畢業(yè)設(shè)計窗式空調(diào)送風(fēng)電機YSK306的設(shè)計.doc

畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文題 目 窗式空調(diào)送風(fēng)電機ysk306的設(shè)計 （院）系 電氣與信息工程系 專業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 0002 學(xué)號 0001120403學(xué)生姓名 導(dǎo)師姓名 完成日期 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 設(shè)計（論文）題目： 窗式空調(diào)送風(fēng)電機ysk30-6設(shè)計 姓名 陳章 系別 電氣與信息工程 專業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 0002 學(xué)號 403 指導(dǎo)老師 顧飛躍 教研室主任 石安樂 一 基本任務(wù)及要求：1: 窗式空調(diào)送風(fēng)電機ysk30-6設(shè)計：根椐電機體積與容量關(guān)系確定;定轉(zhuǎn)子主要尺寸及沖片尺寸確定;定轉(zhuǎn)子槽數(shù)確定;主繞組設(shè)計計算;參數(shù)計算;磁路計算;鐵耗和機械耗計算;付繞組設(shè)計;起動點的性能計算;額定點的性能計算;結(jié)構(gòu)設(shè)計（定子沖片、定子鐵心、定子線圈展形圖及接線原理圖，定子、轉(zhuǎn)子沖片、轉(zhuǎn)子組件、總裝圖）. 2: 變頻電路的選用;變頻調(diào)速電機的應(yīng)用前景;.電機性能滿足jb4270-86標(biāo)準(zhǔn)。二 進度安排及完成時間： 3、3月7日-3月21日：畢業(yè)實習(xí)，撰寫實習(xí)報告。 4、3月22日-4月30日：電機磁路設(shè)計，中期檢查。 5、5月1日-6月15日：電機結(jié)構(gòu)設(shè)計，撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。 6、6月16日-6月20日：修改、裝訂畢業(yè)設(shè)計說明書。 7、6月20日-6月26日：畢業(yè)設(shè)計答辯。 1、2月16日：布置任務(wù)，下達設(shè)計任務(wù)書。 2、2月16日-3月6日：查閱資料，撰寫文獻綜述，撰寫開題報告。 前言這些年來，空調(diào)技術(shù)發(fā)展很，設(shè)計水平也有很大的提高。這應(yīng)歸結(jié)于大量的工程實踐使我們有機會廣泛、深入地迎接各種挑戰(zhàn)，得到了鍛煉；也歸結(jié)于各種形式的國際交流，使我們能了解國外技術(shù)動態(tài)，于國外同行研討共同的關(guān)心的課題回顧一下中國空調(diào)發(fā)展的歷史。中國空調(diào)自80年代初起步開始就進入了后風(fēng)扇時代，典型特征就是這個時期滿足了消費者對溫濕度調(diào)節(jié)的要求，空調(diào)的功能僅限制于制冷制熱，技術(shù)含量低。自90年代中期以海爾為代表的具備多種健康技術(shù)的空調(diào)問世，標(biāo)志著中國空調(diào)進入了純空調(diào)時代，這個時代的最顯著標(biāo)志就是空調(diào)成為真正意義的空氣調(diào)節(jié)器。不光調(diào)節(jié)空氣的溫度，對空氣的舒適度也進行了調(diào)節(jié)，滿足了消費者預(yù)防“空調(diào)病”的需求。隨著世界空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，進入2000年各國政府都對空調(diào)的能耗標(biāo)準(zhǔn)提出了要求，中國空調(diào)進入了超空調(diào)時代，其顯著特點就是空調(diào)不僅僅是空調(diào)還要能滿足節(jié)能環(huán)保的要求，時間很短，我們迎來了以網(wǎng)絡(luò)信息代表的21世紀(jì)，作為家電產(chǎn)品的空調(diào)器必將隨著步入e時代。 通過中國空調(diào)發(fā)展的后風(fēng)扇時代、純空調(diào)時代、超空調(diào)時代和即將來到的e時代回顧，可以看出科技創(chuàng)新勢不可擋。高科技含量的空調(diào)產(chǎn)品必將取代市場上僅僅具備了制冷制熱功能的低技術(shù)含量空調(diào)，未來空調(diào)將要朝著“四化”即健康化、節(jié)能環(huán)?；?、人性化、網(wǎng)絡(luò)化邁進目 錄摘要iabstracti第1章 緒論11.1 課題研究的目的和意義11.2 課題的發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望11.3 課題的主要內(nèi)容和要求2第2章 窗式空調(diào)的電機設(shè)計32.1風(fēng)扇電機的工作原理及特點32.2電容運轉(zhuǎn)異步電動機的特點4 2.3電動機的設(shè)計5 2.3.1 定、轉(zhuǎn)子沖片設(shè)計52.3.2 定子繞組設(shè)計62.3.3 工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計62.3.4 材料的選用72.4單繞組異步電動機的雙旋轉(zhuǎn)磁場分析72.5 脈振磁勢的分解82.6 橢圓形磁勢9 2.7 正、負(fù)序感應(yīng)電勢 9第3章 窗式空調(diào)的噪聲及控制113.1窗式空調(diào)噪聲產(chǎn)生的機理11 3.1.1 窗式空調(diào)器的結(jié)構(gòu)及工作原理11 3.1.2 窗式空調(diào)的主要聲源113.2 窗式空調(diào)噪聲的控制方法133.2.1氣動噪聲的控制133.2.2機械噪聲的控制13第4章 電容運轉(zhuǎn)電動機電磁方案設(shè)計154.1數(shù)據(jù)與技術(shù)要求154.2重要尺寸及沖片154.3主繞組設(shè)計174.4主相參數(shù)設(shè)計194.5磁路計算254.6鐵耗和機械風(fēng)摩耗的計算284.7副繞組設(shè)計294.8起動性能計算304.9運行性能計算324.10有效材料用量36第5章 經(jīng)濟技術(shù)和可行性分析37總結(jié)與體會38參考文獻39致謝40窗式空調(diào)電機ysk306設(shè)計摘 要：根據(jù)空調(diào)風(fēng)扇電機的特點和所設(shè)計電機容量的大小，采用比較成熟的設(shè)計程序，在設(shè)計過程中選擇合理的設(shè)計參數(shù)，控制影響電機工作性能的氣隙磁密、氣隙值、氣隙磁場橢圓率的大小，對空調(diào)的噪聲采取了最大可能的控制。設(shè)計出的空調(diào)能滿足市場的要求。關(guān)鍵詞：單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機，氣隙磁密。abstract ：on the basis of air-condition electric fan electrical machinery design electrical machinery capacity of distinguishing feature and the bureau size ，adopt the comparatively more mature layout procedure ，being living in the design process choose the rightful design parameter ，control effect electrical machinery work performance air gap magnetism is dense 、air gap value 、air gap magnetic field ellipticity size ，the buzz to the air-condition was takeed maximum likelihood control 。demand that the air-condition be able to meet the marketplace that the design is come out 。keyword ：monophase capacitance turns round the asynchronous electric motor ，air gap magnetism is dense 。第一章 緒論1.1 課題的目的與意義：近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，空調(diào)器的使用已越來越普及，新品種越來越多，性能也越來越優(yōu)良。由于空調(diào)器具有控溫、控濕以及凈化空氣等功能，故它可為精密儀器、計算機等提供適宜的溫，濕度工作條件，還可以為飯店、賓館、醫(yī)院、劇院、餐廳以及家庭居室創(chuàng)造舒適的生活環(huán)境。當(dāng)然隨著人們生活水平的更一步提高，我們對空調(diào)器的要求也越來越高，這就使得各個空調(diào)器廠家要為自己的空調(diào)器在性能、價格等各個方面加以改進。而能夠達到這一目的的最重要的方法就是進一步的提高其空調(diào)器壓縮機的工作性能。壓縮機是空調(diào)器的制冷系統(tǒng)的心臟部件，為制冷劑的循環(huán)過程提供動力。也就是說壓縮機的工作性能直接決定了整個空調(diào)器的工作性能。但是在空調(diào)器壓縮機工作時，需要一個電力設(shè)備將電能轉(zhuǎn)化為機械能來完成對氣態(tài)制冷劑的壓縮，而電動機就是一種將電能轉(zhuǎn)化為機械能的電器設(shè)備。目前，單相電機在空調(diào)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，使得我們對單相電機的性能有了更高的要求。由于中央空調(diào)的送風(fēng)機處于中央空調(diào)的末端，直接對人們的生活產(chǎn)生影響，所以對其的能耗、安全、電磁兼容、噪聲、功率因素、長期運行的穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)有特別的要求。還有最主要的是變頻技術(shù)的單相電機上的應(yīng)用，不但減少了電動機的頻繁起動,使房間里的溫度更加穩(wěn)定,而且將會大量節(jié)省用電！電動機的種類很多，在空調(diào)器中用到的電動機可以是三相交流電動機、單相交流電動機、直流電動機、變頻電動機等。而在上述電動機中應(yīng)用最廣泛的是單相鼠籠式異步電動機。從目前家用空調(diào)器壓縮機用的單相電動機的功率來說，絕大多數(shù)的電動機按照其功率來分是屬于中小型功率電動機。而我國人口眾多，幅員遼闊，有著巨大的國內(nèi)市場，因此投入大量人力、財力來進行中小功率電動機的研究與開發(fā)有著非常廣闊的前景。目前用于家用空調(diào)器的電機主要是電容運轉(zhuǎn)型（psc）電動機，該類型單相電動機有較好的運行性能，其功率因數(shù)、效率、過負(fù)荷能力都比其它類型的單相電動機高，運行噪聲也較小。但起動轉(zhuǎn)矩較小，只適用起動負(fù)荷小的設(shè)備上，此類電動機不能頻繁起動。考慮到這些方面的原因，我在課題的實際設(shè)計中就要解決有關(guān)方面的問題，這對此類電動機的開發(fā)和研究有重大的意義.1.2 課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望：專家感慨，近年來現(xiàn)代空調(diào)產(chǎn)業(yè)陷入“高頭大馬”誤區(qū)，甚至在一些市場上還出現(xiàn)“空調(diào)論斤賣”的怪現(xiàn)象。許多企業(yè)一味地注重概念炒作，對產(chǎn)品制造隨波逐流，追求“高大”路線，過分看重“個頭”。許多表面上“身材”條件不錯的空調(diào)，技術(shù)性能、節(jié)能健康等卻沒法與全新一代的“小個子”空調(diào)相比。而且，“高頭大馬”的空調(diào)占用房屋太大空間，不利于創(chuàng)造現(xiàn)代居室的寬敞氛圍。小型化將成主流:專家在分析現(xiàn)代空調(diào)新趨勢時指出，小巧、精致的緊湊型空調(diào)正在給大而笨重的傳統(tǒng)空調(diào)帶來挑戰(zhàn)。在國內(nèi)外空調(diào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系中，衡量空調(diào)品質(zhì)和功效高低的是技術(shù)含量、制熱制冷量、噪音大小等，而不是它的體積、重量。緊湊型空調(diào)是新銳空調(diào)企業(yè)在追求技術(shù)創(chuàng)新差異化、工藝設(shè)計人性化、核心部件集成化的過程中掀起的行業(yè)新風(fēng)。在產(chǎn)品開發(fā)上，高度集成國際著名品牌壓縮機等先進元器件，應(yīng)用能帶來克菌、除塵、除臭功效的新技術(shù)，使空調(diào)的節(jié)能性、安全性、環(huán)保性更高。顧客購買空調(diào)的根本出發(fā)點是要享受舒適、健康的居室環(huán)境。緊湊型空調(diào)占用空間更小，極大地節(jié)省了空間成本，而它們簡潔、雅麗、多樣的流線型外觀也適應(yīng)了現(xiàn)代居室簡約、時尚的潮流。專家預(yù)言，就像當(dāng)年笨重的“大哥大”被現(xiàn)在小巧而功能強大的手機所淘汰，空調(diào)也因高新集成技術(shù)的成功應(yīng)用開始變得小而精。1.3 課題主要內(nèi)容和要求窗式空調(diào)送風(fēng)電機ysk30-6設(shè)計：根椐電機體積與容量關(guān)系確定;定轉(zhuǎn)子主要尺寸及沖片尺寸確定;定轉(zhuǎn)子槽數(shù)確定;主繞組設(shè)計計算;參數(shù)計算;磁路計算;鐵耗和機械耗計算;付繞組設(shè)計;起動點的性能計算;額定點的性能計算;結(jié)構(gòu)設(shè)計（定子沖片、定子鐵心、定子線圈展形圖及接線原理圖，定子、轉(zhuǎn)子沖片、轉(zhuǎn)子組件、總裝圖）.第2章 窗式空調(diào)的電機設(shè)計2.1風(fēng)扇電機的工作原理及特點：風(fēng)扇電機屬于微型單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機，其大致工作原理和特點是：定子繞組由兩相繞組（主繞組、副繞組）組成，兩繞組相軸夾角為90度，副相外接電容。當(dāng)兩繞組接入電壓時，由于電容接于副繞組，會使副繞組電流滯后主繞組電流90電角度，兩相繞組產(chǎn)生的磁場合成橢圓磁場，轉(zhuǎn)子即在磁場驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)。風(fēng)扇電機中定子產(chǎn)生橢圓磁場，其效率明顯低于產(chǎn)生圓形磁場的三相異步電機，其氣隙中諧波較大，振動和噪音也較大。小功率電動機是一種在氣隙磁場中通過電磁感應(yīng)實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的電動機，由于其運行轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率之比不是恒定值，按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般也可以稱之為異步電動機。單相異步電動機只需要單相電源供電，使用方便，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民生活的各個領(lǐng)域，如用在洗衣機、電風(fēng)扇、冰箱、空調(diào)器等家用電器，以及驅(qū)動水泵、鼓風(fēng)機、碾米機、飼料粉碎機、切肉機和各種電動工具等，各種小功率電動機的容量范圍與電機的起動性能（如起動性能、起動轉(zhuǎn)矩等）和運行性能（如效率、功率因數(shù)等）有密切的關(guān)糸。例如，電容運轉(zhuǎn)感應(yīng)電動機的效率和功率因數(shù)較高，但它的起動轉(zhuǎn)矩偏小，如欲加大起動轉(zhuǎn)矩，有時可選用較大電容值的電容器，但這又會影響電機的運行性能和成本，故它的容量一般做得偏小。單相異步電動機與三相異步電動機的主要不同就在于它的不對稱。三相對稱電動機工作時內(nèi)部是圓形旋轉(zhuǎn)磁場。而單相異步電動機在一般情況下內(nèi)部則是橢圓形磁場，僅在某一轉(zhuǎn)速上滿足條件時才是圓形磁場。一個內(nèi)部是橢圓形磁場的電機是同樣能工作的，只是它的性能要不及圓形磁場的好，對于一個橢圓形磁場，可看作是一個正序圓形磁場與一個負(fù)序圓形磁場共同在作用，當(dāng)正序轉(zhuǎn)矩大于負(fù)序轉(zhuǎn)矩時便會向正向旋轉(zhuǎn)，反之亦然。電容電動機是由定子上處于不同空間位置，并流著不同時間相位電流的主副繞組共同作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的，由這一旋轉(zhuǎn)磁場作用就會使電機起動運行。對于僅有單繞組的單相異步電動機，定子上單繞組所產(chǎn)生的是脈振磁勢，分解所得到的是正、負(fù)序幅值相等的旋轉(zhuǎn)磁勢。如果定子是靜止的，則短路的轉(zhuǎn)子定子產(chǎn)生效應(yīng)相等的反作用，與定子合成后會產(chǎn)生正、負(fù)序相等的磁場（磁密）。這樣，電機在n=0時所產(chǎn)生的正、負(fù)序轉(zhuǎn)矩便也相等。即tf=tb。電機的起動轉(zhuǎn)矩tst=tf-tb=0。這就是說單繞組異步電機沒有起動轉(zhuǎn)矩，為了起動就需要配置副繞組，使電機能在n=0的條件下由定子繞組建立起橢圓而不是脈振的磁勢。單繞組異步電機沒有起動轉(zhuǎn)矩，但是在轉(zhuǎn)子起動以后，雖然定子僅有單繞組通電，電機卻能產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，會使電機在單繞組下工作，這又是單繞組電機所獨具的特點，因為當(dāng)轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子對順?biāo)D(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)的正序磁勢間轉(zhuǎn)差率較小，轉(zhuǎn)子近乎開路，正序現(xiàn)在阻抗值大，轉(zhuǎn)子正序電流較小，經(jīng)轉(zhuǎn)子反作用合成的正序旋轉(zhuǎn)磁場較大，磁密及反電勢均較大，正序轉(zhuǎn)矩值也較大。 圖2.1單繞組異步電動機的機械特性但是轉(zhuǎn)子對逆序磁勢來說則是短路的，要呈現(xiàn)出很強的去磁阻尼效應(yīng)，這時逆序視在阻抗值較小，轉(zhuǎn)子的逆序電流分量較大。由于轉(zhuǎn)子的支磁，合成的逆序磁場的幅值將很小，磁密、反電勢等也均小，所產(chǎn)生的逆序轉(zhuǎn)矩如圖2.1中曲線2所示也較小，正、負(fù)序轉(zhuǎn)矩之差便是電機實際產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，如圖2.1中曲線3所示，單繞組異步電動機的機械特性充分反映了這樣一個性質(zhì)，即電機沒有起動轉(zhuǎn)矩，但是如果能驅(qū)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，電機即可以在旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，使它連續(xù)轉(zhuǎn)動。依靠分相起動僅保留單繞組運行的異步電動機雖然電能指標(biāo)不及電容電動機，但是結(jié)構(gòu)卻最簡單，運行可靠，價錢便宜。適于將電機做得大些。 2.2電容運轉(zhuǎn)異步電動機的特點：電容運轉(zhuǎn)異電動機簡稱電容電動機它是在副相接以電容器與主相繞組并聯(lián)于電網(wǎng)上的一種電動機，由于它的副繞組始終要通電。所以，它不需要起動繼電器切除副回路。由于副繞組需長期運行，故副繞組與主繞組電密差不多，它的副繞組與電容器的選配，多是以工作時能有較好的性能指標(biāo)為準(zhǔn)則。副繞組串入電容器，考慮到長期工作的要求，應(yīng)選用耐壓較高的聚丙烯野心家器，容量較小，電容運轉(zhuǎn)單相異步電動機的起動性能為如電容起動的單相電動機，它的起動轉(zhuǎn)矩較低，起動電流也較大，電容電動機工作時，內(nèi)部接迫害圓形磁場，因而效率與功率因數(shù)單繞組的異步電動機要高，且振動和噪音都比較低，因而房間空氣調(diào)節(jié)器的電動機多數(shù)是用單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機，這種電動機不僅在起動時而且在運行時也是一個兩相電機，所以運行時在氣隙中可以產(chǎn)生較強的旋轉(zhuǎn)磁場，提高了它的運行性能，因而它的功率因數(shù)、效率、過載能力都比電阻起動和電容起動單相電機要好得多。電容電動機最大的優(yōu)點是：只需單相電源供電即可，因此，被廣泛應(yīng)用于各式家電器。如小功率的驅(qū)動裝置中，在僅有單相電源供電的偏遠地區(qū)，像林業(yè)、礦山的牽引、運輸?shù)葎恿υO(shè)備也多采用電容電動機，甚至一些大功率電機如風(fēng)力發(fā)電機，也是采用單相異步電動機。2.3 電動機的設(shè)計2.3.1定子、轉(zhuǎn)子沖片設(shè)計 （1）定子沖片內(nèi)徑di1及轉(zhuǎn)子外徑d2根據(jù)電磁設(shè)計理論，定子沖片內(nèi)徑di1的設(shè)計不僅會影響定子的齒部與扼部的磁密大小，而且會影響電動機的效率。定子沖片內(nèi)徑di1增大，會引起cos增加和效率下降；反之，會引起cos下降和提高。在定子內(nèi)徑di1尺寸確定后，轉(zhuǎn)子外徑d2尺寸則根據(jù)定、轉(zhuǎn)子氣隙長度g和生產(chǎn)工藝要求而進行適當(dāng)設(shè)計，即轉(zhuǎn)子外徑d2di12g。在定子、轉(zhuǎn)子沖片沖壓時，在保證定子扼部等高的前提下，通常在定子沖片小槽外邊緣處進行橫切，作成不規(guī)則外形，以最大限度地利用硅鋼片寬度，達到節(jié)省材料的目的。（2）定子、轉(zhuǎn)子沖片槽形定子沖片槽形通常設(shè)計為半閉口梨形槽，半閉口梨形槽既可保證槽面積得到有效利用，又可保證槽絕緣在槽內(nèi)彎曲程度較小，鑲嵌繞組漆包線時槽絕緣也不易受到損傷。如果定子繞組各槽匝數(shù)按正弦規(guī)律原則分布，則前2槽匝數(shù)分布較多，槽滿率較高，不利于機械自動下線。為滿足機械自動下線，槽滿率要求較低，一般將定子各槽面積設(shè)計為不等槽。為了提高電機效率，定子槽口尺寸可適當(dāng)縮小些。為保證轉(zhuǎn)子壓鑄鋁時鋁液不溢出，同時又保證轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)慣量的動平衡，通常將轉(zhuǎn)子各槽設(shè)計成面積相等的對稱閉口槽。（3）定子、轉(zhuǎn)子槽數(shù)定子槽數(shù)q1的選取要保證每極下槽數(shù)應(yīng)為整數(shù)。轉(zhuǎn)子槽數(shù)q2與定子槽數(shù)q1必須有適當(dāng)?shù)呐浜?，如果配合不?dāng)，將會產(chǎn)生附加損耗和附加轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致電動機效率降低、溫升增高、振動和噪聲增加。起動性能變壞等不良性能。我們將電動機定子、轉(zhuǎn)子槽數(shù)設(shè)計為24槽/28槽、24槽/30槽兩種配合，使用中均取得了較好的效果。2.3.2定子繞組設(shè)計電動機定子繞組結(jié)構(gòu)為單層同心式繞組，繞組采用兩相繞組分布即通常所說的運行繞組和起動繞組，這兩相繞組在空間相距成90。的正交分布，分別起著不同的作用。根據(jù)設(shè)計需要，可選擇多種電動機運行方式設(shè)計，在實際使用中電阻分相起動運行(rsir)和電阻分相起動電容運行(rscr)這兩種電機運行方式應(yīng)用比較普遍。對rsir電機運行方式，由于起動繞組只在起動瞬間與運行繞組共同作用參與起動過程，然后就停止工作，因此可將起動繞組漆包線電流密度設(shè)計得高一些，線徑和匝數(shù)少一些，一般將起動繞組和運行繞組有效匝數(shù)的比值設(shè)計在0409范圍內(nèi)比較適合；而rscr電機運行方式由于運行電容與起動繞組串聯(lián)在一起，起動繞組同時參與起動和運行過程，只能將起動繞組漆包線電流密度設(shè)計得低一些，否則漆包線容易被燒毀。一般來說起動繞組和運行繞組有效匝數(shù)的比值設(shè)計在0712范圍內(nèi)比較適合。電動機每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)z1可以從氣隙磁通密度bg為依據(jù)來選取，氣隙磁通密度bg一般取059072t，而漆包線線徑的選取要考慮到壓縮機電機的效率、電流密度和槽滿率受限制的影響。壓縮機使用范圍非常廣，可應(yīng)用在不同工況的制冷系統(tǒng)中，由于制冷工況不同，對壓縮機的性能要求也不一樣，在起動和運轉(zhuǎn)過程中壓縮機所受的負(fù)荷力矩也是不同的，為使壓縮機能適應(yīng)不同工況的制冷系統(tǒng)要求，對壓縮機電機的設(shè)計是非常關(guān)鍵的。對于使用在低背壓制冷工況系統(tǒng)的壓縮機，在保證壓縮機電機效率的前提下，一般設(shè)計要求有12倍以上的起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，25倍以上過載轉(zhuǎn)矩倍數(shù)就可滿足壓縮機起動和運轉(zhuǎn)工作要求；而對于使用在中、高背壓工況制冷系統(tǒng)的壓縮機，在保證壓縮機電機效率的前提下，一般設(shè)計要求有18倍以上的起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，40倍以上過載轉(zhuǎn)矩倍數(shù)才可保證壓縮機起動和運轉(zhuǎn)工作要求。2.3.3工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）定子沖片的疊壓將定子沖片疊壓成定子，通常有兩種緊固方式：扣片連接和氬氣焊接。氬氣焊接能保證定子沖片疊壓緊固，沖片間隙小，可減小由此產(chǎn)生的氣流脈動噪聲，國內(nèi)采用較多的是氬氣焊接緊固方式。（2）轉(zhuǎn)子工藝電動機轉(zhuǎn)子采用澆鑄鋁工藝，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)的工藝設(shè)計也相當(dāng)關(guān)鍵。端環(huán)尺寸在設(shè)計上同時要考慮到與壓縮泵體之間有足夠的電氣間隙，以及端環(huán)電阻對電機性能的影響。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條設(shè)計通常傾斜115倍定子齒距，斜槽可消弱諧波附加力矩和由諧波產(chǎn)生的異常噪聲。當(dāng)然轉(zhuǎn)子的制作工藝對轉(zhuǎn)子質(zhì)量有著較大的影響，如果制作工藝造成轉(zhuǎn)子電阻大、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條出現(xiàn)細條、斷條等質(zhì)量缺陷將對電機起動運行性能影響非常大。（3）定子與轉(zhuǎn)子間氣隙電機定、轉(zhuǎn)子間氣隙長度g對電機的性能也有很大的影響，根據(jù)設(shè)計和生產(chǎn)工藝的需要，電機單邊氣隙通常控制在025030mm之間。為保證電機最佳起動運行性能特性，生產(chǎn)工藝上要盡量保證氣隙圓周達到均勻一致，減小不均勻氣隙造成的磁密脈動和異常噪聲。（4）定、轉(zhuǎn)子磁性中心對齊定、轉(zhuǎn)子磁性中心應(yīng)對齊，這樣可有效利用硅鋼片材料，同時使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條有效長度增加，在同等勵磁電流的條件下，電磁力矩將增加，有利于壓縮機的起動和運行。2.3.4材料選用由于制冷電動機處在密封、高溫的壓縮機機殼內(nèi)，與制冷工質(zhì)、冷凍油等化學(xué)物質(zhì)直接接觸，工作環(huán)境非常惡劣，因此對電機的聚酯絕緣帶、槽絕緣、漆包線等材料性能要求非常高，不僅要求材料具有耐高溫特性、化學(xué)穩(wěn)定性，而且還應(yīng)能經(jīng)受周期性的振動和不規(guī)則運動的沖擊作用。2.4單繞組異步電動機的雙旋轉(zhuǎn)磁場分析：當(dāng)一臺三相異步電動機在運行時，如果定子有一相線斷開，例如圖1-2中的開關(guān)k打開，若電動機軸上所帶的負(fù)載不太大的話，則電機將繼續(xù)運轉(zhuǎn)，只不過此時的工作電流增大，電動機的溫升提高，而且轉(zhuǎn)速下降了，實際上這臺電動機已經(jīng)處于單運行了，此時，若切斷電源，電動機將停止運轉(zhuǎn)，若侍轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)后，如仍使開關(guān)處于斷開狀態(tài)，再次接通電源后，電動機就不能重新啟動，由此在可看出三相異步電動機在作單相運行時，機械特性較”軟”效率較低，起動轉(zhuǎn)矩為零等，異步電動機在單、三相運行時，性能差異的根本原因就在于兩者氣隙磁場的性質(zhì)是不同的。 圖2.4三相電機接線圖2.5脈振磁勢的分解：一個集中繞組通電后，在空間產(chǎn)生的是隨時間脈振的矩形波磁勢，分解后將有各奇次諧波分量存在，經(jīng)適當(dāng)設(shè)計繞組，便可消去高次諧波分量，僅余下基波分量。這樣便是在空間以繞組軸線為對稱成余弦分布，并隨電流周期交變而脈振的磁勢。假設(shè)t=0時，電流值為最大，則這個余弦分布的脈振磁勢可寫作：f=fmcosxcost （2.1） 式中基波磁勢幅值：fm=0.9kdp1n1i （2.2）這樣一個在空間上不動，而幅值隨時間脈振的波就是駐波，一個駐波可以看著是由兩個幅值減半，方向相反的行波合成，即：f=f+f-就幅值上來看f+=f-=0.5fm=0.5(0.9kdp1n1i)隨著時間的變化，任一時刻的脈振磁勢都可以看著是由兩個正序和負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁勢所組成的，見圖2.5 圖2.5脈振磁勢的合成和分解脈振磁勢的分解，實際上是反映著時間變量向空間向量的轉(zhuǎn)化，其中每一個旋轉(zhuǎn)磁勢者具有磁勢幅值恒定，轉(zhuǎn)速是頻率所確定的同步轉(zhuǎn)速的性質(zhì)，即為圓形旋轉(zhuǎn)磁勢。它們與轉(zhuǎn)子間的作用關(guān)糸將因與轉(zhuǎn)子間有不同的轉(zhuǎn)差率而不同。如以s代表正序磁勢與轉(zhuǎn)子間的轉(zhuǎn)差率，則有 正序磁式的轉(zhuǎn)差率 s=1-v （2.3） 負(fù)序磁式的轉(zhuǎn)差率2-s=1+v (式中v=n/n1轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速) （2.4）每別把每個磁勢磁勢對轉(zhuǎn)子的作用計算出來以后，再予迭加起來，便是一個脈振磁勢與轉(zhuǎn)子相作用的結(jié)果。這就是相對單繞組電機的脈振磁勢，采取雙旋轉(zhuǎn)磁勢的分析方法。單繞組產(chǎn)生的脈振磁勢下是一對應(yīng)于繞組中電流i的，同樣，分解出來的每一個圓形旋轉(zhuǎn)磁勢也要對應(yīng)于繞組中的一個電流分量。分別叫作等效的正、負(fù)序電流分量i+、i-。則： f+=0.9kdp1n1i+ （2.5） f-=0.9kdp1n1i- （2.6）即每個圓形旋轉(zhuǎn)磁勢是由繞組中的一半電流所產(chǎn)生，并隨時間變化正、負(fù)序磁勢在空間向著相反方向旋轉(zhuǎn)。2.6橢圓形磁勢：設(shè)電動機的定子鐵心上放有兩套繞組m和a，在空間上，它們軸間的夾角為電角度，分別對時間t作正弦變化的交流電流m和a，且設(shè)時間上a導(dǎo)前m一個角。仍取電動機氣隙圓周空間坐標(biāo)直線x=0與相軸a重合。合成磁勢幅值的失端點軌跡是一個長軸為f+和f-幅值之和，短軸為f+和f-幅值之差的橢圓。這就是所謂的橢圓磁勢，有時為了改善電機的性能，故意把電機設(shè)計成90；有時為了通用定子沖片，也會導(dǎo)致兩相繞組相軸夾角90。在這些情況下，為獲得圓形磁場，在相位上就必須考慮+=180這個條件了。總之，橢圓磁勢可以分解為兩個速率相等，轉(zhuǎn)向相反而幅值不等的旋轉(zhuǎn)磁勢。當(dāng)正、負(fù)序磁勢大小相等時，就是脈振磁勢，當(dāng)負(fù)序磁勢待于零時，就成了圓形磁勢了。2.7正、負(fù)序感應(yīng)電勢：定子的正、負(fù)序磁勢經(jīng)與轉(zhuǎn)子作用后要分別合成正、負(fù)序磁場、磁通。將在定、轉(zhuǎn)子繞組上分別感應(yīng)有電勢，其效應(yīng)就是迭加的，在電路上就是串聯(lián)的。分析時是把多相鼠籠轉(zhuǎn)子等效為具有主繞組匝數(shù)的對稱兩相轉(zhuǎn)子。這樣在定、轉(zhuǎn)子繞組上將感應(yīng)有相同的電勢?，F(xiàn)獨立觀察每個圓形磁勢的作用，當(dāng)轉(zhuǎn)子開路時，所感應(yīng)的電勢如圖2.7（a）所示 圖2.7 脈振磁勢的分解與合成對于圖示規(guī)定的電勢正方向，則有ea=ji0xa=ua。 （公式2.7）實際轉(zhuǎn)子為短路且旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子對于正、負(fù)序磁勢的效應(yīng)，就表現(xiàn)為要以圖2.7（b）所示電路影響著正序磁勢。把勵磁支路與轉(zhuǎn)子支路合成后有兩相正序（以及負(fù)序）的現(xiàn)在阻抗。這樣正、負(fù)序感應(yīng)電勢可作： ef=ifzf(2) （2.8） eb=ifzb(2) (式中zf(2)、zb(2)兩相對稱電機的正、負(fù)序視在阻抗) （2.9）第3章 窗式空調(diào)的噪聲和控制3.1窗式空調(diào)的噪聲 空調(diào)器是一種人工調(diào)節(jié)氣候的電器設(shè)備。它可自動調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度、濕度，給人們或精密設(shè)備創(chuàng)造一個舒適的生活環(huán)境或工作環(huán)境。因此，深受人們的青睞，其發(fā)展突飛猛進。目前已有窗式、分體式、壁掛式、柜式和中央空調(diào)等各種系列，待別是窗式空調(diào)更是面廣量大。由于窗式空調(diào)與其他空調(diào)器相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，用料省成本低、效率高以及制冷液不易泄漏等許多優(yōu)點，唯獨缺點是噪聲稍高。噪聲是評價空調(diào)器質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。因為噪聲會妨礙人們的正常交談，影響人們的休息，降低工作效率，損傷聽覺功能，甚至影響人體的健康。研究表明：從不影響人們晚間睡眠角度來講，噪聲不得大于30db(a)；從不妨礙人們的休息來看，噪聲不得大于40一45db(a)。隨著人們生活水平的提高，空調(diào)器作為一種高檔的消費品，人們對其舒適性特提出更高的要求。因此，降低窗式空調(diào)器的噪聲，就成為更加突出的問題。這對提高其產(chǎn)品質(zhì)量，增強市場競爭能力，有著十分重要的意義。3.1.1窗式空調(diào)器噪聲產(chǎn)生機理窗式空調(diào)器一般由制冷循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)冷系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)，外箱等部分組成。制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、毛細管等構(gòu)件組成，并由連接管路將其組成一個密封的制冷循環(huán)系統(tǒng)。風(fēng)冷系統(tǒng)由離心風(fēng)扇、鈾流風(fēng)扇、風(fēng)扇電機及風(fēng)道組成。由一臺單相異步電機同時帶動兩個風(fēng)扇工作。電機轉(zhuǎn)速可分“高”、“中”、“低”三檔或“高”、“低”兩檔，以滿足不同風(fēng)量的要求。電路控制系統(tǒng)有溫度控制器、熱保護器及主控開關(guān)組成，以控制和保護空調(diào)器正常工作和多功能運行。外箱部分由箱體、底板及面板等一些金屬薄壁件組成。窗式空調(diào)器開始工作時，來自蒸發(fā)器的低壓制冷劑蒸氣被壓縮機吸入壓縮成高壓蒸氣，排入冷凝器，通過鈾流風(fēng)扇的作用，與室外的空氣進行交換而成為制冷劑液體。然后經(jīng)過過濾器毛細管節(jié)流降壓、降溫后進入蒸發(fā)器蒸發(fā)，在離心風(fēng)扇的作用下，與室內(nèi)空氣進行交換以達到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的。3.1.2窗式空調(diào)器的主要聲源從窗式空調(diào)器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及對它的測試分析可清楚看出，窗式空調(diào)器工作時產(chǎn)生的噪聲主要由氣動噪聲、機械噪聲及電磁噪聲三大部分組成。(1)氣動噪聲氣動噪聲是宙式空調(diào)器的主要聲源，約占整機噪聲的6885，它是由空調(diào)器的離心風(fēng)扇和軸流風(fēng)扇產(chǎn)生，并經(jīng)風(fēng)道向外傳播。氣動噪聲分寬帶噪聲和離散噪聲兩部分。寬帶噪聲在氣動噪聲中占有相當(dāng)重要的地位。具體可分為進氣親流噪聲、二次渦流噪聲、尾緣渦流脫落噪聲和邊界層親流噪聲四部分，其發(fā)聲機理如下：進氣紊流噪聲是由于葉輪前有熱交換器或其他障礙物而引起進氣親流脈動而發(fā)出的一種寬帶噪聲。葉尖二次渦流噪聲是由于葉片的壓力面與吸力面之間存在壓力差，使氣體在葉尖端面與管壁之間的間隙區(qū)內(nèi)，從壓力面流向吸力面時從而形成葉尖二次渦流噪聲。尾緣脫落噪聲是葉片上的親流附面層的旋渦達到葉片尾緣時便脫落下來，這種無規(guī)則的脫落造成氣流干擾及環(huán)量變化，從而在葉片上產(chǎn)生尾緣脫落噪聲。紊流邊界層噪聲是葉輪高速運轉(zhuǎn)時，葉片及蝸殼表面紊流邊界層的速度脈動引起葉片及蝸殼表面的壓力脈動，從而引起較大的旋渦噪聲。它與流體的枯度有關(guān)，枯度越大，紊流邊界層的噪聲也越大。離散噪聲主要由旋轉(zhuǎn)頻率噪聲，進氣畸變和排氣干涉三部分組成。旋轉(zhuǎn)頻率噪聲是由葉輪上均勻分布的葉片打擊周圍氣體介質(zhì)，從而引起周圍氣體壓力脈動而產(chǎn)生的噪聲。進氣畸變噪聲是由于進氣口存在支撐桿、彎頭等障礙物或葉輪與進氣口安裝不同心導(dǎo)致進氣畸變而產(chǎn)生的噪聲。排氣干涉噪聲是由于葉輪排出的氣流周期性地打擊下游障礙物而產(chǎn)生的噪聲。對于離心風(fēng)扇就是排出的氣流與蝸殼蝸舌的相互作用產(chǎn)生的噪聲，它是離心風(fēng)扇離散噪聲的主要來源。(2)機械噪聲機械噪聲主要是由于機械結(jié)構(gòu)振動而產(chǎn)生的聲輻射，它也是窗式空調(diào)器噪聲的重要來源，約占整機噪聲的1222左右。引起機械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動的原因：主要有風(fēng)扇電機系統(tǒng)回轉(zhuǎn)不平衡而產(chǎn)生的振動；壓縮機系統(tǒng)的振動以及由于壓縮機質(zhì)量欠佳，或壓縮機下三只減振墊減振性能差、或壓縮機下連接螺釘有偏斜等而引起冷凝輸入銅管或散熱輸出銅管的“拍”振。這些振動如隔離不好還會傳到底板、箱體等簿壁構(gòu)件上，使其振動而產(chǎn)生噪聲。此外還有制冷劑在管道中流動時的脈動和沖擊而引起管道振動而產(chǎn)生的噪聲、制冷劑在進入壓縮機時，由于吸氣閥(排氣)不停地間歇開閉，使制冷劑在管道中產(chǎn)生壓力脈動或沖擊，從而使管道振動而產(chǎn)生噪聲。(3)電磁噪聲窗式空調(diào)器的電磁噪聲主要由電機、電器元件產(chǎn)生的，它不是很大，約占空調(diào)器總噪聲的5一10左右。3.2窗式空調(diào)器噪聲的控制途徑從上面對窗式空調(diào)器噪聲產(chǎn)生機理的分析可知，要想降低空調(diào)器的噪聲，必須抓住主要矛盾，針對其不同的聲源，采取相應(yīng)措施才能達到最佳效果。3.2.1氣動噪聲的控制氣動噪聲是窗式空調(diào)器的主要聲源，為降低其噪聲可采取以下措施：(1)在保證額定風(fēng)量的情況下，充分利用窗式空調(diào)器的內(nèi)部空間，改用大直徑低轉(zhuǎn)速的葉輪，并盡量做到風(fēng)扇的吹吸面積與熱交鐵器的面積相等。因為氣動噪聲的聲強與氣流相對速度的六次方成正比，因此，采用增加葉輪的直徑，降低葉輪的轉(zhuǎn)速，是降低空調(diào)器噪聲最簡單而有效的方法。(2)對于軸流風(fēng)扇，應(yīng)選用傾斜或彎曲形葉片，因為采用傾斜或彎形葉片能有效控制軸流風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)頻率噪聲及尾緣渦流脫落噪聲；采用減少葉尖與外環(huán)的間隙來降低葉尖二次渦流噪聲。但間隙也不能過小，外環(huán)子葉片安裝要同心，以免葉尖與外環(huán)磨擦而產(chǎn)生噪聲；應(yīng)盡量采用高效超薄型的冷凝器以及合理選用冷凝器與軸流風(fēng)扇之間的距離來減少排氣噪聲以及通過冷凝器柵格的氣流噪聲。(3)對于離心風(fēng)扇，可采用增大葉輪與蝸舌之間的距離以及增大蝸舌的曲率半徑以減少葉輪后的不穩(wěn)定流在蝸舌處的高振幅壓力脈動，降低排氣干涉噪聲；采用增大蝸舌與葉片之間的傾角以產(chǎn)生聲壓的相位差，從而降低聲輻射，可采用煙塵法改進蝸殼與出風(fēng)道的形狀，并進行吸聲處理。這樣它既能吸收離心葉輪的寬帶噪聲和離散噪聲，同時又能抑制蝸殼的聲共振，其降限量可達34db(a)。 在離心葉輪上加裝金屬風(fēng)罩，以改善葉輪葉道內(nèi)的紊流特性、抑制葉片尾緣蝸流脫落。它既能降低紊流噪聲又能減輕電機負(fù)荷，節(jié)省能源。如在kc一20z國產(chǎn)宙機的離心葉輪上加裝鋼絲直徑為o3mm，網(wǎng)格尺寸為1515mm的外網(wǎng)罩，按國家標(biāo)準(zhǔn)在高冷工況下測試，可使該窗機噪聲下降44db(a)。如再加裝鋼絲直徑為o4mm，網(wǎng)格尺寸為33mm的內(nèi)網(wǎng)罩，在高冷工況下測試，使該宙機總噪聲下降5db(a)?？梢娫陔x心葉輪上加裝金屬網(wǎng)罩其降噪效果是十分顯著的。但使用時必須注意，加裝金屬網(wǎng)罩對風(fēng)量風(fēng)壓有一定影響，故被加裝的窗機，其風(fēng)量風(fēng)壓必須有一定的余量。3.2.2機械噪聲的控制窗式空調(diào)器的機械噪聲主要是振動引起的，因此要降低其噪聲，首先要對振動進行控制或隔離。我們采用的辦法是：對風(fēng)扇電機系統(tǒng)進行嚴(yán)格的動平衡，在壓縮機及風(fēng)扇電機下加隔振墊。隔振墊必須進行優(yōu)化設(shè)計，必須具有良好的減振性能；在窗式空調(diào)器冷凝管道上安裝調(diào)諧阻尼器或采用節(jié)點阻尼支撐來抑制管道的“拍”振，對薄壁箱殼、冷凝隔板、散熱隔板、頂板等薄壁金屬構(gòu)進行阻尼處理，以減少這些薄壁構(gòu)件的聲輻射。為減少費用，在粘貼阻尼材料之前，應(yīng)先對其進行振動場和聲場分析，然后在應(yīng)變最大的地方粘貼阻尼材料。第4章 電容運轉(zhuǎn)電動機電磁方案設(shè)計4.1數(shù)據(jù)與技術(shù)要求： （1） 電壓： un=220v（2） 相數(shù)： m=2（3） 頻率： f=50hz（4） 極數(shù)： p=6（5） 輸出功率： pn=30w（6） 效率： 36%（7） 功率因數(shù)： cos0.82（8） 額定轉(zhuǎn)速： n880rad/min（9） 噪聲： 43db（10） 起動轉(zhuǎn)矩： 0.15n.m（11） 最大轉(zhuǎn)矩： 0.504n.m（12） 絕緣等級： b級（13） 額定： 連續(xù)4.2重要尺寸及沖片（1） 定子外徑： d1=12cm（2） 定子內(nèi)徑： di1=6.8cm（3） 氣隙： g=0.045cm（4） 轉(zhuǎn)子外經(jīng)： d2=6.71cm（5） 轉(zhuǎn)子內(nèi)經(jīng)： di2=1.2cm（6） 迭長： l1/l2=4.5/4.5(cm)（7） 定轉(zhuǎn)子槽數(shù)： s1/s2=24/34（8） 定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸（單位：厘米）w10w11w13d10d11d14t1d10.230.4940.7710.10.151.0660.46231.7015w20w21w23d20d21d24t2d200.30.20.020.150.6730.27320.943（9） 極矩: p=di1/p=6.8/6=3.560471674 (cm) （4.1）（10） 定子齒距: t1=di1/s1=6.8/24=0.890117918(cm) （4.2）（11） 轉(zhuǎn)子齒距: t2=d2/s2=6.71/34=0.620000255(cm) （4.3）（12） 定子齒寬： t1=t1min+(t1max-t1min)/3=0.462260481(cm) （4.4） (其中t1=(di1+2d10+2d11)/s1-w11 =(6.8+20.1+20.15)/24-0.494 =0.461567765 (cm) （4.5） t1=(di1+2d10+2d11+2d14)/s1-w13 =(6.8+20.1+20.15+21.066)/24-0.771 =0.463645912 (cm) （4.6） t1和t1中，大者為t1max,小者為t1min)（13） 轉(zhuǎn)子齒寬：t2