異步電動機(jī)電磁設(shè)計計算電動機(jī)

--36-異步電動機(jī)畢業(yè)論文電磁設(shè)計計算摘要本文主要針對Y2-200L-4型電機(jī)進(jìn)行了電磁設(shè)計和計算。首先基于設(shè)計任務(wù)書給定的參數(shù)并結(jié)合相關(guān)的技術(shù)條件確定了與Y2-200L-4電機(jī)的電磁性能有關(guān)的主要尺寸，選擇定、轉(zhuǎn)子的槽數(shù)及槽配合，用CAD繪制出定、轉(zhuǎn)子的槽型和線圈尺寸圖，槽型分布圖及繞組分布圖。計算出每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)，串聯(lián)匝數(shù)，槽滿率等基本量，然后據(jù)此選定有關(guān)的材料。再在MATLAB中編程進(jìn)行該電機(jī)的電磁計算，反復(fù)調(diào)整有關(guān)參數(shù)，使其技術(shù)指標(biāo)符合任務(wù)書的要求，最終設(shè)計出符合任務(wù)書規(guī)定技術(shù)要求的電機(jī)。關(guān)鍵詞：Y2-200L-4;定轉(zhuǎn)子;繞組分布;電磁設(shè)計計算

AbstractThisarticlemainlyaboutelectromagneticdesignandcalculationofY2-200L-4motor.FirstitdeterminedthemaindimensionsrelatedtotheelectromagneticpropertiesoftheY2-200L-4motorbasedontheparametersofdsigntaskandtechnicalconditions.Thenitselectedthenumberofslotsofstatorandrotorandrightslots.InotonlyusedCADtodrawsizechartofstator,rotorandcoilbutalsodrawdistributionofgrooveandwinding.Icalculatedsomebasicamountsuchasthenumberofconductorsinseriesperphaseandslotfillfactor.ThenIselectedtherelatedmaterials.IhavecompletedtheelectromagneticcalculationsofthismotorinMATLAB.ThenIadjustedtheparametersrepeatedly.Ididalotofworktomakeitstechnicalindicatorsmeettherequirementsofthemissionstatement.InthelastIdesignedthemotorthatmeettherequirementsofthemissionstatement.KeyWords:Y2-200L-4,statorandrotor,windingdistribution,electromagnetic

摘要 0Abstract 11緒論 41.1工程背景 41.2設(shè)計范圍 41.3設(shè)計依據(jù) 41.4設(shè)計目標(biāo) 41.5本文的主要工作 42三相異步電動機(jī)主要參數(shù)的確定 52.1主要尺寸及氣隙長度的確定 52.2定、轉(zhuǎn)子槽形及槽配合的確定 52.2.1定、轉(zhuǎn)子槽形的選擇 52.2.2定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定 62.2.3槽配合的選取 62.3繞組型式及節(jié)距的選擇 62.3.1繞組型式的選擇 62.3.2繞組節(jié)距的選擇 73電磁計算 73.1額定數(shù)據(jù)及主要尺寸 73.2磁路計算 93.3參數(shù)計算 123.4性能計算 143.4.1工作性能計算 143.4.2起動性能計算 183.5程序流程圖 20結(jié)論 22致謝 22參考文獻(xiàn) 23附錄A 24源程序 24運行結(jié)果 33附錄B 33附錄C 361緒論 1.1工程背景三相異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，維修方便等優(yōu)點，在電網(wǎng)的總負(fù)載中，異步電動機(jī)的容量約占整個動力負(fù)載的85%，是目前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的一種電動機(jī)，可見其使用的廣泛性和重要性[1]。此外，異步電動機(jī)還派生出了各種防護(hù)型式以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要，也具有較高的效率和較好的工作特性。異步電動機(jī)可分為鼠籠式異步電動機(jī)和繞線式異步電動機(jī)，兩者相比，鼠籠式異步電動機(jī)在運行、維護(hù)及成本方面都比繞線式異步電動機(jī)更有優(yōu)勢。因此本設(shè)計對Y2-200L-4型電機(jī)進(jìn)行了電磁設(shè)計計算。1.2設(shè)計范圍包括根據(jù)相關(guān)技術(shù)手冊確定與電機(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)行電磁計算，用CAD畫出定、轉(zhuǎn)子沖片圖及繞組分布圖。1.3設(shè)計依據(jù)(1)類似電機(jī)的電磁設(shè)計資料。(2)國家現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計規(guī)程、技術(shù)手冊，主要包括：=1\*GB3①《實用電機(jī)設(shè)計計算手冊》（黃堅，郭中醒主編）Y2系列三相異步電動機(jī)技術(shù)條件》(JB/T8680.1-1998)=2\*GB3②用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格（功率、電壓、轉(zhuǎn)速等）及技術(shù)要求（如效率、溫升等）。1.4設(shè)計目標(biāo)設(shè)計出電機(jī)的主要性能指標(biāo)，如起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動電流倍數(shù)、效率和功率因數(shù)等要滿足設(shè)計任務(wù)書的要求。在此基礎(chǔ)上，部分性能指標(biāo)最好有所改善。1.5本文的主要工作(1)三相鼠籠式異步電動機(jī)主要參數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，結(jié)合相關(guān)的技術(shù)手冊，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)電磁計算根據(jù)所確定出的主要參數(shù)，編程進(jìn)行電磁計算，計算可分為四個模塊，包括額定數(shù)據(jù)及主要尺寸計算、磁路計算、參數(shù)計算和起動計算。在計算過程中需要反復(fù)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，直到計算出的主要性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計任務(wù)書的要求。(3)MATLAB編程本設(shè)計的電磁計算部分工作量大，采用MATLAB編程使得計算量大大減小，同時計算的精確度也得到提高。(4)CAD畫圖本設(shè)計中使用CAD畫出定、轉(zhuǎn)子沖片圖，槽形尺寸圖和定子繞組分布圖。2三相異步電動機(jī)主要參數(shù)的確定三相異步電動機(jī)的主要參數(shù)是電機(jī)電磁計算的數(shù)據(jù)依據(jù)，只有在選擇了合適的主要參數(shù)的前提下，才能夠正確地進(jìn)行電磁計算。主要參數(shù)的選擇是以經(jīng)驗公式計算出的數(shù)據(jù)為基本依據(jù)，結(jié)合相關(guān)的技術(shù)手冊進(jìn)行選擇。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）就可以以此為根據(jù)，參閱相關(guān)的技術(shù)手冊得到。但在一般情況下，定子內(nèi)徑和鐵芯有效長度的計算比較麻煩，通常采用類比法來確定電機(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)計和實驗數(shù)據(jù)，直接初選電機(jī)的主要尺寸。在本設(shè)計中，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)合相關(guān)技術(shù)手冊得到本臺電機(jī)的主要尺寸。本臺電機(jī)主要尺寸結(jié)合文獻(xiàn)[2]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)定子槽形的選擇小型三相異步電動機(jī)的定子槽形，一般采用斜口圓底槽[3]。槽口斜角統(tǒng)一規(guī)定如下：=1\*GB3①160機(jī)座及以下為；=2\*GB3②180~280機(jī)座：2極為，4極為，6、8極為；=3\*GB3③315~355機(jī)座：2極為，4~10極為。因本臺電機(jī)機(jī)座號為200，極數(shù)為4極，所以定子選圓底槽，槽口角度選。詳見附錄C。(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，槽口斜角對梨形槽和刀形槽為，其他槽形為。采用凸形槽可以在起動轉(zhuǎn)矩和運行性能兩方面都有所兼顧，所以Y2系列電動機(jī)在大機(jī)座號中采用凸形槽較多。本臺電機(jī)的機(jī)座號較大，因此轉(zhuǎn)子選凸形槽（不對稱），槽口斜角為，詳見附錄D。2.2.2定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定定子的槽形尺寸不僅影響槽滿率，而且還影響定子齒部和軛部的磁密，一般在設(shè)計時要求齒部和軛部有適當(dāng)?shù)拇琶埽X部有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，軛部有足夠的剛度。轉(zhuǎn)子的槽形尺寸對電機(jī)的各項性能指標(biāo)，包括起動轉(zhuǎn)矩、起動電流倍數(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。在實際設(shè)計中，一般采用類比法來確定電機(jī)定、轉(zhuǎn)子的槽形尺寸。本臺電機(jī)定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸詳見附錄C和附錄D。2.2.3槽配合的選取槽配合就是在電機(jī)選取轉(zhuǎn)子槽數(shù)時，必須與定子槽數(shù)有恰當(dāng)?shù)呐浜稀＿x擇合理的槽配合對于降低電磁噪聲，進(jìn)而降低電動機(jī)負(fù)載噪聲具有特殊的意義[4]。槽配合對電機(jī)的性能有很大的影響，若選取不當(dāng)，可能會導(dǎo)致附加損耗、附加轉(zhuǎn)矩、振動與噪聲增加，從而使效率降低，起動性能變差。采用定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)接近的槽配合，可減小附加損耗。4極電機(jī)一般采用24/22，36/28、48/38、60/50、72/64。本臺電機(jī)所選取的槽配合是48/38。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)計時全部采用雙層疊繞組。本臺電機(jī)因機(jī)座號為200，所以選用雙層疊繞組。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[5]。因本設(shè)計是2極電機(jī)，所以取。3電磁計算3.1額定數(shù)據(jù)及主要尺寸(1)輸出功率。(2)相電壓因為該電機(jī)為△接法，所以相電壓。(3)功電流(4)效率標(biāo)準(zhǔn)值。(5)功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值。(6)極數(shù)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，氣隙長度，轉(zhuǎn)子外徑，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑。定子槽形尺寸（見附錄C）：，，，，，。轉(zhuǎn)子槽形尺寸（見附錄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。(14)每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)其中，每槽導(dǎo)體數(shù)每圈匝數(shù)；并聯(lián)支路數(shù)。(15)繞組線規(guī)根據(jù)經(jīng)驗，一般按類比法選取線規(guī)，本文中選取的線規(guī)為。絕緣后直徑d=1.27mm,截面積。(16)槽滿率槽面積：其中，槽楔高度按文獻(xiàn)[6]中表2-7選取，取。對于雙層疊繞組，槽絕緣所占面積為：其中，槽絕緣厚度按表文獻(xiàn)[6]中2-7查取。槽有效面積：槽滿率：其中，導(dǎo)體并饒根數(shù)；導(dǎo)體絕緣后外徑。(17)鐵芯長鐵芯有效長：凈鐵芯長：其中，鐵芯疊壓系數(shù)取。(18)每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)其中，繞組系數(shù)的計算詳見附錄B中(1)。3.2磁路計算(1)每極磁通設(shè)負(fù)載電勢系數(shù)初值，,參考資料得，則每極磁通為：(2)齒部截面積定子齒截面積：轉(zhuǎn)子齒截面積：其中，為定子齒部計算寬度；、為轉(zhuǎn)子齒部計算寬度，一般取靠近齒最狹小的處的寬度。(3)軛部截面積定子軛部截面積：轉(zhuǎn)子軛部截面積：其中，定、轉(zhuǎn)子軛部磁路計算高度和的計算詳見附錄B中(2)。(4)空氣隙截面積(5)波幅系數(shù)從這里開始進(jìn)行飽和系數(shù)計算，一般需要進(jìn)行多次的循環(huán)。這里先假設(shè)飽和系數(shù)，對應(yīng)的波幅系數(shù)。(6)定子齒磁密(7)轉(zhuǎn)子齒磁密(8)定子軛磁密(9)轉(zhuǎn)子軛磁密(10)空氣隙磁密(11)各部分磁路的磁場強(qiáng)度根據(jù)計算出的各部分磁密，按照磁化曲線可查出各部分磁場強(qiáng)度如下：21.9A/cm，20.1A/cm，5.792A/cm，11.42A/cm，15.66A/cm。(12)有效空氣隙長度其中氣隙系數(shù)計算詳見附錄B中(3)。(13)定、轉(zhuǎn)子齒部磁壓降定子齒部磁壓降：轉(zhuǎn)子齒部磁壓降：其中，定、轉(zhuǎn)子齒部磁路計算高度、和的計算詳見附錄B中(4)。(14)定、轉(zhuǎn)子軛部磁壓降定子軛部磁壓降：轉(zhuǎn)子軛部所需安匝數(shù)：其中，定、轉(zhuǎn)子軛部磁路計算長度和的計算詳見附錄B中(5)；定、轉(zhuǎn)子軛部磁路長度校正系數(shù)、按文獻(xiàn)[6]中圖2-15查取。(15)空氣隙磁壓降(16)飽和系數(shù)由于上述計算出的飽和系數(shù)值與假設(shè)值較為接近，即滿足，故可以繼續(xù)計算，否則必須返回重新計算直至滿足要求。(17)每極磁勢(18)滿載磁化電流(19)滿載磁化電流標(biāo)幺值(20)勵磁電抗標(biāo)幺值3.3參數(shù)計算(1)定子槽漏抗標(biāo)幺值其中，漏抗系數(shù)詳見附錄B中(6)；定子槽比漏磁導(dǎo)詳見附錄B中(7)。(2)定子諧波漏抗標(biāo)幺值其中，定子諧波單位漏磁導(dǎo)可查文獻(xiàn)[6]中表2-12得到：=0.00592(3)定子端部漏抗標(biāo)幺值(4)定子漏抗標(biāo)幺值(5)轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值其中，為轉(zhuǎn)子鐵芯長度，因本臺電機(jī)無徑向通風(fēng)道，故有；轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)的計算詳見附錄B中(8)。(6)轉(zhuǎn)子諧波漏抗標(biāo)幺值其中，轉(zhuǎn)子諧波單位漏磁導(dǎo)可查文獻(xiàn)[6]中表2-13得到：。(7)轉(zhuǎn)子端部漏抗標(biāo)幺值其中，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條長度；端環(huán)直徑。(8)轉(zhuǎn)子斜槽漏抗標(biāo)幺值其中，斜槽度詳見附錄B中(9)。(9)轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值(10)定、轉(zhuǎn)子總漏抗標(biāo)幺值(11)定子繞組直流電阻其中，導(dǎo)線電阻系數(shù)按文獻(xiàn)[6]中表2-9查取；線圈平均半匝長詳見附錄B中(10)；(12)定子相電阻標(biāo)幺值(13)有效材料用量定子銅的重量：其中，為考慮導(dǎo)線和引線質(zhì)量的系數(shù)，漆包圓銅線C=1.05；為銅的密度。硅鋼片的重量：(14)轉(zhuǎn)子電阻導(dǎo)條電阻：端環(huán)電阻：其中，；對于鑄鋁轉(zhuǎn)子。導(dǎo)條電阻標(biāo)幺值：端環(huán)電阻標(biāo)幺值：轉(zhuǎn)子電阻標(biāo)幺值：3.4性能計算3.4.1工作性能計算(1)滿載電流有功分量標(biāo)幺值從這里開始進(jìn)行效率的計算，一般需要進(jìn)行多次的循環(huán)。這里先假定效率初值，則(2)滿載電抗電流標(biāo)幺值其中，。(3)滿載電流無功分量標(biāo)幺值(4)滿載電勢系數(shù)(5)空載電勢系數(shù)(6)空載定子齒磁密(7)空載轉(zhuǎn)子齒磁密(8)空載定子軛磁密(9)空載轉(zhuǎn)子軛磁密(10)空載氣隙磁密根據(jù)上述計算出的各部分空載磁密，按照文獻(xiàn)[6]中附表3的熱軋硅鋼片DR510牌號磁化曲線，查取各部分磁路所對應(yīng)的磁場強(qiáng)度，然后繼續(xù)進(jìn)行計算。所查得的結(jié)果為：A/cm，A/cm，A/cm，A/cm，A/cm。(11)空載時定子齒部磁壓降(12)空載時轉(zhuǎn)子齒部磁壓降(13)空載時定、轉(zhuǎn)子軛部磁壓降(14)空載氣隙磁壓降(15)空載時每極磁勢(16)空載磁化電流(17)定子電流(18)定子電流密度(19)線負(fù)荷(20)轉(zhuǎn)子電流導(dǎo)條電流：端環(huán)電流：(21)轉(zhuǎn)子電流密度導(dǎo)條電密：端環(huán)電密：(22)定子銅耗(23)轉(zhuǎn)子鋁耗(24)雜散損耗雜散損耗的大小與設(shè)計參數(shù)和工藝情況有關(guān)，目前尚難以準(zhǔn)確計算，故以推薦值為主。這里推薦：=0.02(25)機(jī)械損耗根據(jù)經(jīng)驗，一般按類比法選取機(jī)械損耗。這里參照文獻(xiàn)[6]中表2-15選取，其取值如下：(26)鐵耗定子軛部鐵耗：定子軛部重量：定子齒部鐵耗：定子齒部重量：其中，和可根據(jù)和查資料可得，按經(jīng)驗取=2.5，=2。(27)總鐵耗(28)總鐵耗標(biāo)幺值(29)總損耗標(biāo)幺值(30)輸入功率標(biāo)幺值(32)效率由于上述計算出的效率值與假設(shè)的效率初值相差很小，即滿足，故可繼續(xù)計算，否則需要重新假設(shè)初值，直到滿足要求為止。(33)功率因數(shù)(34)轉(zhuǎn)差率旋轉(zhuǎn)鐵耗：(35)轉(zhuǎn)速(36)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)3.4.2起動性能計算(1)起動電流假定初值從這里開始進(jìn)行電流的循環(huán)計算，一般需進(jìn)行多次的循環(huán)，起動電流假定初值為：(2)起動時定子槽漏抗標(biāo)幺值其中，起動時定子槽比漏磁導(dǎo)詳見附錄B中(11)。(3)起動時定子諧波漏抗標(biāo)幺值其中，起動時漏磁路飽和系數(shù)取0.417。(4)定子起動漏抗標(biāo)幺值(5)起動時轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值其中，起動時轉(zhuǎn)子槽比漏抗詳見附錄B中(12)。(6)起動時轉(zhuǎn)子諧波漏抗標(biāo)幺值(7)起動時轉(zhuǎn)子斜槽漏抗標(biāo)幺值(8)轉(zhuǎn)子起動漏抗標(biāo)幺值(9)起動時定、轉(zhuǎn)子總漏抗標(biāo)幺值(10)轉(zhuǎn)子起動電阻標(biāo)幺值其中，電阻增加系數(shù)取4.79。(11)起動總電阻標(biāo)幺值(12)起動總阻抗標(biāo)幺值(13)起動電流起動電流倍數(shù)：由于上述計算出的起動電流倍數(shù)與假設(shè)的初值相差很小，即，故可以繼續(xù)計算，否則需要重新假設(shè)起動電流倍數(shù)的初值，直至滿足要求。(14)起動轉(zhuǎn)矩表3.1將計算出來的本臺電機(jī)的主要性能指標(biāo)與文獻(xiàn)[4]中附錄A給出的主要性能指標(biāo)做了比較，結(jié)果表明該臺電機(jī)各項性能指標(biāo)均符合技術(shù)要求，并且最大轉(zhuǎn)矩、起動電流倍數(shù)得到了明顯地改善。表3.1主要性能指標(biāo)對比主要性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值計算值效率0.92230.9100功率因數(shù)0.8680.885最大轉(zhuǎn)矩2.883.49起動電流倍數(shù)6.667.68起動轉(zhuǎn)矩2.413.673.5程序流程圖因電動機(jī)的電磁計算是一個比較復(fù)雜的過程。首先，磁路參數(shù)是非線性參數(shù)；其次，計算程序中有些公式是經(jīng)驗公式。因此計算中有些參數(shù)需先依據(jù)經(jīng)驗公式假設(shè)，然后再核算。如計算結(jié)果和假設(shè)及技術(shù)要求不符，需重新調(diào)整參數(shù)反復(fù)計算。因此本文按照“中小型三相感應(yīng)電動機(jī)電磁計算程序”，用MATLAB語言編寫了中小型三相感應(yīng)電動機(jī)電磁計算程序，程序及運行結(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)論三相鼠籠式異步電動機(jī)的電磁設(shè)計是決定該電機(jī)電磁性能好壞的重要因素，也是整個電機(jī)設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)。電機(jī)的電磁設(shè)計不同于結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先，需要確定電機(jī)的主要參數(shù)，參數(shù)的確定對整個電磁設(shè)計很重要，決定電機(jī)主要性能指標(biāo)。其次，應(yīng)該嚴(yán)格按照電磁計算步驟進(jìn)行計算，在計算過程中，反復(fù)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，使性能指標(biāo)滿足要求。本設(shè)計是對Y2-200L-4型異步電動機(jī)的電磁設(shè)計。通過查閱相關(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)計要求。由于本設(shè)計的計算量大，為了減少人工計算帶來的誤差，所以計算過程采用MATLAB編程，使計算量大大減小。通過電磁計算得到的該電機(jī)的主要性能指標(biāo)，包括起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動電流倍數(shù)、效率和功率因數(shù)等均符合設(shè)計任務(wù)書的要求。其中，起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動電流倍數(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)計使用CAD畫圖。致謝本設(shè)計（論文）的工作是在田莉老師的悉心指導(dǎo)下完成的，田莉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的工作方法給了我極大的幫助和影響。在此衷心感謝田莉老師對我的關(guān)心和指導(dǎo)。在長達(dá)三個月的畢業(yè)設(shè)計期間，很慶幸能身處于一個團(tuán)結(jié)友善的團(tuán)隊中，正是因為在本次設(shè)計中，大家集思廣益、刻苦鉆研，才能使畢業(yè)設(shè)計順利完成。非常感謝我們組內(nèi)同學(xué)在設(shè)計期間給我的熱情幫助和誠摯建議。在即將畢業(yè)之際，借此機(jī)會也向四年大學(xué)生活中教育、幫助和關(guān)心過我的各位領(lǐng)導(dǎo)、任課教師以及同學(xué)表示由衷的感謝，謝謝你們陪我度過了一段充實、美好、難忘的大學(xué)生活。這段美好時光將成為我人生中最珍貴的記憶。同時，也要感謝我的父母，是你們給予了我生命，撫育我成長，謝謝你們多年來對我的支持與鼓勵。在撰寫畢業(yè)設(shè)計（論文）期間，韓登存、楊小榮、楊秋明、馬淑倩等同學(xué)對我設(shè)計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]湯藴璆,史乃.電機(jī)學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007:125-387.[2]彭友元.電機(jī)繞組手冊[M].遼寧:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1995:38-56.[3]關(guān)恩祿.計算機(jī)輔助電機(jī)設(shè)計[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1990:21-48.[4]戴文進(jìn),張景明.電機(jī)設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010:53-160.[5]陳世坤.電機(jī)設(shè)計[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1982:1-280.[6][7][8]附錄A源程序%第一部分額定數(shù)據(jù)和主要尺寸PN=30000;UN=380;UNf=UN;f=50;cosf1=0.86;eta1=0.913;m1=3;p=2;Z1=48;Z2=38;q1=4;q2=54/6;%基本數(shù)據(jù)Zp1=12;Zp2=9.5;IKW=PN/(m1*UNf);%功電流D1=0.327;Di1=0.210;D2=0.2086;Di2=0.075;%定轉(zhuǎn)子內(nèi)外徑lt=0.195;drta=0.0007;%鐵心長度及氣隙值lef=lt+2*drta;tao=pi*Di1/(2*p);%極距t1=pi*Di1/Z1;t2=pi*D2/Z2;%定轉(zhuǎn)子齒距bsk=1.26*t1;A_1=30000;Nf1_1=(eta1*cosf1*pi*Di1*A_1)/(m1*IKW);a1=2;Ns1_1=(m1*a1*Nf1_1)/Z1;Ns1=26;Ndrta=Ns1/2;Nf1=(Ns1*Z1)/(m1*a1);%每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)N1=Nf1/2;%每相串聯(lián)匝數(shù)I1_1=IKW/(eta1*cosf1);%定子電流初步估計值J11=5.0;Ni1Ac11=I1_1/(a1*J11);%導(dǎo)線并繞根數(shù)和每根導(dǎo)線截面積的乘積Bdrta1=0.78;Kfe=0.95;Bj1_1=1.38;h01=0.001;h11=0.0011;h21=0.0215;hs1=0.026;hs2=0.0356;h02=0.0008;h12=0.0012;h22=0.0011;b01=0.0038;b02=0.0015;b11=0.0063;b12=0.0035;b22=0.0035;r21=0.0045;bt11=pi*(Di1+2*h01+2*h11+2*h21)/Z1-2*r21;bt12=pi*(Di1+2*h01+2*h11)/Z1-b11;bt1=(bt11+bt12)/2;%定子齒寬drtai=0.0003;hs_1=0.0215;h=0.002;As=(2*r21+b11)*(hs_1-h)/2+pi*r21*r21/2;%定子槽面積Ai=drtai*(2*hs_1+pi*r21+2*r21+b11);%絕緣占的面積Aef=As-Ai;%槽有效面積Nt1=3;d=0.00127;Sf=Nt1*Ns1*d*d/Aef;%槽滿率Kp1=sin(10*pi/(m1*q1*2));erfa=p*2*pi/Z1;bta=10/(m1*q1);Kd1=sin(q1*erfa/2)/(q1*sin(erfa/2));Kdp1=Kd1*Kp1;%繞組系數(shù)N2=Nf1*Kdp1;%每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)Ki=0.91;I2_1=Ki*I1_1*3*Nf1*Kdp1/Z2;%轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流JB_1=3.5;AB=(0.0048+0.0024)*0.0226/2+0.0035*(0.012-0.0011547)+0.0025*0.0011547;%轉(zhuǎn)子槽面積IR_1=I2_1*Z2/(2*pi*p);%端環(huán)電流JR_1=0.6*JB_1;AR=IR_1/JR_1;%端環(huán)所需面積Bt2_1=1.525;Bdrta_1=0.7797;bt2_1=t2*Bdrta_1/(Kfe*Bt2_1);%轉(zhuǎn)子上部齒寬ap_1=0.701;Bj2_1=1.4579;Bt2_2=1.1758;bt2_2=t2*Bdrta_1/(Kfe*Bt2_2);%轉(zhuǎn)子下部齒寬%第二部分磁路計算KE_1=0.946;KE=0.931;while(KE_1-KE)/KE>0.001E1=KE_1*UNf;Ks_1=1.149587;Knm=1.0906;W1=10;whileW1>1fei=E1/(4*Knm*Kdp1*f*N1);ap=0.681;Ai1=Kfe*lt*bt1*Zp1;Ai2_1=Kfe*lt*bt2_1*Zp2;%每極下齒部截面積Ai2_2=Kfe*lt*bt2_2*Zp2;hj1_1=(D1-Di1)/2-hs1+r21/3;%定轉(zhuǎn)子軛部計算高度hj2_1=(D2-Di2)/2-hs2;Aj1=Kfe*lt*hj1_1;%軛部導(dǎo)磁截面積Aj2=Kfe*lt*hj2_1;Adrta=tao*lef;%一極下空氣隙截面積Fs=1/ap;%波幅系數(shù)Bdrta=Fs*fei/Adrta;%氣隙磁密Bi1=Fs*fei/Ai1;%定子齒磁密Bi2_1=Fs*fei/Ai2_1;%轉(zhuǎn)子上部磁密Bi2_2=Fs*fei/Ai2_2;%轉(zhuǎn)子下部磁密Hi1=1432.654;Hi2_1=2188.04;Hi2_2=597.771;%查表可得Kdrta1=t1*(4.4*drta+0.75*b01)/(t1*(4.4*drta+0.75*b01)-b01*b01);Kdrta2=t2*(4.4*drta+0.75*b02)/(t2*(4.4*drta+0.75*b02)-b02*b02);Kdrta=Kdrta1*Kdrta2;drtaef=Kdrta*drta;%有效氣隙長度Li1=h11+h21+r21/3;%定子齒部磁路計算長度Li2_1=0.0122;Li2_2=0.0226;%轉(zhuǎn)子齒部磁路計算長度Lj1_1=pi*(D1-hj1_1)/(2*2*p);Lj2_1=pi*(Di1+hj2_1)/(2*2*p);%軛部磁路計算長度u0=0.4*pi*10^(-6);Fdrta=Kdrta*Bdrta*drta/u0;%氣隙磁壓降Fi1=Hi1*Li1;%定子齒部磁壓降Fi2=Hi2_1*Li2_1+Hi2_2*Li2_2;%轉(zhuǎn)子齒部磁壓降Bj1=fei/(2*Aj1);%定子軛部磁密Bj2=fei/(2*Aj2);%轉(zhuǎn)子軛部磁密Hj1=1005.155;Hj2=1617.976;%查資料可得x=hj1_1/tao;Cj1=0.572;%由x和Hj1查表可得Fj1=Cj1*Hj1*Lj1_1;%定子軛部磁壓降y=hj2_1/tao;Cj2=0.298;%由y和Hj2查表可得Fj2=Cj2*Hj2*Lj2_1;%轉(zhuǎn)子軛部磁壓降F0=Fdrta+Fi1+Fi2+Fj1+Fj2;%每極磁勢Ks=(Fdrta+Fi1+Fi2)/Fdrta;%飽和系數(shù)W1=(Ks_1-Ks)*100/Ks;%誤差率Ks_1=Ks-(Ks-Ks_1)/3;end;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Xms=4*f*u0*(m1/pi)*((N1*Kdp1)^2/(Ks*p))*lef*(tao/drtaef);%勵磁電抗Xms_=Xms*IKW/UNf;%勵磁電抗標(biāo)幺值%第三部分參數(shù)計算taoy=pi*(Di1+2*(h01+h11)+h21+r21)*bta/(2*p);%定子線圈節(jié)距d1=0.0225;%查資料得lB=lt+2*d1;%直線部分長度Kc=1.2;%經(jīng)驗系數(shù)lc=lB+Kc*taoy;%平均半匝長lE=2*d1+Kc*taoy;%端部平均長Cx=4*pi*f*u0*N1*N1*Kdp1*Kdp1*lef*PN/(m1*p*UNf*UNf);%漏抗系數(shù)Kv1=(3*bta+1)/4;KL1=(9*bta+7)/16;lamdav1=h01/b01+2*h11/(b01+b11);lamdaL1=1.243;lamdas1=Kv1*lamdav1+KL1*lamdaL1;%定子槽比漏磁導(dǎo)Xs1_=2*m1*p*lt*lamdas1*Cx/(Z1*Kdp1*Kdp1*lef);%槽漏抗sz=0.00592;%由q1和bta查資料可得Xdrta1_=m1*tao*sz*Cx/(pi*pi*drtaef*Kdp1*Kdp1*Ks);%定子諧波漏抗XE1_=0.57*tao*(3*bta-1)*Cx/(lef*Kdp1*Kdp1*2);%端部漏抗XO1_=Xs1_+Xdrta1_+XE1_;%定子漏抗標(biāo)幺值lamdav2=h02/b02;lamdah12=2*h12/(b02+b12);lamdah22=2*h22/(b12+b22);lamdah32=0.2261;lamdaL2=lamdah12+lamdah22+lamdah32;lamdas2=lamdav2+lamdaL2;%轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)Xs2_=2*m1*p*lt*lamdas2*Cx/(Z2*lef);%轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值Rz=0.007;%由Z2/2P查資料可得Xdrta2_=m1*tao*Rz*Cx/(pi*pi*drtaef*Ks);%轉(zhuǎn)子諧波漏抗標(biāo)幺值DR=0.16;XE2_=0.2523*Z2*DR*2*m1*p*Cx/(2*p*lef*2*p*Z2);%轉(zhuǎn)子繞組端部比漏磁導(dǎo)Xsk_=0.5*bsk*bsk*Xdrta2_/(t2*t2);%轉(zhuǎn)子斜槽漏抗XO2_=Xs2_+Xdrta2_+XE2_+Xsk_;%轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值XO_=XO1_+XO2_;%定轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值之和pw=0.0217*10^(-6);R1=pw*2*N1*lc/(3.324*10^(-6)*a1);%定子繞組直流電阻R1_=R1*IKW/UNf;%定子繞組相電阻標(biāo)幺值c=1.05;pcu=8.9*10^(3);%查資料得Gcu=c*lc*Ns1*Z1*(3.324*10^(-6))*pcu;%定子銅的質(zhì)量pfe=7.8*10^(3);%硅鋼片密度Gfe=Kfe*lt*(D1+drta)*(D1+drta)*pfe;%硅鋼片質(zhì)量rh0=0.0434*10^(-6);KB=1.04;RB_1=rh0*KB*0.24/AB*(4*m1*(N1*Kdp1)^2)/Z2;RB_=RB_1*IKW/UNf;DR=0.16;RR_1=rh0*((DR*Z2)/(2*pi*p^2*AR)*(4*m1*(N1*Kdp1)^2/Z2));RR_=RR_1*IKW/UNf;R2_1=RB_1+RR_1;%轉(zhuǎn)子電阻的折算值R2_=RB_+RR_;I1p_=1/eta1;%定子電流有功分量標(biāo)幺值O1=1+XO1_/Xms_;IX_=O1*XO_*((I1p_)^2)*(1+(O1*XO_*I1p_)^2);%轉(zhuǎn)子電流無功分量標(biāo)幺值I1Q_=Im_+IX_;%定子電流無功分量標(biāo)幺值KE=1-(I1p_*R1_+I1Q_*XO1_);%滿載電勢標(biāo)幺值KE_1=KE-(KE-KE_1)/3;end;O=1-Im_*XO1_;%空載電勢標(biāo)幺值Bi10=O*Bi1/KE;Hi10=1797.14;%空載時定子齒部磁密和磁場強(qiáng)度Bi20_1=O*Bi2_1/KE;Hi20_1=2944.905;Bi20_2=O*Bi2_2/KE;Hi20_2=665.274;%空載時轉(zhuǎn)子齒部磁密和磁場強(qiáng)度Bj10=O*Bj1/KE;Hj10=1177.76;Bj20=O*Bj2/KE;Hj20=2075.571;%空載時定轉(zhuǎn)子軛部磁密及磁場強(qiáng)度Bdrta0=O*Bdrta/KE;%空載氣隙磁密Fi10=Hi10*Li1;%定子齒部磁壓降Fi20=Hi20_1*Li2_1+Hi20_2*Li2_2;%空載時轉(zhuǎn)子齒部磁壓降Cj1=0.43977;Fj10=Cj1*Hj10*Lj1_1;%空載時定子軛部磁壓降Cj2=0.3158;Fj20=Cj2*Hj20*Lj2_1;%空載時轉(zhuǎn)子軛部磁壓降Fdrta0=Kdrta*drta*Bdrta0/u0;%空載時氣隙磁壓降F00=Fdrta0+Fi10+Fi20+Fj10+Fj20;%空載時每極磁勢Im0=2*p*F00/(0.9*m1*N1*Kdp1);%空載時磁化電流%第四部分工作性能計算I1_=(I1p_^2+I1Q_^2)^0.5;%定子電流標(biāo)幺值I1=I1_*IKW;%定子電流J1=I1/(a1*3.324);%定子電流密度A1=m1*Nf1*I1/(pi*Di1*100);%定子線負(fù)荷I2_=(I1p_^2+IX_^2)^0.5;%轉(zhuǎn)子電流標(biāo)幺值I2=I2_*IKW*m1*Nf1*Kdp1/Z2;%導(dǎo)條電流實際值IR=I2*Z2/(2*pi*p);%端環(huán)電流實際值JB=I2/AB;%導(dǎo)條電密JR=IR/AR;%端環(huán)電密Pcu1_=I1_^2*R1_;Pcu1=Pcu1_*PN;%定子銅損耗Pcu2_=I2_^2*R2_;Pcu2=Pcu2_*PN;%轉(zhuǎn)子銅耗PAl2_=I2_*R2_;PAl2=PAl2_*PN;%轉(zhuǎn)子鋁損耗Ps_=0.02;%附加損耗標(biāo)幺值4極時取0.02Ps=Ps_*PN;%附加損耗Pfw=(3/p)^2*D1^4*10^4;%機(jī)械損耗Pfw_=Pfw/PN;%機(jī)械損耗標(biāo)幺值K2=2;%由經(jīng)驗可得Gj=4*p*Aj1*Lj1_1*7.8*10^3;%軛部重量Phej=4.3624;%由Bj10查資料可得Pfej=K2*Phej*Gj;%定子軛部鐵耗K1=2.5;Gi=2*p*Ai1*Li1*7.8*10^3;%定子齒部重量Phei=5.9618;%由Bi10查表得Pfei=K1*Phei*Gi;%定子齒部鐵耗Pfe=Pfej+Pfei;%定子總鐵耗Pfe_=Pfe/PN;%鐵耗標(biāo)幺值PZ_=Pcu1_+PAl2_+Ps_+Pfw_+Pfe_;%總損耗標(biāo)幺值PZ=PZ_*PN;%總損耗PN1_=1+PZ_;eta=1-PZ_/PN1_;%效率W2=(eta1-eta)*100/eta;%誤差率cosf=I1p_/I1_;%功率因數(shù)Pfer_=((1-1/2)*Pfej+(1-1/2.5)*Pfei)/PN;SN=PAl2_/(1+PAl2_+Pfer_+Ps_+Pfw_);%額定轉(zhuǎn)差率nN=60*f*(1-SN)/p;%額定轉(zhuǎn)速Tm_=(1-SN)/(2*(R1_+(R1_^2+XO_^2)^0.5));%最大轉(zhuǎn)矩%第五部分起動性能計算Ist_1=2.729*Tm_*IKW;Ist=190;%假設(shè)起動電流while(Ist_1-Ist)*100/Ist>1Fsi=Ist_1*Ns1*0.707*(Kv1+Kd1^2*Kp1*Z1/Z2)*O^0.5/a1;%定轉(zhuǎn)子槽平均磁勢值Bc=0.64+2.5*(drta/(t1+t2))^0.5;BL=u0*Fsi/(2*drta*Bc);%此磁勢產(chǎn)生的虛擬磁密KZ=0.573;%查資料可得Cs2=(t2-b02)*(1-KZ);%漏磁路飽和引起轉(zhuǎn)子齒頂寬度的減小Cs1=(t1-b01)*(1-KZ);Drtalamdav1=(h01+0.58*h11)*Cs1/(b01*(Cs1+1.5*b01));lamdas1si=Kv1*(lamdav1-Drtalamdav1)+KL1*lamdaL1;%啟動時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)Xs1si_=lamdas1si*Xs1_/lamdas1;%啟動時定子槽漏抗Xdrta1si_=KZ*Xdrta1_;%啟動時定子諧波漏抗XO1si_=Xs1si_+Xdrta1si_+XE1_;%啟動時定子漏抗epsle=2.3470;KF=2.312;KX=0.652;%由epsle值查圖4-23可得Drtalamdav2=h02*Cs2/(b02*(Cs2+b02));%啟動時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)的減小lamdas2si=(lamdav2-Drtalamdav2)+KX*lamdaL2;%啟動時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)Xs2si_=lamdas2si*Xs2_/lamdas2;%啟動時轉(zhuǎn)子槽漏抗Xdrta2si_=KZ*Xdrta2_;%啟動時轉(zhuǎn)子諧波漏抗Xdrtaksi_=KZ*Xsk_;%啟動時轉(zhuǎn)子斜槽漏抗XO2si_=Xs2si_+Xdrta2si_+Xdrtaksi_+XE2_;%啟動時轉(zhuǎn)子漏抗XOsi_=XO1si_+XO2si_;%啟動時總漏抗R2si_=KF*RB_+RR_;%啟動時轉(zhuǎn)子電阻Rsi_=R1_+R2si_;%啟動時總電阻Zsi_=(Rsi_^2+XOsi_^2)^0.5;%啟動時總阻抗Ist=IKW/Zsi_;%起動電流Ist_1=Ist-(Ist-Ist_1)/10;end;W3=(Ist_1-Ist)*100/Ist;%啟動電流誤差率isi=Ist/I1;%起動電流倍數(shù)Tsi_=R2si_*(1-SN)/(Zsi_^2);%起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)fprintf('**************************************************************\n');fprintf('主要性能指標(biāo)如下所示\n');fprintf('定子銅耗%d\n',Pcu1);fprintf('轉(zhuǎn)子銅耗%d\n',Pcu2);fprintf('鐵耗%d\n',Pfe);fprintf('雜散損耗%d\n',Ps);fprintf('機(jī)械損耗%d\n',Pfw);fprintf('總損耗%d\n',PZ);fprintf('功率因數(shù)cosf%d\n',cosf);fprintf('最大轉(zhuǎn)矩:%d\n',Tm_);fprintf('起動轉(zhuǎn)矩:%d\n',Tsi_);fprintf('起動電流倍數(shù):%d\n',isi);fprintf('轉(zhuǎn)差率%d\n',SN);fprintf('效率eta%d\n',eta);fprintf('轉(zhuǎn)速:%d\n',nN);fprintf('效率誤差率%d\n',W2);fprintf('起動電流誤差率%d\n',W3);運行結(jié)果**************************************************************主要性能指標(biāo)如下所示定子銅耗9.251934e+002轉(zhuǎn)子銅耗6.575306e+002鐵耗5.882902e+002雜散損耗600機(jī)械損耗2.572607e+002總損耗2.965646e+003功率因數(shù)cosf8.854393e-001最大轉(zhuǎn)矩:3.494584e+000起動轉(zhuǎn)矩:3.674547e+000起動電流倍數(shù):7.680968e+000轉(zhuǎn)差率1.872782e-002效率eta9.100383e-001轉(zhuǎn)速:1.471908e+003效率誤差率3.254505e-001起動電流誤差率3.720103e-002附錄B繞組系數(shù)定轉(zhuǎn)子軛部計算高度=氣隙系數(shù)定轉(zhuǎn)子齒部磁路計算長度軛部磁路計算長度漏抗系數(shù)定子槽比漏磁導(dǎo)轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)槽斜度線圈平均半匝長起動時定子槽比漏磁導(dǎo)起動時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)附錄C目錄TOC\o"1-2"\h\z1.總論 11.1項目基本情況 11.2可行性研究依據(jù) 11.3項目的意義和必要性 21.4技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 52.項目承擔(dān)單位的基本情況 82.1項目承擔(dān)單位 82.2項目負(fù)責(zé)人 93.市場預(yù)測 103.1保健品國內(nèi)外市場分析 103.2蟲草制品市場分析 143.3市場競爭力分析 164.建設(shè)地點、建設(shè)規(guī)模、產(chǎn)品簡介 184.1建設(shè)地點 184.2產(chǎn)品方案及建設(shè)規(guī)模 184.3產(chǎn)品簡介 185.項目的技術(shù)水平和主要特點 19HYPERLINK\l"_To