【文章內(nèi)容簡介】 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，并與電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能亦有極密切的關(guān)系。在設(shè)計(jì)電機(jī)繞組時(shí)，如果選取較高的電流密度，則所用的導(dǎo)體截面就較小，用銅量就較少而電阻就較大。電阻越大，電機(jī)運(yùn)行時(shí)繞組中的電損耗就較大，繞組電流中 的瞬變電流增長或衰減速度則較快。感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的大小對其轉(zhuǎn)矩特性影響特別突出。繞組電抗的大小亦對所設(shè)計(jì)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)行性能有很大的影響。一方面漏抗不能過小，否則同步發(fā)電機(jī)短路時(shí)或感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生不能允許的電流。另一方面漏抗又不宜過大，否則會引起同步發(fā)電機(jī)的電壓變化率增大，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，最大和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低，直流電機(jī)的換向條件惡化等。因此正確選定及計(jì)算這些參數(shù)是極其重要的。 ○ 4 損耗與效率 效率是電機(jī)的一個(gè)重要性能指標(biāo)，它的高低取決于運(yùn)行時(shí)電機(jī)中 所 產(chǎn)生的損耗，損耗 越大，效率就越低。損耗的大小與所選擇的電磁負(fù)荷有很大的關(guān)系。為電機(jī)設(shè)計(jì) 7 了降低損耗就得選取較低的電磁負(fù)荷以及電流密度等，但這樣會增加電機(jī)的尺寸及材料的耗用量。此外，損耗的大小還與材料性能，繞組型式，電機(jī)結(jié)構(gòu)等等有密切的關(guān)系。因此要設(shè)計(jì)出一臺性能良好又經(jīng)濟(jì)的電機(jī)，必須熟悉電機(jī)的損耗與這些因素的關(guān)系。 ○ 5 感應(yīng)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì) 小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算中主要包括：主要尺寸與氣隙的確定；定轉(zhuǎn)子繞組與沖片的設(shè)計(jì)；工作性能的計(jì)算； 起 動(dòng)性能的計(jì)算等。 以下電機(jī)設(shè)計(jì)部分在本論文中不做要求，故簡述或不述 。 ○ 6 電機(jī)的冷卻 ○ 7 發(fā)熱計(jì)算 ○ 8 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械計(jì)算 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械計(jì)算是電機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分，它主要在電磁設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行。其目的是解決機(jī)械部分的設(shè)計(jì)問題，對它的要求是從結(jié)構(gòu)上來保證電機(jī)性能，制造時(shí)的經(jīng)濟(jì)合理和運(yùn)行可靠性。從電機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展來看，除了采用新材料、新技術(shù)、新工藝外，很重要的一個(gè)方面就是進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。 具體電機(jī)設(shè)計(jì) 結(jié)合表 具體情況設(shè)計(jì)一臺三相異步電動(dòng)機(jī)，對該電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電磁設(shè)計(jì)，確定電動(dòng) 機(jī)的 主要尺寸、氣隙、繞組、沖片、工作性能、起動(dòng)性能 ， 得到一臺合格電機(jī)，在此基礎(chǔ)上，改變部分參數(shù)對該電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行方案比較 ， 最終 選取最優(yōu) 電磁設(shè)計(jì) 方案。 表 設(shè)計(jì)任務(wù)書原始資料 產(chǎn)品型號 Y200L4 額定功率 30kW 額定電壓 380V 相數(shù) 3 額定效率 50Hz 聯(lián)結(jié)方式 △ 轉(zhuǎn)速 1475r/m 電流 效率 91% 功率因數(shù) 電機(jī)設(shè)計(jì)的具體方案 額定數(shù)據(jù)和主要尺寸 ○ 1 額定功率 30NP kW? ○ 2 外施相電壓 3 8 0 ( )NNU U V?? ? ?接 萬花樓大學(xué)（ 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 ○ 3 功電流 313 0 1 0 2 6 . 3 23 3 8 0NKWNPIAmU??? ? ?? 式（ ） ○ 4 按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的規(guī)定 效率 91%??? ○ 5 按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的規(guī)定 功率因數(shù) cos ??? ○ 6 極對數(shù) p=2 ○ 7 定轉(zhuǎn)子槽數(shù) 12ZZ、 1）選擇定子槽數(shù)時(shí)應(yīng)考慮： ，除極數(shù)較多或在系列設(shè)計(jì)中兩種極數(shù)沖片通用的情況外，每極每相槽數(shù) 1q 一般取為整數(shù)。 ，應(yīng)選用較多的槽數(shù)。但槽數(shù)增多時(shí)，將增加槽絕緣，減低槽利用率，并增加線圈制造及嵌線工時(shí)，對高壓電機(jī)尤為顯著。 一般異步電機(jī) 1q 為 2～ 5，功率小、極數(shù)多時(shí)取較小值，對功率較大的 2 極電機(jī)可達(dá) 6 ～ 9 。 本 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 中 ， 參 考 類 似 規(guī) 格 電 機(jī) 取 1 4q? ，則1 1 12 2 3 2 4 4 8Z m p q? ? ? ? ? ?。 2)轉(zhuǎn)子槽數(shù) 2Z 轉(zhuǎn)子槽數(shù)應(yīng)與定子槽數(shù)配合確定，定子、轉(zhuǎn)子槽配合的選擇應(yīng)使電機(jī)起動(dòng)正常，轉(zhuǎn)矩 — 轉(zhuǎn)速特性平滑，起動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無顯著振動(dòng) ， 電磁噪聲，雜散損耗較小。推薦槽配合 由 下表 三相籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的槽 配合 選取 ，確定定子槽數(shù)1=48Z ， 轉(zhuǎn)子槽數(shù) 選 2 44Z ? ,并采用轉(zhuǎn)子斜槽。 表 三相籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的槽配合 極數(shù) 定子槽數(shù) 轉(zhuǎn)子槽數(shù) 極數(shù) 定子槽數(shù) 轉(zhuǎn)子槽數(shù) 2 18 16③ 6 36 26 33 24 20① 54 27 44 58 64 30 22 26① 72 28 56 58 86 36 28 8 48 44 42 34 54 50 58 64 48 40 72 56① 58 86 4 24 22 10 60 64 36 26 28① 32③④ 34② 48 38 44③ 90 72 80③ 106 114 60 38 47 50 ⑴ 電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子一階齒諧波與定子相帶諧波作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。 ⑵ 可能產(chǎn)生電磁噪聲。 電機(jī)設(shè)計(jì) 9 ⑶ 電磁制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，定、轉(zhuǎn)子一階齒諧波作用產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩，故不宜用于需在電磁制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)。 ⑷ 堵轉(zhuǎn)時(shí)可能產(chǎn)生振動(dòng)。 ○ 8 定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù) 11 48 1224p ZZ p? ? ? 。 22 44 1124p ZZ p? ? ? ○ 9 確定電機(jī)主要尺寸 電機(jī)主要尺寸的基本關(guān)系式： 2116 . 1 1i e fp N m d pPPD l CA B n na K K? ?????? 式（ ） 由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率 1 1 1P mEI?? 式（ ） 及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)額定功率 11cosNNP m U I? ??? 式（ ）有 1 1cos NNEPPU ? ???? L? 等于定子繞組的漏阻抗壓降標(biāo)幺值，則 (1 )L?? 等于滿載電勢的標(biāo)幺值，即電勢系數(shù) 1 1BLNEK U ? ?? ? ?，綜上， 1(1 )c o sLNPP? ??? ??。 確定滿載電勢標(biāo)么值 ， 由經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算 ，有 2 極小型電機(jī) 1 66 lnLNP? ?? ? ? 非 2極小型電機(jī) 1 0 .9 3 1 0 .0 1 0 8 l n 0 .0 1 3PP? ?? ? ? ? 中型電機(jī) 1 0 .8 9 2 0 .0 1 0 9 l n 0 .0 1LN PP? ?? ? ? ? 0 .9 3 1 0 .0 1 0 8 l n 0 .0 1 3 0 .9 3 1 0 .0 1 0 8 l n 3 0 0 .0 1 3 2 0 .9 3 1 0 .0 3 7 0 .0 2 6 0 .9 4 2BNK P p? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?求出計(jì)算功率 331 3 0 1 0( 1 ) 0 . 9 4 2 3 5 . 6 9 5 1 0c o s c o s 0 . 9 1 0 . 8 7NB L NPP K P V A?? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ??? ? 式（ ） 初選的 p?? 、 NmK 、 1dpK 等各量一般只在小范圍內(nèi)變化，因此對功率和轉(zhuǎn)速一定的電 機(jī)，其主要尺寸 1iD 和 efl 基本上將由電磁負(fù)荷 A 和 B? 值的大小來確定。 設(shè)計(jì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電磁負(fù)荷 A 和 B? 值是根據(jù)制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)所積累的數(shù)據(jù)來選取的。對于中小型感應(yīng)電機(jī)通常取線負(fù)荷 A 在 315 10? ～ 350 10 /Am? 范圍內(nèi) ，本畢業(yè)設(shè)計(jì)中選 取 330 10 /A A m??? ；氣隙磁密 B? 在 ～ 范圍內(nèi)，本畢業(yè)設(shè)計(jì)中選取 ? ? 。 萬花樓大學(xué)（ 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 2116 . 1 1i e fp N m d pPPD l C VA B n na K K? ???? ? ?? （單位為 3m ） 式（ ） 式中 NmK —— 氣隙磁場波形系數(shù)，是有效值與平均值之比。本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，初選NmK =? 。 p?? —— 計(jì)算極弧系數(shù)，是氣隙磁密平均值與最大值之比， aVp BB???? ? 。若電機(jī)鐵心不飽和，氣隙磁密分布呈正弦形時(shí)， 2 p? ?? ??，考慮到一般鐵心稍有飽和，設(shè)計(jì)時(shí) p?? 可初步選取為 ～ 。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)中初選 p=?? 。 1dpK —— 定子基波繞組系數(shù)，可根據(jù)選定的繞組型式、槽數(shù)和節(jié)距算出；在繞組設(shè)計(jì)前，對雙層短距繞組，可先假定 dp1K =? ，對于單層繞組，可先假定dp1K =? 。本畢業(yè)設(shè)計(jì)中，初選 dp1K =? 。 由設(shè)計(jì)任務(wù)書原始資料，知道 n=1475r/min ,于是下式得 3p153 1 1 35 .69 5 10V= ( ) ( ) ( ) 6 2 0 30 00 0 7 14 75 = 32 8 75 1 10 24 .2 = 10 99 4dp N mpK K A B nm??? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 表 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)主要尺寸比 ? 值的范圍 極對數(shù) 電機(jī)系列 1 2 3 4 Y(IP44) ～ ～ ～ ～ 根據(jù)上表 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)主要尺寸比 ? 值的范圍 ，取 ?? ,代入下式 ,得331 24 0 . 0 1 0 9 9 4 0 . 2 1 01 . 5i pD V m?? ?? ? ? ? ? 按定子內(nèi)外徑比求出定子沖片外徑 1110 .2 1 0 0 .3 2 8/ 0 .6 4iiDDmDD?? ? ? ? 根據(jù)參考類似電機(jī)資料，直徑最后確定 1D = 于是 111 ( ) 0 . 3 3 0 . 6 4 0 . 2 1 1 2 0 . 2 1ii DD D mD?? ? ? ? ? ? 鐵心的有效長度221 0 . 0 1 0 9 9 4 0 . 2 4 90 . 2 1ef iVl m mD? ? ? 電機(jī)設(shè)計(jì) 11 取鐵心長度 ? 。（按生產(chǎn)要求，鐵心通常采用 5mm 進(jìn)位）。 ○10 氣隙 的確定 通常氣隙選取得盡可能的小，以降低空載電流，因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)機(jī)的功率因素 主要決定于空載電流。但是氣隙不能過小，否則除影響機(jī)械可靠性外，還會使諧波磁場及諧波漏抗增大，導(dǎo)致起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩減小，諧波轉(zhuǎn)矩和附加損耗增加，進(jìn)而造成較高溫升和較大噪音。 氣隙 ? 的數(shù)值基本上決定于定子內(nèi)徑、軸的直徑和軸承間的轉(zhuǎn)子長度。對于功率較小的電機(jī)，由經(jīng)驗(yàn)公式可求的 ? ： 3 3 3 310 .3 ( 0 .4 7 ) 1 0 0 .3 ( 0 .4 7 0 .2 1 0 .2 3 ) 1 0 0 .5 8 2 1 0 0 .6 5 1 0iiD l m m m? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?取于是鐵心有效長度 2 ( 0. 23 0 2 0. 00 06 5 ) 0. 23 13e f il l m m?? ? ? ? ? ? 轉(zhuǎn)子外徑 21 2 ( 1 2 006 5 ) 087iD D m m?? ? ? ? ? ? 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）： 2 ? 。 ○11 極距 1 0 . 2 1 0 . 1 6 4 8 524iD mp? ?? ?? ? ? ○12 定子齒距 11 1 0 .2 1 0 .0 1 3 7 448iDt m mZ? ? ?? ? ? 轉(zhuǎn)子齒距 22 2 0 . 2 0 8 7 0 . 0 1 4 8 944Dt m mZ? ? ?? ? ? ○13 定子繞組采用雙層疊繞，線圈節(jié)距 Y=10，即 111。 ○14 為了削弱齒諧波磁場的影響，轉(zhuǎn)子采用斜槽，一般斜一個(gè)定子齒距 ， 于是轉(zhuǎn)子斜槽寬 ? 。 ○15 設(shè)計(jì)定子繞組 由下式得每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 111c o s 0 . 9 1 0 . 8 7 0 . 2 1 3 0 0 0 0 = 1 9 8 . 3 4 6 1 1 9 83 2 6 . 3 2iKWDAN mI? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? 式（ ） 取并聯(lián)支路 1 4a? ， 則 每槽導(dǎo)體數(shù) 1 1 1113 4 1 9 8 4 9 .548S m a NN Z ?? ??? ? ? ? 式（ ） 取 1 48SN ? ， 于是每線圈匝數(shù)為 48。 萬花樓大學(xué)（ 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 ○16 每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 111 11 4 8 4 8 19234SNZN ma? ?? ? ?? 每相串聯(lián)匝數(shù) 11 192 9622NN ?? ? ? ○17 繞組線規(guī)設(shè)計(jì) 一般對于大、中、小型銅線電機(jī)， J? 可在 64 10? ～ 10 /Am? 范圍內(nèi)選用，本畢業(yè)設(shè)計(jì)中初選定子電密 21 /J A mm?? ，由下式 計(jì)算 得 導(dǎo)線并繞根數(shù)和每根導(dǎo)線截面積的乘積 ： 22111113 3 . 2 4 1 . 6 6 24 5 . 0ic IN A m m m maJ ?? ?