【正文】 顯著降低；電子計(jì)算機(jī)和電力電子技術(shù)的發(fā)展使小功率電機(jī)產(chǎn)品進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)期，交流變頻調(diào)速已經(jīng)逐步取代直流電機(jī) 調(diào)速，逆變器與異步電機(jī)結(jié)合一體，有標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)安裝尺寸、調(diào)速比 10∶ 1 的逆變器電動(dòng)機(jī)已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)，有程序控制功能的智能電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，顯示出顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，無刷直流電動(dòng)機(jī)、盤式永磁直流電動(dòng)機(jī)、薄型穩(wěn)速電動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品也以較高速度發(fā)展；再加上新型稀土磁鋼的使用，使小功率電機(jī)本機(jī)制作體積越來越小；再則電機(jī)與整體結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)的引入進(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)精度和可靠性，集電子技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)于一體的小功率電機(jī)不僅可實(shí)現(xiàn)多功能，而且可借助計(jì)算機(jī)記憶、運(yùn)算、處理功能 提高電機(jī)控制精度和靈敏度，成為智能化產(chǎn)品。所有這些新材料、新技術(shù)的應(yīng)用都不斷促使小功率電機(jī)日益朝著薄型化、智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電機(jī)耗電占全國(guó)耗電量的 60%以上，其中小型三相異步電機(jī)耗電約占 35%， 中國(guó)各類電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)容量已超過 4 億 kW，其中異步電動(dòng)機(jī)約占 90%，中小型電動(dòng)機(jī)約占 80%，拖動(dòng)風(fēng)機(jī)水泵及壓縮機(jī)類機(jī)械的電動(dòng)機(jī)約 億 kW。 所以在我國(guó)開發(fā)推廣高效電機(jī)是提高能源利用率的重要措施之一，也符合國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)。 我國(guó)目前已具備了生產(chǎn)高效電機(jī)的技術(shù)條件，但由于市場(chǎng)條件不 夠成熟，產(chǎn)量和市場(chǎng)容量都較小。 1999 年高效電機(jī)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率僅 2%， 2021 年為 %；2021 年也只有 %，其中 70%以上為出口。 異步電機(jī)的種類 ： (1) Y(IP44)系列異步電動(dòng)機(jī) 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 2 異步電機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 3 電 動(dòng)機(jī)容量從 ～ 200kW， B 級(jí)絕緣，防護(hù)等級(jí) IP44，達(dá)到國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品達(dá)到 20 世紀(jì) 70年代末國(guó)際水平，全系列加權(quán)平均效率比 JO2系列提高 %，年產(chǎn)量約 2021 萬 kW。 (2) Yx 系列高效電動(dòng) 該類電機(jī)由上海電器科學(xué)研究所組織電機(jī)行業(yè)研制成功，容量 ～ 90kW，有 2， 4， 6等 3種極數(shù)。全系列電動(dòng)機(jī)效率平均比 Y(IP44)系列高 3%左右，接近國(guó)際先進(jìn)水平。適用于單方向運(yùn)行，年工作時(shí)間在 3000h 以上。負(fù)載率大于 50%的場(chǎng)合，節(jié)電效果顯著。該系列電動(dòng)機(jī)產(chǎn)量不高，年產(chǎn)量約 1萬 kW。 近十多年來， 國(guó)家 致力于推廣電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)，各行各業(yè)都在一定程度上采用了電動(dòng)機(jī)調(diào)速。據(jù)石油、電力、建材、鋼鐵、有色、煤炭、化工、造紙、紡織等部門最近對(duì)企業(yè)抽樣調(diào)查結(jié)果，石油、建材、化工行業(yè)電動(dòng)機(jī)調(diào)速應(yīng)用較好。在目前 4 億 kW 的電機(jī)負(fù)載中，約有 50%是負(fù)載變動(dòng)的，其中的 30%可以通過電機(jī)調(diào)速解決其負(fù)載變動(dòng)問題。因此僅就目前的市場(chǎng)容量考慮，約有 6000 萬 kW 的調(diào)速電機(jī)市場(chǎng)。 國(guó) 家已明令不再生產(chǎn) JO2 系列異步電機(jī)， “ 九五 ” 期間將生產(chǎn) Y系列、 Yx 系列及其它通用或?qū)Ｓ酶咝Ч?jié)能電動(dòng)機(jī)約 kW(未包括更換現(xiàn)有 JO2型用的新型電動(dòng)機(jī) )。估計(jì) 2021 年和 2021 年 Y 和 Yx 系列電機(jī)的市場(chǎng)占有率將分別達(dá)到 50%， 90%和 10%， 30%左右。由高效電機(jī)替代 JO2 電機(jī)所形成的節(jié)電量將分別為， 114 億 kWh和 366 億 kWh 。 異步電機(jī)在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r 歐洲市場(chǎng)的中國(guó)電機(jī)銷售主要以 小型電機(jī)為主，功率最大是 100 多千瓦，最小功率甚至還不到 1千瓦，而大型電機(jī)還是一個(gè)空缺。 歐洲市場(chǎng)對(duì)電機(jī)效率的標(biāo)準(zhǔn)要求高于西亞，東南亞而低于美國(guó)，不但適合于我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)和出口，而且在合理和有序開發(fā)的前提下還能保證出口企業(yè)獲得適當(dāng)?shù)睦麧?rùn)，同時(shí)該市場(chǎng)多以歐元結(jié)算，在目前歐元堅(jiān)挺的情況下應(yīng)該是出口企業(yè)首選的開發(fā)目標(biāo)。 取得了一定的成效。這些節(jié)能產(chǎn)品主要分成兩大類：一類是提高電動(dòng)機(jī)效率的高效電動(dòng)機(jī)，另一類是調(diào)速電動(dòng)機(jī)。調(diào)速電動(dòng)機(jī)的代表產(chǎn)品根據(jù)其調(diào)速方式可以劃分為： (1) 變極調(diào)速電機(jī) 主要產(chǎn)品有已批量生產(chǎn)的 YD(～ 160kW)， YDT(～ 160kW)， YDB(～82kW)， YD(～ 24kW)， YDFW(630～ 4000kW)等 8個(gè)系列產(chǎn)品，達(dá)到國(guó)際平均應(yīng)用水平。 (2) 電磁滑差調(diào)速電機(jī) 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 2 異步電機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 4 國(guó) 外 已批量生產(chǎn) YCT(～ 90kW)， YCT2(15～ 250kW)， YCTD(～ 90kW)，YCTE(～ 630kW)， YCTJ(～ 15kW)等 8個(gè)系列產(chǎn)品，達(dá)到國(guó)際平均應(yīng)用水平，其中 YCTE 系列的技術(shù)水平最高，最有發(fā)展前途。 (3) 變頻調(diào)速電機(jī) 主 要用于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等負(fù)載變化較大場(chǎng)合和精密機(jī)械等需要過程控制的場(chǎng)合。 高效電機(jī) 以 Y 系列交流異步電動(dòng)機(jī)替代 JO2 型電機(jī)基本不受機(jī)型限制，因此，所有應(yīng)用交流異步電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合都可以用 Y 系列電機(jī)取代 JO2 系列電機(jī)。 Yx 系列電機(jī)的市場(chǎng)潛力受到其容量的制約。原則上， 90kW 以下的交流異步電動(dòng)機(jī)可以由Yx系列的高效電機(jī)取代。 90kW 以下的交流異步電動(dòng)機(jī)裝機(jī)容量約占交流異步電動(dòng)機(jī)總量的 30%左右。 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 3 三相單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算 5 3 三相單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算 額定數(shù)據(jù)及主要尺寸 參數(shù) 的 選擇 通過給出的已知參數(shù)、查找資料和對(duì)任務(wù)書的要求選定了以下的參數(shù)來作為我的三相單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。 1） 額定功率 PN =55KW 2） 額定電壓 380NNUU???（△接） 3） 功電流 IKW ==1NmPU??= 355103 380?? A=48A 4） 效率 ?? 按照技術(shù)條件規(guī)定取 ?? =92％ 5） 功率 因數(shù) cos?? 按照技術(shù)條件規(guī)定取 cos?? = 6） 極對(duì)數(shù) p=3 7） 定轉(zhuǎn)子糟數(shù) 每極每相糟數(shù)取整數(shù) .參考類似規(guī)格電機(jī)取 q1=2,則 Z1=2m1pq1= 2 3 6 2? ? ? =72.選 Z2=58,并采用轉(zhuǎn)子斜槽 。 8） 定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù) ZP1= 12Zp=726 =12。 ZP2= 22Zp= 586 = 電機(jī)的主要尺寸 設(shè)計(jì)一臺(tái)電機(jī)時(shí) ,必須確定許多尺寸 ,但其中起主要與決定作用的是電機(jī)的主要尺寸。主要尺寸確定后，其它尺寸也就可以大體確定。電機(jī)的工作特性和運(yùn)行可靠性也都和主要尺寸以及它們的比值有密切關(guān)系。所以確定主要尺寸是電機(jī)設(shè)計(jì)的第一步。 1） 由經(jīng)驗(yàn)公式可 得滿載電動(dòng)勢(shì) BK? = ㏑ NP － ＋ = ㏑11－ 2 ＋ = 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 3 三相單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算 6 2） 功率 P? = EK?cosNP????= 355 10 ??= 10? W 表 中小型電動(dòng)機(jī)氣隙磁密 （單位： T） 1 2 4 備注 Y（ IP44） — — — 防護(hù)式的比 封閉式的可增加百分之 15 JO2 — — — JR、 JR — — 初選 pa? =， NmK? =， 1dpK? =，取 A? =32500Am，由表 取 B?? =，假設(shè) n? =980 minr ，于是由 3 ） V=1P Nm dpA K K? ? ? 1AB??? pn?? =( ??) ( 132500 ? ) ( 101450? )= 3m 極 對(duì) 數(shù) 電 機(jī) 系 列 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 3 三相單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算 7 表 值的范圍 （鐵心長(zhǎng)度 /極距的比值） 1 2 3 4 Y9（ IP44） — — — — J2 — — — — JO2 — — — JS、 JR — — — — Y、 YR — _______ 又表 取λ =2，代入式 4） 1iD? =3 2pV??= 3 4 2 m? ? = 表 三相電動(dòng)機(jī) Di1/D1 值 （定子內(nèi)徑 /定子外徑的比值） 1 2 3 4 5 Y（ IP44） JJO2 JS、 JR — — Y、 YR 再又表 ,按定子內(nèi)外徑比求出定子沖片外徑 5） D? = ? ?11iiD D D? = = 據(jù)標(biāo)準(zhǔn)直徑最后確定 1D =。于是 1iD = 11 1iDD D???????= 3 9 89 7mm?? 鐵心的有效長(zhǎng)度 極 對(duì) 數(shù) 電 機(jī) 系 列 極 對(duì) 數(shù) 電 機(jī) 系 列 攀枝花學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 3 三相單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算 8 6）efl=21iVD=m= 取鐵心長(zhǎng) il = m。 (按生產(chǎn)要求，鐵心長(zhǎng)通常采用 5mm 進(jìn)位 ) 7） 氣隙的確定 電機(jī)的定子內(nèi)徑與轉(zhuǎn)子的外徑之間存在著一定的間 隙 ，我們稱之為氣隙。 ? =（ + 17 iiDl ） 310? =（ +7 ? ） 310? ≈ 310? m 于是鐵心有效長(zhǎng)度 efl =il +2? =+2 = 轉(zhuǎn)子外徑 2D = 1iD － 2? = 轉(zhuǎn)子內(nèi)徑先按轉(zhuǎn)軸直徑?jīng)Q定（以后再校驗(yàn)轉(zhuǎn)子軛部磁密）： 2iD =。 8） 極距 ? = 12iDp?= ?? = 9） 定子齒距 1t = 11iDZ? = ?? = 轉(zhuǎn)子齒距 2t = 22DZ? = ?? = 10） 節(jié)距 1 至 11, 一般取 11 11） 為 了削弱齒皆波磁場(chǎng)的影響，轉(zhuǎn)子采用斜槽，一般斜一個(gè)定子齒距 1t ，于是轉(zhuǎn)子斜槽寬 skb =。 定子繞組 的計(jì)算 1） 每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 1N?? = 11iKW D AmI? ??? ? ?= 0 .9 2 0 .8 7 0 .0 9 3 2 5 0 03 4 8?? ? ? ?? =510 取并聯(lián)支路 1a =1，可得每槽導(dǎo)體數(shù) 1sN? = 1 1 11maNZ ?? = 3 1 51072?? = 取 1sN =21，于是每線圈匝數(shù)為 21。 2） 每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 1N? = 1111sNZma = 217231?? =504 攀枝花學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 三相單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算 9 每相串聯(lián)匝數(shù) 1N = 12N?=5042=252 3） 繞組線規(guī)設(shè)計(jì) 初選定子電密 1J? = 2Amm ，計(jì)算導(dǎo)線并繞根數(shù)和每根導(dǎo)體截面積的乘積。 11icNA? = 111IaJ?? =? = 2mm 其中定子電流初步估算值 1I? = KWI????= ? =59A 選用截面積相近的銅線：高強(qiáng)度漆包線，并繞根數(shù) 1iN =2，線徑 1d =，絕緣后直徑 d=，截面積 1cA? = 2mm ， 11icNA? = 2mm 。 定子槽型 的計(jì)算 1) 因定子繞組圓導(dǎo)線散嵌，故采用梨型槽，齒簿平行，初步取 1iB? =，估計(jì)定子齒寬 1ib = 11Fe jtBKB??? = ?? = 2） 初步取 1jB? =，估計(jì)定子軛部計(jì)算高度 1 1 0 . 0 4 7 1 0 . 6 8 0 . 7 0 . 0 0 9 42 2 0 . 9 5 1 . 2 5pj F e jaB