【正文】 積、提高效率、降低噪音而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。然后進(jìn)行繞組設(shè)計(jì)計(jì)算、參數(shù)計(jì)算、磁路計(jì)算、性能計(jì)算和起動(dòng)計(jì)算。作用于電機(jī)定、轉(zhuǎn)子空氣隙中的氣隙磁密除基波磁場(chǎng)外，還有一系列高次諧波磁場(chǎng)，高次諧波磁場(chǎng)的存在也是引起電磁噪音的原因之一。（3）軟件仿真，在完成電磁設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，使用magnet軟件對(duì)本設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)的基本性能進(jìn)行仿真。本次設(shè)計(jì)不涉及電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械校驗(yàn)，相關(guān)機(jī)械參數(shù)按經(jīng)驗(yàn)值選取。與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)需要三相交流電源供電，三相異步電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民生活的各個(gè)領(lǐng)域，如用在洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)器等家用電器，以及用于拖動(dòng)機(jī)床、驅(qū)動(dòng)水泵、壓縮機(jī)攪拌機(jī)以及起重機(jī)械等。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格便宜、運(yùn)行可靠及維修方便等特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)和日常生活。與同容量的單相異步電機(jī)比較，三相異步電機(jī)的體積小，性能較高。定子部分有定子鐵芯、定子繞組、機(jī)殼、端蓋、風(fēng)罩等部分組成。為了減少旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在鐵心中產(chǎn)生的渦流和磁滯損耗。容量較大的電動(dòng)機(jī)，硅鋼片兩面涂有絕緣漆作為片間絕緣。電源向定子繞組輸入電能，可以在氣隙內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。不同相的繞組間也需要用絕緣紙隔開(kāi)。轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、軸承、啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、軸承、風(fēng)葉等部分組成。轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子鐵心的結(jié)構(gòu)部分，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的機(jī)械功率通過(guò)轉(zhuǎn)軸輸出。轉(zhuǎn)子繞組是轉(zhuǎn)子的電路部分，分為繞線型和鼠籠型。小型鼠籠電機(jī)一般用鑄鋁轉(zhuǎn)子，中型和大型電動(dòng)機(jī)采用鋼條插入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)以保證質(zhì)量，再在兩端焊上端環(huán)。 三相異步電機(jī)的工作原理 電動(dòng)機(jī)的工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律、全電流定律、電路定律和電磁力定律等基礎(chǔ)上的。在電動(dòng)勢(shì)的作用下，閉合的導(dǎo)條中就產(chǎn)生電流。由電磁力進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 三相異步電機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)交流繞阻中流過(guò)電流時(shí)，將產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)。這樣，負(fù)載時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩的平均值才不等于零，電機(jī)才能正常工作。為簡(jiǎn)化分析，假設(shè)鐵心內(nèi)的磁位降忽略不計(jì)，定、轉(zhuǎn)子之間氣隙均勻，并且槽內(nèi)電流集中于槽中心處，槽開(kāi)口的影響忽略不計(jì)。然而，磁動(dòng)勢(shì)的大小好波形僅僅取決于槽內(nèi)有效邊的分布情況及導(dǎo)體中的電流。當(dāng)A相繞組線圈內(nèi)通有正弦電流時(shí)，把36號(hào)槽、1號(hào)槽線圈所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)波逐點(diǎn)相加，就可以得到A相的N1極相組合成磁動(dòng)勢(shì)。又因?yàn)榇死@組等效于整距分布繞組，相鄰定子槽在空間上相差30176。所以36號(hào)槽、1號(hào)槽線圈的基波磁動(dòng)勢(shì)幅值相同，空間上相差30176。A相的N1極相組合成磁動(dòng)勢(shì)為 （21）式中 （22）本此設(shè)計(jì)的三相異步電動(dòng)機(jī)的B相比A相滯后120176。電角度，所以三相基波磁動(dòng)勢(shì)在空間上相互錯(cuò)120176。當(dāng)三相繞組通入對(duì)稱正序電流， （23） （24） （25）則各相的脈振磁動(dòng)勢(shì)在時(shí)間上相錯(cuò)120176。三相繞組的基波合成磁動(dòng)勢(shì)就是A、B、C三個(gè)單相基波脈振磁動(dòng)勢(shì)疊加。在t時(shí)刻，距離A相繞組軸線θ電角度處，各相的基波磁動(dòng)勢(shì)分別為 （26） （27） （28）把A、B、C三相的單相脈振磁動(dòng)勢(shì)疊加，可得 （29）由此可知，是一個(gè)恒振幅、正弦分布的正向行波。如圖所示。由于定子內(nèi)腔為圓柱形，所以是一個(gè)沿著氣隙圓周連續(xù)向前推移的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)波。的推移速度，可以從該行波上任意一點(diǎn)的推移速度來(lái)確定。旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速。磁場(chǎng)的強(qiáng)弱不僅取決于磁動(dòng)勢(shì)的大小，而且與磁路的磁阻有關(guān)，即與磁路材料的導(dǎo)磁性能和幾何尺寸有關(guān)。在波頂一段由于磁路中的磁通密度較大，磁阻增大，使磁場(chǎng)曲線波頂下降，磁場(chǎng)波形變形，產(chǎn)生一系列諧波。因此即使在正弦磁動(dòng)勢(shì)的作用下，也會(huì)產(chǎn)生非正弦分布的磁場(chǎng)。當(dāng)每極每相槽數(shù)時(shí)，產(chǎn)生的一階齒諧波次數(shù)為11次和13次。磁路計(jì)算主要是主磁場(chǎng)計(jì)算，計(jì)算方法基于全電流定律。 三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路三相異步電動(dòng)機(jī)的T形等效電路如圖24所示，簡(jiǎn)化等效電路如圖25所示。圖26 定子向量圖 圖27 定子向量簡(jiǎn)圖把定子額定相電流分解為有功分量和無(wú)功分量，則有。阻抗壓降、中和的同相部分為 （212） （213）在數(shù)值上寫(xiě)成 （214） 式中 ——電動(dòng)勢(shì)系數(shù)，它表示定子電流為額定值時(shí)，和的數(shù)量關(guān)系。 電流特性通常把同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示， （215）反過(guò)來(lái)，感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 （216）隨著負(fù)載的增大，為使電磁轉(zhuǎn)矩足以克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)差率也將增大。隨著負(fù)載的增大，轉(zhuǎn)子電流增大，定子的電流也會(huì)增大。 功率因數(shù)特性三相異步電動(dòng)機(jī)里面是感性電路，功率因數(shù)恒小于1。隨著負(fù)載電流增大，輸入電流中的有功分量增大，功率因數(shù)升高。繼續(xù)增加負(fù)載，由于轉(zhuǎn)差率較大，轉(zhuǎn)子漏電抗和等效電阻增大，會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)下降。其最大功率發(fā)生在（）PN范圍內(nèi)。3 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法 電磁負(fù)荷的選擇和匹配電磁負(fù)荷A與預(yù)保護(hù)等級(jí)、冷卻方式、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、絕緣等級(jí)及電壓有直接關(guān)系。熱負(fù)荷是電磁負(fù)荷與定子繞組密度的乘積，表征定子內(nèi)圓周單位面積上繞組電阻損耗，其大小直接影響繞組的用銅量及繞組溫升。電磁負(fù)荷選擇的要點(diǎn)：（1）電動(dòng)機(jī)輸出功率一定時(shí)，提高電磁負(fù)荷可縮小電動(dòng)機(jī)體積和節(jié)約材料；（2）選擇較高的氣隙磁密，定子鐵心損耗增加，而定子繞組的銅損耗可能降低；（3）選擇較高的電磁負(fù)荷或定子繞組電流密度，繞組銅耗增加；（4）勵(lì)磁電流標(biāo)幺值，若選用較高的降低A值，使上升，降低；（5）漏抗標(biāo)幺值，當(dāng)較高或A較低時(shí)，x*減小，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及過(guò)載能力提高，但電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流增大。電磁負(fù)荷的匹配直接影響定子繞組的溫升，盡管隨著電機(jī)類型不同，溫度場(chǎng)也不同，但仍有一個(gè)共同的規(guī)律。對(duì)于Y系列電機(jī)，轉(zhuǎn)子部分損耗很小，轉(zhuǎn)子部分磁密只要在推薦范圍內(nèi)選取，其損耗可忽略不計(jì)。當(dāng)鐵心尺寸確定后，鐵損隨磁密的增加而增加。 定子內(nèi)外徑和有效長(zhǎng)度電動(dòng)機(jī)定子鐵心的內(nèi)徑Di1和有效長(zhǎng)度leff是電動(dòng)機(jī)的主要尺寸一般可以參考類似電機(jī)的主要尺寸來(lái)確定。當(dāng)電動(dòng)機(jī)有效部分體積不變時(shí)，λ值較大的電動(dòng)機(jī)細(xì)長(zhǎng)，反之則較粗短。λ值選擇要點(diǎn)：⑴ 要求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，λ值應(yīng)較大；⑵ 在合理選值范圍內(nèi)，λ值較大的電動(dòng)機(jī)，繞組端部用銅量及端蓋等結(jié)構(gòu)件的材料用量較少，電動(dòng)機(jī)較輕；⑶ λ值較大的電動(dòng)機(jī)，繞組端部銅耗及端部漏抗減少；線圈匝數(shù)較少，減少了線圈加工工時(shí)和絕緣材料用量；⑷ λ值較大時(shí)，通風(fēng)冷卻條件變壞，轉(zhuǎn)子剛度可能較差。Y系列電動(dòng)機(jī)6極 λ=~。但δ過(guò)小時(shí)，除了影響機(jī)械可靠性外，還會(huì)使諧波漏抗增大，導(dǎo)致起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力下降損耗增加，從而造成較高溫升和噪音。 并且有經(jīng)驗(yàn)公式得mm 轉(zhuǎn)子外徑mm 轉(zhuǎn)子內(nèi)徑轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑根據(jù)轉(zhuǎn)軸的大小決定，本設(shè)計(jì)選取mm 定子槽數(shù)的選擇選擇定子槽數(shù)時(shí)應(yīng)考慮：⑴ 為減少諧波磁動(dòng)勢(shì)，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)一般取為整數(shù)。⑵ 為降低雜散損耗及提高功效因數(shù)，應(yīng)選用較多的槽數(shù)。降低槽利用率，并增加線圈制造及嵌線工時(shí)。所以每極每相槽數(shù)為。定，轉(zhuǎn)子的槽配合的選擇應(yīng)使得電動(dòng)機(jī)能正常起動(dòng)，“轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速”特性平滑，起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)沒(méi)有明顯的振動(dòng)，電磁噪音和雜散損耗較小，避免產(chǎn)生同步附加轉(zhuǎn)矩。不過(guò)值得注意的是，這樣容易產(chǎn)生電磁振動(dòng)和噪音，也可能會(huì)產(chǎn)生同步附加轉(zhuǎn)矩。表31 產(chǎn)生同步電磁轉(zhuǎn)矩或振動(dòng)噪聲的槽配合產(chǎn)生后果產(chǎn)生原因定子，轉(zhuǎn)子一階齒諧波相互作用轉(zhuǎn)子一階齒諧波與定子相帶諧波作用定子，轉(zhuǎn)子二階齒諧波相互作用堵轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生同布轉(zhuǎn)矩電磁制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩可能產(chǎn)生電磁振動(dòng)噪聲注：——電機(jī)極對(duì)數(shù)；——相數(shù)；——除0以外的任何正整數(shù)；——1，2，3或4。電磁噪聲的大小主要與定轉(zhuǎn)子諧波磁場(chǎng)互相作用產(chǎn)生的力波階次和幅值有關(guān)。斜槽度sk表示從轉(zhuǎn)子表面沿圓周方向，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條所斜長(zhǎng)度與定子齒距的比值。 定轉(zhuǎn)子沖片槽形選擇的要點(diǎn)（1）使槽有足夠的截面積，以保證槽內(nèi)導(dǎo)體電密在一定范圍內(nèi)；（2）有足夠的齒寬和軛高，使鐵心齒、軛磁密