0.043796+0.0244+0.01467+0.02636=0.117896=0.11789692輸入功率=1.117896=1.11789693 總損耗比=0.1054694效率=1-0.10546=0.89454=0.8945495功率因數(shù)=0.82125=0.8212596轉(zhuǎn)差率=0.02298=0.0229897轉(zhuǎn)速= =977r/min=977r/min98最大轉(zhuǎn)矩 =2.8495=2.849599起動電流假

44、定值=2.9552.849513.1579=110.79=110.79100起動時漏磁路飽和引起漏抗變化的系數(shù)= =3909.78 對應(yīng)Kz=0.53=39.9.78 =110.79170.707=2718.714=2718.714=0.64+2.5=0.96578101齒頂漏磁飽和引起定子齒頂寬度的減少=(11.92641-3.5)(1-0.53)=3.96=3.96102齒頂漏磁飽和引起轉(zhuǎn)子齒頂寬度的減少=(14.5727-1)(1-0.53)=6.379=6.379103起動時定子槽單位漏磁導 = 0.916667(0.3842-0.14815)+0.93751.237789=1.376

45、8=1.3768式中：=0.14815104起動時定子槽漏抗 =0.51153Cx=0.51153Cx105起動時定子諧波漏抗=0.530.4945Cx=0.262Cx=0.262Cx106定子起動漏抗=(0.51153+0.262+0.2113)Cx=0.03767=0.03767107考慮到擠流效應(yīng)的轉(zhuǎn)子導條相對高度=21.2446式中：=31.5mm=1=4.34=4.34108轉(zhuǎn)子擠流效應(yīng)系數(shù)=2.106836=2.106836=0.25=0.25109起動時轉(zhuǎn)子槽單位漏磁導=0.06776+0.83541 =0.90317=0.90317式中： =0.5-0.43224=0.0677

46、6=0.06776=0.43224=0.43224=0.253.341641=0.83541=0.83541110起動時轉(zhuǎn)子槽漏抗=111起動時轉(zhuǎn)子諧波漏抗=0.530.6619Cx=0.3508Cx=0.3508Cx112起動時轉(zhuǎn)子斜槽漏抗=0.530.2216Cx=0.11744Cx=0.11744Cx113轉(zhuǎn)子起動漏抗 =(1.11284+0.3508+0.11744+0.098) 0.03825=0.064225=0.064225114起動總漏抗=0.064225+0.03767=0.101895=0.101895115轉(zhuǎn)子起動電阻=0.03761=0.03761116起動總電阻=0.

47、023637+0.03761=0.061=0.061117起動總阻抗=0.118758118起動電流=110.79596.1861119起動轉(zhuǎn)矩 =2.606=2.606第三章 電機優(yōu)化設(shè)計方案3.1相關(guān)理論分析 電機性能的提高要求效率、功率因數(shù)、起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩要有所提高，而起動電流則要求降低。要提高效率，可從以下幾個方面進行：1、減少定子銅耗 可以通過增大導線截面積、減少每相串聯(lián)導體數(shù)、減少繞組端部長度等方法來實現(xiàn)。不過這樣會使槽滿率增大，增加嵌線工藝的難度；用銅量增加，漏抗減小，起動電流增高；齒、軛部磁密增高，鐵耗增加，功率因數(shù)會降低。2、減少鋁耗 通過增大轉(zhuǎn)子截面積、增大端環(huán)尺寸等措

48、施來降低轉(zhuǎn)子繞組電阻，但這樣會導致齒、軛部磁密增高，起動轉(zhuǎn)矩降低。3、減少雜散損耗 采用諧波含量較小的定子繞組形式、采用盡槽配合、采用斜槽以及通過工藝處理等措施來實現(xiàn)，也可以適當增大氣隙，但這樣會使功率因數(shù)降低，漏抗增加，起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩下降。4、減少機械損耗 可通過減小風扇尺寸、選擇較好質(zhì)量的軸承潤滑油、提高裝配質(zhì)量得以實現(xiàn)，但此過程可能會使溫升升高。要加強冷卻措施。5、減少鐵耗 主要是減少鐵心的磁通密度，可以通過減小定子徑、增加齒寬、增加鐵心長等，這樣會導致轉(zhuǎn)子齒軛部磁通密度增高，用鐵量增加。 提高功率因數(shù)的方法：功率因數(shù)的高低與定子電流的無功分量的大小有直接有關(guān)。要提高功率因數(shù)，應(yīng)設(shè)法

49、降低Im（縮小定轉(zhuǎn)子槽面積、降低各部分磁密；減小氣隙；增加每槽導體數(shù)；增大定子徑，放長鐵心）或（增大定轉(zhuǎn)子槽寬、減小槽高以降低）使他們的和降低。 提高起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩的方法：起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩是由于漏電抗大和轉(zhuǎn)子電阻小所致。減少槽漏可以增加定轉(zhuǎn)子槽口寬來實現(xiàn)。還可以減少定子繞組每槽導體數(shù)、減小轉(zhuǎn)子槽面積和端環(huán)面積來提高起動轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩。 降低起動電流：起動電流大是因為漏抗小?？梢酝ㄟ^增加每槽導體數(shù)、加大槽深、減小槽口寬來增加漏抗。這會使鐵耗增加，效率降低，起動轉(zhuǎn)矩減小，軛部磁密變大，功率因數(shù)降低。3.2電磁調(diào)整方案1、節(jié)省材料：節(jié)約有效材料主要是減少電機的體積，可以減小定子外徑和鐵心長，也

50、可以減少導體總數(shù)和導線截面積。電磁負荷A、值決定了利用系數(shù)，直接影響電機的有效材料利用量，可以采取提高電磁負荷的辦法來縮小電機的體積。此方案中，將鐵心長減小5mm, 然后在線規(guī)的選擇上選擇2跟直徑為1.04mm的導線代替一跟直徑1.5mm 的導線，這樣導體總截面積由1.767 減為1.699，調(diào)試結(jié)果顯示，五項指標都達到要求，用銅量 10.44423kg ,比原方案的11.015kg少了0.5777kg 用鐵量117.6828kg ，比原方案的120.7kg減小了3.0172kg，所用的材料雖有所減少，但是其功率因數(shù)、效率都有所降低，最大轉(zhuǎn)矩與起動轉(zhuǎn)矩都有所提高，起動電流比原方案提高了。分析：

51、鐵心長度減小，定、轉(zhuǎn)子的齒部軛部截面積變小，定、轉(zhuǎn)子的的齒部軛部磁密增大，導致總安匝變大，從而滿載磁化電流變大，滿載電流無功部分增大，功率因數(shù)降低；由于滿載電流無功部分增大，使得定子電流變大，從而定子銅損會升高，導致效率降低；由于鐵心長度減小，定子相電阻會有所降低，最大轉(zhuǎn)矩增高；轉(zhuǎn)子起動電阻變大，起動轉(zhuǎn)矩降低。鐵心長度減小，導致起動總漏抗減小，使得起動電流升高。 2、提高性能的調(diào)整方法：提高效率的調(diào)整方法有多種，此處通過改變槽行來進行調(diào)整，本方案中b1增加0.1mm,R1也增加了0.1mm,槽深增加了2.1mm,轉(zhuǎn)子槽高減小0.2mm,端環(huán)面積減小15，同時將氣隙減小0.05個毫米，結(jié)果顯示，

52、五項指標都通過，效率、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)得到提高（因為轉(zhuǎn)子電阻增大），起動電流由6.1861減為6.159533A。功率因數(shù)比原方案有所降低，可以通過減小氣隙、增加每槽導體數(shù)來獲得提高。 分析：b1增加R1也增加使得定子齒、軛磁密有所增大，總安匝變大，滿載磁化電流變大，會使功率因數(shù)降低；定子齒截面積變小，齒體積也相應(yīng)減小，鐵耗降低，效率得到提高；轉(zhuǎn)子槽面積與端環(huán)面積減小，使得轉(zhuǎn)子起動電阻減小，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)增大；氣隙減小，諧波漏抗增大，起動總漏抗變大，使得起動電流降低。性能得到改善。 3、既節(jié)省材料又提高性能：要求將以上方案進行綜合考慮，在此方案中，保留方案2中的氣隙不變，b1增加了0.5 mm,R1

53、增加了0.1mm,槽深增加了2mm,轉(zhuǎn)子槽也進行了調(diào)整，br2增加了0.1mm,hr3增加了1mm,端環(huán)截面積 減少10 ，鐵心長減小5mm,每槽導體數(shù)增加1，結(jié)果顯示，仍然通過了五項指標，效率有了明顯的提高，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)也增加了，起動電流減小為6.159A,選擇的線規(guī)為2-1.12mm,使得用銅量稍有增加，但用鐵量減少到117.6828kg,總質(zhì)量還是減小了達到了節(jié)約材料與提高性能的雙重目的。 分析：同樣的原因，增大了槽寬使得齒磁密變大，功率因數(shù)稍有降低；鐵心長度的減小與所選線規(guī)總截面積變大使得定子繞組的電阻減小，轉(zhuǎn)子槽面積與端環(huán)面積減小，使得轉(zhuǎn)子起動電阻減小，每槽導體數(shù)增加，滿載磁化電流減

54、小，定子電流減小，這些都使效率得到提高；轉(zhuǎn)子起動電阻減小，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)增加；每槽導體數(shù)增加，漏抗系數(shù)增大，總漏抗減小，起動漏抗也減小，起動電流降低。第四章 AutoCAD簡介及其繪圖4.1 AutoCAD簡介 AutoCAD是目前國外計算機系統(tǒng)最為普遍應(yīng)用的一種高性能繪圖軟件包。Auto CAD提供了用戶所需要的圖形體，如畫直線、畫圓、畫弧、自動標尺寸、文本字符串、漢字等等。只要輸入命令Command,就可以告訴AutoCAD用什么圖形實體作圖。命令可以在鍵盤上輸入，或者從屏幕或數(shù)字化儀菜單中選擇，然后根據(jù)顯示屏幕上的提示，再鍵入被選實體的某些參數(shù)，這個參數(shù)就是圖形中各個點的坐標，這樣就可以畫

55、出所需要的圖形。 AutoCAD圖形編輯功能非常強，提供多種方式對圖形進行修改，它能把圖形放大、縮小、刪除、移動、旋轉(zhuǎn)、復制拷貝以形成重復的圖形，還可以把圖形作為一個子模型存入磁盤，隨意插入到所需要的圖形中。 AutoCAD可以自行標注圖形尺寸及公差，給應(yīng)用者帶來方便。AutoCAD還備有實用性強的線性庫，字型庫以及漢字字庫，給繪圖提供了更多的方便。因此，一般來說，凡手工可以繪制的線型、圖形和漢字都可以由AutoCAD生成。AutoCAD的繪圖過程與手工步驟基本類似。使用AutoCAD并非難事，只要使用者具有基本的繪圖常識和上機操作的基本訓練，進入AutoCAD后，根據(jù)給定的繪圖任務(wù)，輸入繪圖

56、命令，按照提示一一對答，就能畫出所需要的圖形。4.2 AutoCAD的基本功能基本繪圖功能 點(Point)、直線(Line)、圓(Circle)、圓弧(Arc)、橢圓(Ellipse)、矩形(Rectang)、實心填充(Solid)、圓環(huán)(Doughnut)、正多邊形(Polygon)、文字(Text)、多段線(Polyline)、樣條線(Spline)、多線(Mline)、三維平面(3Dface)、三維面(Pface)、三維多段線(3Dpoly)、各種三維曲面、各種三維實心體。圖形編輯功能 刪除(Erase)、移動(Move)、旋轉(zhuǎn)(Rotate)、比例(Scale)、修改(Change)

57、、斷開(Break)、延長(Extend)、修剪(Trim)、拉伸(Stretch)、編輯文字(Ddedit)、編輯多段線(Pedit)、編輯樣條線(Splineedit)、編輯多線(Mledit)。(3)圖形構(gòu)造功能 復制(Copy)、鏡像(Mirror)、陣列(Array)、偏移(Offset)、圓角(Fillet)、倒角(Chamfer)、三維鏡像(3DMirror)、三維陣列(3DArray)、三維旋轉(zhuǎn)(3Drotate)。顯示控制功能 視圖縮放(Zoom)、重畫(Redraw)9、重生成(Regen)、掃視(Pan)、視圖(View)、視點(Vpoint)、動態(tài)視圖(Dview)、視

58、口(Vports)、用戶坐標系(UCS)、模型空間(Model space)與圖紙空間(Paper Space)。工具 圖層(Layer)、圖形塊(Block)、尺寸標注(Dim)、圖案填充(Bhatxh)、正交(Ortho)、光標捕捉(Snap、Grid)、目標捕捉(Osnap)。三維實心體造型 對三維實心體實施各種三維造型，實行布爾邏輯運算。效果渲染 對三維模型進行濃淡著色處理。定制與圖型數(shù)據(jù) 根據(jù)繪圖的需要，創(chuàng)造形、線型、圖案、菜單、工具欄等，輸入輸出圖形數(shù)據(jù)交換文件（DXF文件）。程序開發(fā)設(shè)計 通過Visual LISP和VBA程序設(shè)計，可進行二次開發(fā)，擴充軟件的功能。4.3 Auto

59、CAD繪圖本次設(shè)計所繪制AutoCAD圖有定子沖片圖 1，三相異步電動機總裝備圖1、定子沖片圖1、轉(zhuǎn)子裝備圖1、繞組聯(lián)接圖（只畫一相）1，見附錄部分?？?結(jié)異步電機的設(shè)計是一個復雜的過程，要想達到理想的設(shè)計要求，需要考慮多方面的的因數(shù)，進行全局的把握。在進行方案的調(diào)整中，常有顧此失彼之感。調(diào)節(jié)一個參數(shù)，使得一個性能指標提高后，另一個性能指標就會下降，常常如此，這就要求我們對電機的各參數(shù)之間的聯(lián)系要有深刻認識。比如，考慮到氣隙的影響，功率因數(shù)與起動轉(zhuǎn)矩間就存在著矛盾，為降低勵磁電流，改善功率因數(shù)，氣隙應(yīng)盡量小，而氣隙小，諧波磁場及諧波漏抗增大，使起動轉(zhuǎn)矩降低，這些此起彼伏的現(xiàn)象時常會出現(xiàn)，這就要

60、求我們在各參數(shù)間權(quán)衡利弊，以圖最優(yōu)。對于AutoCAD的應(yīng)用，對我來說還是第一次，憑借一些計算機軟件的基礎(chǔ)知識，打開AutoCAD，找到一些直線、圓的圖標點擊后就可以在繪圖框中進行簡單的繪圖，起初好多東西不知道用，畫繞組連接圖時，一開始是用直線直接連接1號槽和9號槽，2號槽和10號槽 后來學會了偏移與圖層的應(yīng)用后，才發(fā)現(xiàn)不必用蠻力去連接，2號槽和10號槽的連接可以通過1號槽和9號槽連線的偏移來實現(xiàn)，如此等等，學會了應(yīng)用之后，許多看來復雜的圖形變得容易的多了。定子的槽就是最好的一例。AutoCAD的功能非常強大，應(yīng)用也非常廣泛，這次的簡單的學習是遠遠不夠的，作為工科學生，即將踏上工作崗位，學習一