《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì).doc（49頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）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(jiǎn)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(guó)內(nèi)外的用戶(hù)需求，本文為Y2-112M-2的電磁設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)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
2、計(jì)算量，還在MATLAB中編寫(xiě)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(shū)的要求。通過(guò)對(duì)電機(jī)性能尺寸的確定，以及對(duì)槽型的選取，選定了有關(guān)尺寸，通過(guò)編程的反復(fù)調(diào)試，使其技術(shù)指標(biāo)符合任務(wù)書(shū)的要求，最終設(shè)計(jì)出符合任務(wù)書(shū)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, co
3、nvenient manufacture, 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 t
4、he process of 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
5、of the motor, 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
6、torque, 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
7、 line with 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 requir
8、ements of the specification of the motor.Key Words: Y2-112M-2three-phase asynchronous motor, the stator , the rotor Electromagnetic design calculation- III -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(zhǎng)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
9、22.2.2 定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定32.2.3 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44蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I1 緒論1.1 工程背景電機(jī)是通過(guò)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(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域得到
10、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)電動(dòng)機(jī)具有簡(jiǎn)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(duì)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(cè)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(huà)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(lèi)似關(guān)于電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)資料。(2) 國(guó)家目前現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程、規(guī)范、技術(shù)手冊(cè)，主要包括： 實(shí)用電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)（黃堅(jiān)，主編）。Y2系列三
11、相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件(JB/T8680.1-1998)。 用戶(hù)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(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(shū)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(shū)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)
12、到本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)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，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(huà)圖本文的設(shè)計(jì)中使用CAD畫(huà)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(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度和氣隙長(zhǎng)度等）就可以以此為根據(jù)，參
13、閱文獻(xiàn)2。但在一般情況下，定子內(nèi)徑和鐵芯有效長(zhǎng)度的計(jì)算比較麻煩，通常采用類(lèi)比法來(lái)確定電機(jī)的主要尺寸，參照已生產(chǎn)過(guò)的同類(lèi)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(guò)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(jiàn)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
14、。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(jiàn)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(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)）、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(duì)稱(chēng)），槽口斜角為，詳見(jiàn)附錄D。2.2.2 定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定轉(zhuǎn)子的槽形尺寸對(duì)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(duì)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(lèi)比法來(lái)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(jiàn)附錄C和附錄D。2
15、.2.3 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妱?dòng)機(jī)負(fù)載噪聲7。槽配合對(duì)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(duì)160及以下的機(jī)座仍采用單層繞組。對(duì)180及以上機(jī)座，為了
16、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，所以選用單層同心式繞組。2.3.2 繞組節(jié)距的選擇對(duì)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(lái)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(shì)的5次和7次諧波分量。對(duì)于2極電機(jī)，為了便于嵌線和縮短端部長(zhǎng)度，除鐵芯長(zhǎng)度很長(zhǎng)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(chǎng)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(guò)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
17、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)的運(yùn)行性能有極密切的關(guān)系。轉(zhuǎn)子電阻的大小對(duì)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(duì)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(zhǎng)度，氣隙長(zhǎng)度，轉(zhuǎn)子外徑，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑。定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸詳見(jiàn)附錄C和附錄D。(
18、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(lèi)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(jiàn)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(jiàn)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(shì)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(duì)應(yīng)的極弧系數(shù)，則(4) 定子齒磁密(
19、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)算詳見(jiàn)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(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，然后繼續(xù)計(jì)算。結(jié)果為：，。(10) 有效空氣隙長(zhǎng)度其中，定、轉(zhuǎn)子卡氏系數(shù)、計(jì)算詳見(jiàn)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(zhǎng)度、和計(jì)算詳見(jiàn)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
20、至誤差小于1%。(15) 每極磁勢(shì)(16) 計(jì)算滿載磁化電流(17) 磁化電流標(biāo)幺值(18) 勵(lì)磁電抗標(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(jiàn)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(zhǎng)度；線圈端部軸向投影長(zhǎng)計(jì)算詳見(jiàn)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(jiàn)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
21、，斜槽度計(jì)算詳見(jiàn)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(jiàn)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(wú)功分量標(biāo)幺值(18
22、) 滿載電勢(shì)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) 空載電勢(shì)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(chǎng)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(
23、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
24、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)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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
25、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)算值與任務(wù)書(shū)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(duì)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(guò)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(yǔ)言編寫(xiě)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(jiàn)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
26、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(duì)Y2-112M-2型異步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)。通過(guò)查閱相關(guān)技術(shù)手冊(cè)，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(zhǎng)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(lái)的誤差，所以計(jì)算過(guò)程采用MATLAB編程，使計(jì)算量大大減小。通過(guò)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(shū)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
27、布圖清晰美觀、尺寸標(biāo)注準(zhǔn)確，本次設(shè)計(jì)使用CAD畫(huà)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(duì)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(guò)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(guò)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(jiàn)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)
28、新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識(shí)、開(kāi)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(méi)有這些年知識(shí)的積淀，我沒(méi)有這么大的動(dòng)力和信心完成這篇論文。感恩之余，誠(chéng)懇地請(qǐng)各位老師對(duì)我的論文多加批評(píng)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(duì)本文進(jìn)行審閱的各位老師表示衷心的感謝，在撰寫(xiě)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(duì)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(cè)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
29、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,1982:10-74.4 黃國(guó)治,傅豐禮.Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)手冊(cè)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(cè)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(cè)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;
30、 %myflag1 myflag1=1是雙層槽絕緣占面積,myflag1=0是單層槽絕緣占面積myflag2 = 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(kāi)口平底槽,其它為開(kāi)口平底槽myflag5 = 1; %myflag5 myflag5=1是半開(kāi)口槽和半閉開(kāi)口槽,myflag5=0是開(kāi)口槽myflag6 = 3; %myflag6 myflag6=1是二級(jí)防護(hù)式,
31、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)及以上封閉型自扇冷式myflag7 = 1; %myflag7 myflag7=1是半閉口槽,myflag7=0 是開(kāi)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(duì)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
32、*p);Zp2=Z2/(2*p); %定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)KB_2 = 0.92+0.00866*log10(PN); %滿載電勢(shì)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/(Lambd
33、a*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/DD1_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(zhǎng)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t
34、2=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 = 1.2*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 =
35、I1_1/(alpha_1*J1_1); %用NA表示Nt1_1*Ac1Ni1_1=1;Ac1=NA/ Ni1_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*(
36、Di1+2*h01+2*h11+2*h21)/Z1-2*r21;bi1_2 = pi*(Di1+2*h01+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
37、+b11); case 0 At = Delta_t*(2*hs_1+pi*r21);endAef = As - 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
38、;Bf_2=1.45hf_2=tau*alpha_p_1*B_delta_1/2/0.95/Bf_2;h02 = 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
39、;AR_1=IR_1/JR_1;AR= AR_1;%第二部分 磁路計(jì)算%KE_1=0.92;E1= KE_1*UN_phi; %E1為滿載相電勢(shì)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 =
40、(D1-Di1)/2-hs1+r21/3;end %定子軛部計(jì)算高度%myflag3 myflag3=1是平底槽 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
41、 = 1/alpha_p1; %波幅系數(shù)B_s = Fs*Phi/A_delta; %氣隙磁密Bi1 = 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(chǎng)強(qiáng)度%myflag5 myflag5=1是半開(kāi)口槽和半閉開(kāi)口槽 myflag5=0是開(kāi)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_del
42、ta = t1*(5*delta+b01)/(t1*(5*delta+b01)-b012);enddelta_ef = K_delta*delta; %有效氣隙長(zhǎng)度Li1 = (h11+h21)+r21/3;%myflag4 myflag4=1是圓底槽 myflag4=0是半開(kāi)口平底槽 其它為開(kāi)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(zhǎng)度Lf1_1 = pi*(D1-hf1_1)/(2*p*2); %定子軛部磁路計(jì)算長(zhǎng)度Lf2_1 = pi*(
43、Di2+hf2_2)/(2*p*2); %轉(zhuǎn)子軛部磁路計(jì)算長(zhǎng)度mu_0 = 0.4*pi*10(-6);F_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(chǎng)強(qiáng)度Cf_1 = hf1_1/tau;Cf_2 = hf2_2/t
44、au;Cf1 =0.521; Cf2=0.244; %軛部磁位降校正系數(shù)Ff1 = Cf1*Hf1*Lf1_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(zhǎng)度lb = li +2*d1; %為直線部分長(zhǎng)Kc = 1.16;beta_
45、= 0.852;tau_v = pi*(Di1 + 2*(h01 + h11) + h21 + r21)/(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(zhǎng)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*lambd
46、a_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)*h
47、12/2;AB2=(b12+b22)*h22/2;AB3=(b32+b42)*h32/2;ABh=AB1+AB2+AB3;lambda_t12=2*h12/(b02+b12);lambda_t22=(b12*h223*0.32+AB3*h222*1+AB32*h22*1/3.5)/ABh2;lambda_t32=(b32*h323*1)/ABh2;lambda_L2 = lambda_t12+ lambda_t22+ lambda_t32;%轉(zhuǎn)子槽比漏抗 lambda_u2 lambda_L2查附錄四 （55步）lambda_s2 = lambda_u2+lambda_L2; Xs2_ = 2
48、*m1*p*li*lambda_s2/(Z2*lef)*Cx; %轉(zhuǎn)子槽漏抗Sigma_R = 0.0036;X_delta2_ = m1*tau*Sigma_R/(pi2*delta_ef*Ks)*Cx; %轉(zhuǎn)子諧波漏抗 Sigma_R從參考文獻(xiàn)電機(jī)設(shè)計(jì)圖4-11或附錄九查出DR =0.075;XB2_ = 0.757/lef*DR/2/p*Cx;%轉(zhuǎn)子端部漏抗 見(jiàn)參考文獻(xiàn)電機(jī)設(shè)計(jì)圖附1-5Xsk_ = 0.5*(bsk/t2)2*X_delta2_; %轉(zhuǎn)子斜槽漏抗X_sigma2_ = Xs2_ + X_delta2_ + XB2_ + Xsk_; %轉(zhuǎn)子漏抗X_sigma_ = X_s
49、igma1_ + X_sigma2_; %總漏抗Ac1_1=Ac1_1*10(-6);rho_0 = 0.0217*(1/106); %rho_0為A級(jí)絕緣銅的電阻率R1 = rho_0*(2*N1*lc/(1*Ac1_1*alpha_1); %定子相電阻R1_ = R1*Ikw/UN_phi; %定子相電阻標(biāo)幺值C =1.05;rho_1 = 8.9*103; %銅的密度Gw = C*lc*Ns1*Z1*Ac1_1*3*rho_1; %定子導(dǎo)線重量 C為考慮導(dǎo)線絕緣和引線重量的系數(shù) rho_1為導(dǎo)線密度KFe = 0.95;rho_F_1 = 7.8*103;deta=0,005;GFe =
50、 KFe*li*(D1 + deta)2*rho_F_1; %GFe為硅鋼片重量KB = 1.04;rho = 0.0434*(1/106);RB_1 = rho*KB*li/AB*(4*m1*(N1*Kdp1)2)/Z2; %導(dǎo)條電阻折算值 KB是疊片不整齊造成導(dǎo)條電阻增加的系數(shù) rho為電阻率RR_1 = rho*DR/10(-6)/(2*pi*p2*AR)*4*m1*(N1*Kdp1)2;%端環(huán)電阻折算值;RB_ = RB_1*Ikw/UN_phi; %導(dǎo)條電阻標(biāo)幺值RR_ = RR_1*Ikw/UN_phi; %端環(huán)電阻標(biāo)幺值R2_ = RB_ + RR_; %轉(zhuǎn)子電阻標(biāo)幺值 %第四部分 工作性能計(jì)算%I1p_ = 1/eta_1; %滿載時(shí)定子電流有功分量標(biāo)幺值sigma_1 = 1+X_sigma1_/Xm_;Ix_ = sigma_1*X_sigma_*I1p_2*(1+(sigma_1*X_sigma_*I1p_)2); %滿載時(shí)定子電流無(wú)功分量標(biāo)幺值I1Q_
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì).doc
