【正文】 ，因此設(shè)計(jì)人員必須全面地、綜合地看問題，并能因時因地制宜，針對具體情況采取不同的解決方法。 本次設(shè)計(jì)電機(jī)的型號為 YX160L2(IP44)高效節(jié)能型三相感應(yīng)電動機(jī)。 額定數(shù)據(jù)： 額定功率 NP = 額定電壓 NU =380V 額定頻率 Nf =50Hz 定子相數(shù) m=3 接 技術(shù)要求： 效率 N? ≥ 92% 功率因數(shù) cos? ≥ 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) *mT ≥ 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) *stT ≥ 起動電流倍數(shù) sti ≤ 7 設(shè)計(jì)過程 準(zhǔn)備階段 首先熟悉國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，收集并查看相近電機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r、趨勢、技術(shù)資料，并閱讀一定量的外文專業(yè)資料，然后完成開題報告及外文翻譯。 確定電機(jī)的主要尺寸 電機(jī)主要尺寸的確 定主要是參考國際上已制成的同類型電機(jī)的主要尺寸，并結(jié)合所設(shè)計(jì)電機(jī)的主要性能指標(biāo)來確定。 a) 定轉(zhuǎn)子沖片的設(shè)計(jì) 定轉(zhuǎn)子沖片的內(nèi)、外徑尺寸參考國際上同類型電機(jī)的沖片尺寸確定。 因?yàn)殡姍C(jī)為高效節(jié)能型電機(jī)且功率較小，所以定子采用梨形槽。梨形槽可以減少鐵心表面損耗和齒內(nèi)脈振損耗，使有效氣隙長度 ef? 減小，功率因數(shù)得到改善；且槽面積利用率較高，沖模壽命較長，槽絕緣的彎曲程度較小，不宜損傷。定子槽形尺寸在考慮以下條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 8 頁 共 49 頁 1) 槽滿率一般控制在 75%～ 80%左 右，機(jī)械化嵌線時槽滿率控制在 75%以下。因?yàn)椴蹪M率太高，會使嵌線困難、嵌線工時增加，且嵌線時極易引起絕緣損傷。 2) 齒部和軛部的磁密要適當(dāng)。定子齒部磁密多在 ～ ；因軛部磁路較長，體積較大，所以一般定子軛部磁密比定子齒部磁密略低，以保證合理的鐵心損耗和空載電流，一般在 ～ 。 3) 齒部有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，軛部有足夠的剛度。 4) 還應(yīng)注意槽形尺寸特別是其深寬比對電機(jī)參數(shù)（主要為漏抗的參數(shù)）的影響。 綜上，定子槽口寬 01b =～ ，為嵌線方便， 01b 應(yīng)比線徑大 ～ ；定子槽口高度 01h =～ 。 由于所設(shè)計(jì)電機(jī)為功率較小的兩極電機(jī)，因此轉(zhuǎn)子使用平行槽，這樣可以增加集膚效應(yīng)，改善起動性能。轉(zhuǎn)子槽形尺寸對電機(jī)的一系列性能參數(shù)（如起動電流、起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)子銅耗、功率因數(shù)、效率、溫升等）都有相當(dāng)大的影響，其中起動電流、起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子槽形尺寸的關(guān)系最為密切。轉(zhuǎn)子槽形尺寸的 確定和定子槽形尺寸的確定相類似。但轉(zhuǎn)子齒磁密一般在 ～ 。 定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸還要在上述估算的基礎(chǔ)上通過 CAD畫圖來最終確定。 另外，為了減小附加損耗，定轉(zhuǎn)子槽數(shù)一般選擇少槽近槽配合，即定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)相近，而轉(zhuǎn)子槽數(shù)略小于定子槽數(shù)。同時，定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)得選擇還要避免在起動過程中產(chǎn)生較強(qiáng)的同步附加轉(zhuǎn)矩、異步附加轉(zhuǎn)矩、振動和噪聲。 b) 端環(huán)的設(shè)計(jì) 端環(huán)的外徑通常比轉(zhuǎn)子外徑小 3mm～ 8mm，以便鑄鋁模定位，端環(huán)內(nèi)徑一般略小于轉(zhuǎn)子槽底所在圓的直徑。 c） 繞組的選擇 由于所設(shè)計(jì)電機(jī)為高效率電機(jī)，且功 率為 ，因此電機(jī)定子繞組采用正弦繞組。正弦繞組不僅可以減小電機(jī)的相帶諧波，改善氣隙磁勢曲線以接近正弦分布，而且提高了繞組的基波分布系數(shù)，從而可減小電機(jī)的雜散損耗約 30%，且使銅耗下降，效率可提高 5%左右。正弦繞組有 Y△串聯(lián)和 Y△并聯(lián)兩種形式，由于 Y△并聯(lián)繞組內(nèi)部回路多，會產(chǎn)生渦流損耗，為了降低損耗 ,提高效率，因此設(shè)計(jì)中采用 Y△串聯(lián)繞組。但 Y△繞組必須滿足以下三個條件時才能達(dá)到以上的效果： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 9 頁 共 49 頁 1) 繞組 Y接部分的感應(yīng)電勢在時間上滯后于△接部分的感應(yīng)電勢 30 電角度。 2) 繞組 Y接部分的相電流在時間上滯后于△接部分的相電流 30 電角度。 3) 繞組兩部分產(chǎn)生的磁勢幅值相等，便可以完全消除或大大削弱 1 1等 61k??（ k =奇數(shù)）次諧波磁勢，改善氣隙磁場波形，使諧波引起的附加損耗下降。 d) 風(fēng)扇的選擇 風(fēng)扇的作用在于產(chǎn)生足夠的壓力，以驅(qū)送所需的氣體通過電機(jī)，帶走電機(jī)散發(fā)的熱量，使電機(jī)的 溫度降低。因?yàn)楦咝щ姍C(jī)為了提高效率，各項(xiàng)損耗都減小了，這使得電機(jī)的溫升比普通電機(jī)要低，發(fā)熱量少，所以可以選擇軸流式風(fēng)扇，且軸流式風(fēng)扇具有效率高（可達(dá) ）的優(yōu)點(diǎn)，可使風(fēng)扇功耗降低，電機(jī)的效率提高。 手算核算電機(jī)的性能 電機(jī)的性能指標(biāo)主要包括電機(jī)的效率、功率因數(shù)、起動電流、起動電流倍數(shù)、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)等。電機(jī)性能的計(jì)算過程主要包括額定數(shù)據(jù)及主要尺寸的確定、磁路計(jì)算（定轉(zhuǎn)子齒部、軛部磁密、磁場強(qiáng)度、磁壓降，電機(jī)總磁壓降，電機(jī)滿載磁化電流等的計(jì)算）、參數(shù)計(jì)算（定轉(zhuǎn)子各部分漏抗，定轉(zhuǎn)子電 阻，端環(huán)電阻，定子導(dǎo)線重量、硅鋼片重量的計(jì)算）、工作性能計(jì)算（定轉(zhuǎn)子電氣損耗，附加損耗，機(jī)械損耗，定子鐵耗，功率，功率因數(shù)，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)等的計(jì)算）和起動性能計(jì)算（起動時總電阻、總漏抗、總阻抗，起動電流，起動電流倍數(shù)，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的計(jì)算）五部分。通過手算電機(jī)的性能，使我了解了電機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)算過程，電機(jī)各個量、參數(shù)的意義、選擇計(jì)算方法，明白了影響電機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)的參數(shù)，循環(huán)量的循環(huán)條件、過程和循環(huán)公式，為下一步電機(jī)性能計(jì)算程序的編寫、調(diào)試奠定了基礎(chǔ)。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 根據(jù)電機(jī)性能的手算過程，編制計(jì)算 機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序，并核算電機(jī)性能，得出四套合格方案，并從中選出最優(yōu)方案。該部分在下文第 4部分中將作詳細(xì)的說明。 3 手算電磁計(jì)算程序 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁 共 49 頁 額定數(shù)據(jù)和主要尺寸 1) 額定功率NP= 2) 額定電壓 NU =380V（ 接） 轉(zhuǎn)換為 Y 接相電壓 ?NU = 38033NU ?=220V 3) 功電流 kwI =?NNUmP1= 103 220?? = 4) 效率 39。? 按照任務(wù)書規(guī)定取 39。? =92% 5) 功率因數(shù) 39。cos? 按照任務(wù)書規(guī)定取 39。cos? = 6) 極對數(shù) p =1 相數(shù) 1m =3 7) 定轉(zhuǎn)子槽數(shù) 每極每相槽數(shù)取整數(shù)， 1q =6。 則 1Z = 112mpq =2 3 1 6=36。再按文獻(xiàn) [1]表 10－ 8取 2Z =28，并采用轉(zhuǎn)子斜槽。 8) 定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù) 定子每極槽數(shù) 1pZ =pZ21=362 =18 轉(zhuǎn)子每極槽數(shù) 2pZ =pZ22=282 =14 9) 定轉(zhuǎn)子沖片尺寸 定子外徑 1D =260mm 定子內(nèi)徑 1iD =150mm 氣隙長度 ? = 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 11 頁 共 49 頁 轉(zhuǎn)子外徑 2D = 1 2 1 5 0 2 0 .6 8iD ?? ? ? ?= 轉(zhuǎn)子內(nèi)徑 2iD =60mm 定子沖片尺寸（如圖 所示）： 01 ? 11 ? 01 ? 11 ? 21 ? 21 ? 轉(zhuǎn)子沖片尺寸（如圖 所示）： 02 ? 12 ? 02 ? 12 ? 22 ? 22 ? 圖 定子沖片圖 圖 轉(zhuǎn)子沖片圖 定子齒寬： 1tb = ? ?12111011 222 Z hhhD i ???? － 221r = ? ?1 5 0 2 0 . 9 9 2 1 . 8 2 2 1 8 . 0 1 2 6 . 036? ? ? ? ? ? ? ?? = 1tb = ? ?111011 22Z hhDi ??? 11b = ? ?1 5 0 2 0 . 9 9 2 1 . 8 2 8 . 836? ? ? ? ? ?= 齒部基本平行，齒寬 1tb =（平均值） 轉(zhuǎn)子齒壁不平行的槽形尺寬計(jì)算如下： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁 共 49 頁 ? ?12 02 12 2212223223tD h h hbbZ? ??? ? ? ??????? ? ?2148 .64 2 28? ??? ? ? ? ? ?????= 導(dǎo)條截面積（轉(zhuǎn)子槽面積） BA =222222212121202 rhbhbb ??????????? ? = ? ? 21 . 0 6 . 6 3 . 31 . 6 2 6 . 6 3 3 . 022 ???? ?? ? ? ?????2m = 2mm 端環(huán)面積 RA =430 2mm 端環(huán)直徑 RD = 端環(huán)尺寸如圖 所示。 圖 端環(huán)截面圖 10) 極距τ =pDi21?= 1502?? = 11) 定子齒距 1t =11ZDi? = 15036?? = 12) 轉(zhuǎn)子齒距 2t =22ZD? = ?? = 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 共 49 頁 13) 定子繞組采用單層正弦繞組，同心式，節(jié)距 1～ 21,2～ 20， 3～ 19 并聯(lián)之路數(shù) 1a =1 14) 為了消弱齒諧波磁場的影響，轉(zhuǎn)子采用斜 槽，一般斜一個定子齒距，于是轉(zhuǎn)子斜槽寬 skb =。 15) 每槽導(dǎo)體數(shù) 1sYN =10 1sN? =17 16) 每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 11111110 36231s Y YY NZN ma? ??? ? ??60 11111117 36231sNZN ma? ??? ??? ? ??102 17) 繞組線規(guī)設(shè)計(jì) 在文獻(xiàn) [1]附錄二中選用銅線：高強(qiáng) 度漆包線。 Y接部分： 11tYN ? 1， 11Yd ? ，絕緣后直徑 1Yd =， 12tYN ? 6， 21Yd ? ，絕緣后直徑 2Yd =； △接部分： 11tN? ? 1， 11d? ? ，絕緣后直徑 1d? =， 12tN? ? 4， 21d? ? ，絕緣后直徑 2d? =； 18) 槽滿率 槽面積 sA = ? ? 222 22139。1121 rhhbrs ???? = ? ? 22 6 . 0 8 . 8 6 . 01 . 8 2 1 8 . 0 1 222 ???? ? ?? ? ? ????? = 2mm 按附錄三，槽絕緣采用 DMDM 復(fù)合絕緣， i? =，槽楔為 h=2mm 層壓板，則槽絕緣占面積為： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 49 頁 iA = i? ? ?2139。2 rhs ?? = ? ?0 .3 2 1 .8 2 1 8 .0 1 6 .0?? ? ? ? ?????= 2mm 。 槽有效面積 efA = sA iA =24 81 17 .55 3? = 2mm 槽滿率 ? ? ? ?2 2 2 21 1 1 1 1 2 2 1 0 1 1 . 6 8 6 1 . 5 82 2 4 . 4 2 8s Y t Y Y t Y YfY N N d N dS Aef ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?2 2 2 21 1 1 1 1 2 2 1 7 1 1 . 6 8 4 1 . 3 82 2 4 . 4 2 8s t tf N N d N dS Aef? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? 19) 鐵心長 tl =200mm 鐵心有效長度 2 200 2 f tll ?? ? ? ? ? ? 20) 繞組系數(shù) 短距系數(shù) 11p Y pKK?? =1 13 6 0 1 3 6 0 1036p Z? ??? ? ? 11 32Yq q q?? ? ? 分布系數(shù) ： 11d Y dKK?? =3 10si n si n2210si n 3 si n2 2YYqq?????= 繞 組系數(shù)： 1 1 1 1dp Y dp d Y p YK K K K?? ? ? 1= 21) 每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 1?N 1dpK = 1 1 1 111 6 0 0 . 9 9 0 1 0 2 0 . 9 9 033Y d p Y d pN K N K?? ??? ? ? ? ? ? ? 磁路計(jì)算 1) 每極磁通 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 共 49 頁 初設(shè) 39。EK =（ 1 39。L? ） =， 1E =（ 1 39。L? ） ?NU = 220V=210V 1 1 1 1