【正文】 electromagism design step and the design putational procedure is introduced. The optimized design of the electric motor is also RMxprt is the puteraided design domain applies one of most widespread brief uses in the motor design and simulation is introduced in this article. Keywords:The electric motor。 關(guān)鍵詞： 電動(dòng)機(jī)；設(shè)計(jì)；性能優(yōu)化； Ansoft RMxprt。 異步電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)很多，從不同的角度考慮，有不同的分類(lèi)方法。首先是熟悉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，收集相近電機(jī)的產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料，并聽(tīng)取生產(chǎn)和使用單位的意見(jiàn)和要求；然后在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定及分析相應(yīng)資料的基礎(chǔ)上，編制技術(shù)任務(wù)或技術(shù)建議書(shū)。 （ 7） 振動(dòng)：電動(dòng)機(jī)在空載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)速率有效值。 由于 8 三相對(duì)稱(chēng) ， 可建立如圖一所示的一相等值電路 ,對(duì)三相感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行性能分析。由于集膚效應(yīng)， R2和 X2 均為由分布參數(shù)電路導(dǎo)出的等效值，且隨轉(zhuǎn)子滑差 s變化。 由于電機(jī)的額定 頻率不同，其功率發(fā)生了變化。 Bs1: 。定子銅的重量 CuG = 1 1 1 1c s c t CuCl N Z A N ?? = 其中， C是考慮導(dǎo)線絕緣和引線重量的系數(shù)，漆包圓銅線 C=； Cu? =* 310 kg/ 3m是銅的密度。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是150Hz 三相異步電機(jī)的設(shè)計(jì)。 姜 老師指引我的論文的寫(xiě)作的方向和構(gòu)架，并對(duì)本論文初稿進(jìn)行逐字批閱，指正出其中誤謬之處，是我有了思考的方向，他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪，他的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，一絲不茍的作風(fēng)，將一直是我工作學(xué)習(xí)中的榜樣。 41 [參考文獻(xiàn) ] [1] 陳世坤 .電機(jī)設(shè)計(jì)（第二版） [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021.. 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[8] 戴文進(jìn) .電機(jī)學(xué) [M].北京：中國(guó)電力出版社。 39 致謝 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的查資料，整理材料，寫(xiě)作論文，今天終于可以順利的完成論文的最后的謝辭了，想了很久，要寫(xiě)下這一段謝辭，表示可以進(jìn)行畢業(yè)答辯了，自己想想求學(xué)期間 的點(diǎn)點(diǎn)滴滴歷歷涌上心頭，時(shí)光匆匆飛逝嗎， 經(jīng)過(guò)四年的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓自己的大學(xué)生活得以劃下完美的句點(diǎn)。 下面給出起動(dòng)后 時(shí)的定子磁場(chǎng)云圖、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)云圖、定子電密和 內(nèi)的輸入電流和輸出轉(zhuǎn)矩。 55 轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值 *2sX = 122 iefmplZl 2s? xC = xC 56 考慮飽和影響，轉(zhuǎn)子諧波漏抗標(biāo)幺值為 *2X? = 12 ef smRK???? xC = xC 其中 R? = 以 2/2Zp= 查表得出。 初步取 1tB? =,估計(jì)定子齒寬 1tb =1t B?? / FeK 1tB? = *初步取 1jB? =,估計(jì)定子軛部計(jì)算高度為 1jh? =? a? B?? /2 FeK 1jB? =**按齒寬和定子軛部計(jì)算高度的估算值作出定子槽型，槽口尺寸參考類(lèi)似產(chǎn)品決定，取 Bs0=， Hs0=。 設(shè)計(jì)者可根據(jù)設(shè)計(jì)輸出確定電機(jī)的修正或優(yōu)化方案。 在繞組編輯器中，通過(guò)改變每個(gè)線圈的相屬 Phase、匝數(shù) Turns、入邊槽號(hào) Out Slot，可排布出任意所需的單、雙層繞組分布形式。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生合成磁場(chǎng) 。 （ 3） 起動(dòng)電流：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子起動(dòng)時(shí)從供電回路輸入的最大穩(wěn)態(tài)方均根電流。因此設(shè)計(jì)人員必須全面的、綜合的看問(wèn)題，并能因時(shí)因地制宜，針對(duì)具體情況采取不同的解決方法 。 異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，依靠電磁感應(yīng)作用使轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流．產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電 能量轉(zhuǎn)換。 本文也簡(jiǎn)單介紹了 ANSOFT RMxprt 軟件的基礎(chǔ)知識(shí)。根據(jù)電機(jī)的可逆原理，它可作電動(dòng)機(jī)，也可作發(fā)電機(jī)。 本文主要討論了中頻異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，與普通 50Hz 電機(jī)相比， 具有 轉(zhuǎn)速高、體積小、單位輸出功率大、振動(dòng)小、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、噪聲小并可變頻變速等優(yōu)點(diǎn)。 5 （三）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、零部件尺寸、加工要求與材料的規(guī)格及性能要求，包括必要的機(jī)械計(jì)算及通風(fēng)和溫升計(jì)算。 RMxprtTM 幫助電機(jī)制造者，在設(shè)計(jì)過(guò)程的初始階段制定成百 上千種方案，同時(shí)對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)估，從中優(yōu)選出最佳、合理的設(shè)計(jì)方案。所有轉(zhuǎn)子參數(shù)都折算到定子側(cè)。 RMxprt 設(shè)計(jì)輸出 點(diǎn)擊 RMxprt 的 Analyze All 選項(xiàng)，觀察仿真結(jié)果。同時(shí)由于額定頻率增加，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)大幅下降。 直線部分長(zhǎng)度 Bl =il +21d =+2* 其中， 1d 是線圈直線部分伸出鐵心的長(zhǎng)度，取 1030mm。 *2R = 2R? KWI / NU? = 22 65 定子電流有功分量標(biāo)幺值計(jì)算 *1PI =1/?? = 66 轉(zhuǎn)子電流無(wú)功分量標(biāo)幺值計(jì)算 *XI = * * 2 * * 21 1 1 1( ) [1 ( ) ]PPX I X I????? = 其中系數(shù) 1? =1+ *1X? / *mX? =. 67 定子電流無(wú)功分量標(biāo)幺值計(jì)算 *1QI = *mI + *XI = 68 滿(mǎn)載電勢(shì)標(biāo)幺值計(jì)算 EK =1 L? =1( * * * *1 1 1 1PQI R I X?? )= 與第 21 項(xiàng)初設(shè)值 EK? = 的誤差小于 1%，合格。而采用深槽會(huì)使功率因數(shù)下降并使機(jī)械特性產(chǎn)生波動(dòng)，從而降低了最大轉(zhuǎn)矩。 另外，要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識(shí)的老師，是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)，這也是論文得以完成的基礎(chǔ)。并且由原來(lái)的被動(dòng)的接 受知識(shí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)的尋求知識(shí)，這可以說(shuō)是學(xué)習(xí)方法上的一個(gè)很大的突破。在實(shí)際的工程中，大量的工程經(jīng)驗(yàn)也是極其重要的，例如定轉(zhuǎn)子沖片的設(shè)計(jì)，端環(huán) 的尺寸的選擇等等都需要豐富的經(jīng)驗(yàn)。 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)從空再到額定負(fù)載，感應(yīng)電勢(shì)變化不大，不必計(jì)算整條空載特性曲線，只要計(jì)算額定負(fù)載和空載兩種狀態(tài)下的磁化電流即可。 平均半匝長(zhǎng) cl =Bl + cK y? = 式中 cK 是經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， 極取 。 電機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。 （ 5）空載運(yùn)行數(shù)據(jù) 11 包括空載定子電阻、空載定子電抗、空載轉(zhuǎn)子電阻、空載轉(zhuǎn)子漏抗、空載定子電流、空載鐵心損耗、空載輸入功率、空載功率因數(shù)、空載轉(zhuǎn)差率和空載轉(zhuǎn)速。 Xm 是經(jīng)過(guò)線性化處理的非線性參數(shù)，其數(shù)值隨主磁場(chǎng)的飽和程度而變化。 RMxprt 具有以下特點(diǎn)： （ 1） Windows 風(fēng)格介面，模版化參數(shù)輸入 : 工作條件 ,幾何尺寸 , 材料特性等 （ 2） 基于經(jīng)典的電機(jī)分析理論和等效磁路法的快速解析分析 （ 3） 提供美國(guó)、中國(guó)材料庫(kù)和 公制、英制單位 （ 4） 自動(dòng)排列多種繞組型式或用戶(hù)自定義任意繞組連接方式 （ 5） 無(wú)刷電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)線路類(lèi)型、控制方式及開(kāi)關(guān)管參數(shù)可設(shè)定 （ 6） 直流電機(jī)詳細(xì)的換向器和電刷參數(shù)可設(shè)定 （ 7） 輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)驗(yàn)證功能 （ 8） 提供豐富的預(yù)設(shè)計(jì)電機(jī)模型庫(kù) （ 9） 自動(dòng)設(shè)計(jì)功能 : 槽形尺寸、線圈匝數(shù)、線規(guī)、起動(dòng)電容等 （ 10） 求解時(shí)考慮材料非線性Ｂ – Ｈ特性、三維斜槽和端部效應(yīng) （ 11） 參數(shù)化和優(yōu)化設(shè)計(jì)功能：尺寸等參數(shù)無(wú)需指定，可用一定變化范圍的變量表示 （ 12） 數(shù)據(jù)、圖形、自定義 結(jié)果輸出模式 7 （ 13） 多種負(fù)載種類(lèi) Ansoft RMxprt 使用說(shuō)明 RMxprt 一般流程 圖 RMxprt一般流程 RMxprt 在三相感應(yīng)電機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 感應(yīng)電機(jī) 分析方法 三相感應(yīng)電機(jī)的定子繞組通常連接到對(duì)稱(chēng)的三相電源 上。最后分別繪制部件的分裝配圖和零件圖，并對(duì)總裝配草圖進(jìn)行必要的修改。 4 異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的任務(wù)與過(guò)程 電機(jī)設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)用戶(hù)提出的產(chǎn)品規(guī)格、技術(shù)要求、結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面 國(guó)家的方針政策和生產(chǎn)實(shí)際情況，運(yùn)用有關(guān)的理論和計(jì)算方法，正確處理設(shè)計(jì)時(shí)遇到的各種矛盾，從而設(shè)計(jì)出性能好、體積小、 結(jié)果簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、制造和使用方便的先進(jìn)產(chǎn)品。它可以是三相的，也可以是單相的，前者主要用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，后者則廣泛用于各種民用電器和電動(dòng)工具。 電磁設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求確定電機(jī)的電磁負(fù)荷，計(jì)算轉(zhuǎn)子、定子沖片和鐵心各部分尺寸及繞組數(shù)據(jù)。但是，異步電機(jī)也有一些缺點(diǎn)，主要是：不能經(jīng)濟(jì)地在寬廣的范圍內(nèi)調(diào)速，必須從電網(wǎng)吸取滯后的電流、使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低。例如深入現(xiàn)場(chǎng)，訪問(wèn)用戶(hù)和查詢(xún)有關(guān)技術(shù)資料等，一邊以便對(duì)所設(shè)計(jì)電機(jī)的技術(shù)要求、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)有加工條件等有所了解，從而為具體的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，減少設(shè)計(jì)差錯(cuò)。 異步電動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo) 異步電動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)有： （ 1） 效率：電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示。轉(zhuǎn)子繞組一般為鼠籠型，其極數(shù)自動(dòng)與定子繞組保持一致。 功率因素由下式確定： PF =1P / (3* 1U *1I ) 效率由下式確定： eff = 2P /1P *100% RMxprt 設(shè)計(jì)感應(yīng)電機(jī)的主要特點(diǎn) （ 1） 線圈和繞組的排布優(yōu)化設(shè)計(jì) 當(dāng)設(shè)計(jì)者采用全極式單層繞組式 RMxprt將自動(dòng)對(duì)繞組按鏈?zhǔn)?(當(dāng) q=2)或交叉式(當(dāng) q≥ 3的奇數(shù) ) 進(jìn)行排布，以減少繞組端部長(zhǎng)度。 （ 8） 額定工況下的電機(jī)參數(shù) 包括 定子槽漏抗 、 定子繞組端部漏抗 、 轉(zhuǎn)子槽漏抗 、 轉(zhuǎn)子繞組端部漏抗 、 轉(zhuǎn)子繞組諧波漏抗 、 斜槽漏抗 、 槽滿(mǎn)率 、 定子繞組系數(shù) 、 定子齒磁通密度 、 轉(zhuǎn)子齒上部磁通密度 、 轉(zhuǎn)子齒部磁通密度 、 轉(zhuǎn)子軛部磁通密度 、 氣隙磁通密度 、 定子齒安匝 、轉(zhuǎn)子齒部安匝 、 定子軛部安匝 、 轉(zhuǎn)子軛部安匝 、 氣隙安匝 、 定子 軛部磁路長(zhǎng)度修正系數(shù) 、 轉(zhuǎn)子軛部磁路長(zhǎng)度修正系數(shù) 、 齒飽和系數(shù) 、 感應(yīng)電壓系數(shù) 、 定子電流密度 、定子線負(fù)荷 、 定子熱負(fù)荷 、 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流密度 、 轉(zhuǎn)子端環(huán)電流密度 和 定子繞組半匝長(zhǎng) 。 13 電磁計(jì)算 給定值與性能指標(biāo) 電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)要求，而一般的三相感應(yīng)電機(jī)應(yīng)滿(mǎn)足下列性能指標(biāo)： （ 1）效率 ? （ 2）功率因數(shù) cos? （ 3）最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) /mNTT （ 4）起動(dòng)電流倍數(shù) /st NII （ 5）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) /st NTT （ 6）啟動(dòng)