三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)(共42頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）1、 原始數(shù)據(jù) 型號(hào)： Y 額定功率： 額定電壓： 額定轉(zhuǎn)速： 額定頻率：2、 主要性能指標(biāo) 效率： 功率因數(shù)： 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)： 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)： 起動(dòng)電流倍數(shù)：3、 設(shè)計(jì)中選用的基值 電壓基準(zhǔn)值：V 為電動(dòng)機(jī)額定相電壓 功率基準(zhǔn)值：=55KW 為電動(dòng)機(jī)額定功率 電流基準(zhǔn)值： 為電動(dòng)機(jī)每相的功電流 阻抗基準(zhǔn)值： 轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值： 為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 4、 設(shè)計(jì)指標(biāo)要求 效率： 計(jì)算值，修改值 飽和系數(shù)： FT修改值， F計(jì)算值，滿載電勢標(biāo)么值： （1-l）修改值，（1-L）計(jì)算值起動(dòng)電流倍數(shù)： IST修改值，IST計(jì)

2、算值5、 電磁設(shè)計(jì)中若干參數(shù)的選擇及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 槽滿率： sf=75% -80% 槽絕緣厚：采用聚脂薄膜和聚脂無紡布復(fù)合材料（DMD，DMD+M和DMDM） H80H112 Ci=0.25(mm) H132H160 Ci=0.3（mm） H180H280 Ci=0.35（mm） 槽楔厚h： 槽楔采用新型軟槽楔和3240環(huán)氧玻璃布?jí)喊澹?jì)算時(shí)厚度h=2mm： 疊壓系數(shù)：H80-H160 定子沖片不涂漆時(shí) =0.95 H180-H280 定子沖片涂漆時(shí) =0.92 沖剪余量：=0.5cm 轉(zhuǎn)子斜槽：為一個(gè)定子齒距 定子繞組型式：H160及以下全部采用單層軟繞組；H180及以上采用雙層迭繞組 硅鋼片材

3、料：采用D23硅鋼片， 導(dǎo)電材料：定子繞組采用QZ-2型高強(qiáng)度聚脂漆包圓銅線；轉(zhuǎn)子鑄鋁，采用AL-1；線徑為0.63-1.0(mm)時(shí)，漆膜雙面厚度計(jì)算時(shí)取0.06mm;線徑為1.0-1.6(mm)時(shí)，漆膜雙面厚度計(jì)算時(shí)取0.08mm; 設(shè)計(jì)時(shí)雜散損耗假定值：6、 設(shè)計(jì)要求 復(fù)算原設(shè)計(jì)方案； 上機(jī)設(shè)計(jì)三個(gè)方案： 在原復(fù)算方案的基礎(chǔ)上節(jié)省材料；在原復(fù)算方案的基礎(chǔ)上提高性能；在原復(fù)算方案的基礎(chǔ)上既節(jié)省材料，又提高性能； 將最好的一個(gè)方案的全部設(shè)計(jì)步驟、計(jì)算過程寫出來（要有文檔、電子版本及幻燈片）； 將三個(gè)方案進(jìn)行比較，并用已學(xué)過的理論進(jìn)行分析。三、本課題研究內(nèi)容： 中小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序

4、是根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書（技術(shù)建議書）的規(guī)定，參照生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過計(jì)算和方案比較，來確定與所設(shè)計(jì)電機(jī)電磁性能有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算其電磁性能。其主要內(nèi)容包括以下四個(gè)步驟，分別是：a) 額定數(shù)據(jù)及主要尺寸的計(jì)算；b) 磁路計(jì)算；c) 參數(shù)計(jì)算；d) 起動(dòng)計(jì)算。四、本課題研究方案：在核算原方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)三個(gè)方案，其中多個(gè)方案亦有不同的要求，從而找出最佳方案：方案一：節(jié)省材料，將鐵芯縮短5毫米，盡量減少定子繞組用銅量、用硅銅量、用鐵量和轉(zhuǎn)自繞組用鋁量。方案二：提高性能，提高效率、減少起動(dòng)電流、增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。方案三：既節(jié)省又提高性能。目 錄 專心-專注-專業(yè)表1

5、-1 三相異步電動(dòng)機(jī)的分類分類方式類別按轉(zhuǎn)子繞組形式籠型、繞線型按電機(jī)尺寸中心高H/mm（定子鐵芯外徑D1/mm）大型中型小型 >630 (>1000)355-630(500-1000)80-315(120-500)按防護(hù)形式開啟式（IP11），防護(hù)式（IP22、IP23），封閉式（IP44）按通風(fēng)冷卻方式自冷式，自扇冷式，他扇冷式，管道通風(fēng)式按安裝結(jié)構(gòu)形式臥式，立式，帶底腳，帶凸緣按絕緣等級(jí)E級(jí)、B級(jí)、F級(jí)、H級(jí)按工作定額連續(xù)，短時(shí)，周期性，非周期性 按用途防爆，潛水，起重等第2章 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)主要是由定子和轉(zhuǎn)子

6、兩大部分組成，轉(zhuǎn)子有鼠籠型及繞線型轉(zhuǎn)子兩種。定子與轉(zhuǎn)子之間有氣隙，中小型三相異步電動(dòng)機(jī)的氣隙一般為0.22mm。1、 定子異步電動(dòng)機(jī)的定子是用來產(chǎn)生磁場的，它一般由定子鐵心、定子繞組和外殼組成。（1）定子鐵心 定子鐵心一般由圓形鐵心沖片、齒壓板和壓圈等零件壓裝后，經(jīng)扣片或焊接緊固定成一體。鐵心沖片一般由相互絕緣的0.5mm厚的硅鋼片沖成，常用的硅鋼片有D22、D23等型號(hào)。沖片內(nèi)圈有均勻分布的槽，用來嵌放定子繞組。定子鐵心的槽及開口三種。中小型低壓電機(jī)一般采用半閉口槽。（2）定子繞組 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組由對(duì)稱的三個(gè)繞組組成，每個(gè)繞組異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組由許多線圈接一定的規(guī)律連接而成。中小

7、型低壓電動(dòng)機(jī)的線圈由高強(qiáng)度漆包線繞制、線圈與槽壁之間墊以槽絕緣。定子繞組在槽內(nèi)的布置分為單層繞組和雙層繞組兩種基本形式。10kw以下的小容器異步電動(dòng)機(jī)常用單層同心式、鏈?zhǔn)交蚪徊媸嚼@組。雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)是可以靈活選擇節(jié)距以改善電動(dòng)勢和磁通式波形，因此容量大的異步電動(dòng)機(jī)都采用雙層短距疊繞組或波繞組。繞組嵌好后用槽楔鎖口壓緊，槽楔用竹、膠布板和環(huán)氧玻璃布板等非磁性材料組成。（3）外殼 外殼包括機(jī)座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環(huán)等部件。小型機(jī)座通常用灰鑄鐵鑄成。大、中型箱式電動(dòng)機(jī)機(jī)座由鋼板焊接而成。端蓋是支承軸并受徑向和軸向負(fù)荷的重要部件，由灰鑄鐵鑄成。有的機(jī)座的端蓋與外軸承蓋鑄成一體，具有裝配方便、節(jié)省

8、工時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。2、轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。（1）轉(zhuǎn)子鐵心 轉(zhuǎn)子鐵心是用0,5mm厚的硅鋼片疊成的圓柱體，另一種是繞線轉(zhuǎn)子。籠型轉(zhuǎn)子是鑄鋁的或銅條焊接的籠型轉(zhuǎn)子，整個(gè)鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上，如果去掉鐵心，整個(gè)繞組的外形就像一個(gè)松籠子，所以習(xí)慣上又稱籠型轉(zhuǎn)子為鼠籠轉(zhuǎn)子。（2）轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組分為籠型和繞線型兩種結(jié)構(gòu)?；\型繞組有雙籠型及深槽型，這兩種轉(zhuǎn)子可改善異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能，主要用于100kw以上的大中型電動(dòng)機(jī)。繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，也是由對(duì)稱三相繞組構(gòu)成，一般接成星形聯(lián)結(jié)，三根引出線分別接到與轉(zhuǎn)軸絕緣的三個(gè)滑環(huán)（又稱集電環(huán)）上，通過電刷裝置可與外電組或其

9、他控制器相連接，以改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能和調(diào)速性能。為了減少電刷與集電環(huán)的磨損，中等容量以上的繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)裝有舉刷裝置，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，可將電刷提起，同時(shí)將三個(gè)集電環(huán)短接。（3）轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)軸一般用中碳鋼制成，轉(zhuǎn)子鐵心套在轉(zhuǎn)軸上或通過壓圈套在軸上，它支持著轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔均勻地旋轉(zhuǎn)，并傳導(dǎo)三相電動(dòng)機(jī)所輸出的轉(zhuǎn)矩。3、氣隙 如同其他旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，異步電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間必須有一氣隙。由于氣隙是電機(jī)磁路的一部分，氣隙的大小對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能有很大影響。氣隙越大，磁阻越大，要產(chǎn)生同樣大小的旋轉(zhuǎn)磁場，就需要較大的勵(lì)磁電流，從而使異步電動(dòng)機(jī)的功率因素下降。為了提高功率因素，氣隙應(yīng)盡可能的小。但是的最

10、小值常由制造工藝和運(yùn)行安全可靠性等因素決定。從減少附加損耗并減少高次諧波磁通勢產(chǎn)生的磁通來看，氣隙稍大一點(diǎn)也有其有利的一面。但總的來說，異步電動(dòng)機(jī)的氣隙比同步電機(jī)的小得多，在中小型異步電動(dòng)機(jī)中，氣隙大約為0,2mm1.5mm。2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)與主要系列每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的外殼上都應(yīng)有一塊銘牌，銘牌上標(biāo)出這臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定值及其他必要事項(xiàng)。1、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌額定數(shù)據(jù)（1）型號(hào) Y系列國產(chǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)是按國際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的新系列三相電動(dòng)機(jī)，它是以電動(dòng)機(jī)中心高為依據(jù)編制型號(hào)譜的，如：“Y180M-2”Y：異步電動(dòng)機(jī)；180：中心高 180mm；M：中機(jī)座（L-長機(jī)座，S

11、-短機(jī)座）；2：2極。（2）額定功率 指電動(dòng)車在額定運(yùn)行時(shí)，軸端輸出的機(jī)械功率，單位為瓦（W）或千瓦（KW）。（3）額定電壓 指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，加在定子繞組上的線電壓，單位為伏（V）。如果銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電壓數(shù)據(jù)，如220V/380V，表示電動(dòng)機(jī)定子繞組在兩種不同聯(lián)結(jié)時(shí)的線電壓。（4）額定電流 指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，軸端輸出額定功率時(shí)，定子繞組中的線電流，單位為安（A）。如果銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電流數(shù)據(jù)，表示的定子繞組在兩種不同聯(lián)結(jié)時(shí)的輸入電流。（5）額定頻率 指輸入交流電（即電網(wǎng)）的頻率，我國規(guī)定的電網(wǎng)頻率為50HZ，除出口電動(dòng)機(jī)（多為60HZ）外，國內(nèi)用的異步電動(dòng)機(jī)的額定頻率都是50HZ。（6

12、）額定轉(zhuǎn)速 指電動(dòng)機(jī)在額定頻率、額定電壓下，且軸端輸出的額定功率時(shí)，轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分(r/min)。（7）額定功率因數(shù) 指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，定子相電壓與相電流之間的相位差。 （8）額定效率 指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的效率。（9）絕緣等級(jí) 指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，繞組允許的溫度升高值（即繞組的溫度比周圍空氣穩(wěn)定高出的數(shù)值）。允許溫升的高低取決于電動(dòng)機(jī)使用的絕緣材料。絕緣材料的耐熱等級(jí)見表2-1，也有些電動(dòng)機(jī)制造廠在銘牌上直接給出電動(dòng)機(jī)的允許溫升。表2-1 絕緣材料的耐熱等級(jí)耐熱等級(jí)YA E B F H C最高工作溫度（）90105120130155180>180（10）標(biāo)準(zhǔn)符號(hào) 至

13、電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，技術(shù)數(shù)據(jù)能表達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。（11）工作制或定額 指三相電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，即允許連續(xù)使用的時(shí)間，分為連續(xù)、短時(shí)、斷續(xù)周期三種。連續(xù)工作制（S1）的電動(dòng)機(jī)在銘牌規(guī)定的額定負(fù)數(shù)范圍內(nèi)允許長期連續(xù)使用。短時(shí)工作制（S2）的電動(dòng)機(jī)在銘牌規(guī)定的條件下，只能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)短時(shí)運(yùn)行，短時(shí)運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)有四種：10min、30min、60min及90min，達(dá)到規(guī)定的時(shí)間后必須停機(jī)，待三相電動(dòng)機(jī)完全冷卻后才可以開機(jī)運(yùn)行。斷續(xù)周期工作制（S3）的電動(dòng)機(jī)在銘牌規(guī)定的額定值下只能周期性使用，斷續(xù)運(yùn)行常以負(fù)載持續(xù)率百分?jǐn)?shù)表示，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率分為四種：15%、25%、40%、60%，每

14、周期為10min。（12）聯(lián)結(jié) 指三相電動(dòng)機(jī)定子繞組的六根引出線頭的接線方式，即接成Y還是。接線時(shí)必須注意電動(dòng)機(jī)電壓、電流、聯(lián)結(jié)三者之間的關(guān)系。2、異步電動(dòng)機(jī)的主要系列我國生產(chǎn)的異步電動(dòng)機(jī)種類很多，主要系列產(chǎn)品有：Y系列為小型籠型全封閉的自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)，取代老產(chǎn)品J02系列。用于金屬切削機(jī)床、通用機(jī)械、礦山機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械等，也可用于拖動(dòng)靜止負(fù)載或慣性負(fù)載較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)、傳送帶、錘擊機(jī)、粉碎機(jī)、小型起重機(jī)和運(yùn)輸機(jī)械等。額定電壓為380，功率范圍為0.5590kw，同步轉(zhuǎn)速為7503000r/min，外殼防護(hù)型式為IP44、B級(jí)絕緣。J2、J02和J02-L系列為小型鼠籠式三相異步電動(dòng)

15、機(jī)。其中，J2是防護(hù)式結(jié)構(gòu)，J02、J02-L（鋁）是封閉式結(jié)構(gòu)，額定電壓為380V，同步轉(zhuǎn)速為600300r/min采用E級(jí)絕緣。JQ2和JQ02系列是高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)，用于起動(dòng)靜止負(fù)載或慣性負(fù)載較大的機(jī)械上。JQ2是防護(hù)式，JQ02是封閉式。JD2和JD02系列是從J2、JQ02系列派生出來的，為防護(hù)式和封閉式多速籠型異步電動(dòng)機(jī)，主要用于機(jī)床和起重設(shè)備中需多種速度的傳動(dòng)裝置。JN系列是中型防護(hù)式籠型異步電動(dòng)機(jī)。其他類型異步電動(dòng)機(jī)可參閱產(chǎn)品目錄。2.3三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的定子裝有三相對(duì)稱繞組，當(dāng)接至三相交流電源時(shí)，流入定子繞組的三相對(duì)稱電流在電機(jī)的氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)以同步

16、轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的磁場。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，兩端被導(dǎo)電環(huán)短接。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其方向可用右手定則來判別。轉(zhuǎn)子上半部導(dǎo)體中的電動(dòng)勢方向都是進(jìn)入紙面，下半部導(dǎo)體中的電動(dòng)勢方向都是穿出紙面。在轉(zhuǎn)子回路閉合的情況下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中就有電流流通。如不考慮轉(zhuǎn)子繞組電感，那么電流的方向與電動(dòng)勢的方向相同。三相對(duì)稱的繞組通過三相對(duì)稱的電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，其轉(zhuǎn)速即為同步速n1=60f/p；轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁產(chǎn)生固定磁極；輔助電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步n1時(shí)，其異性磁極就被旋轉(zhuǎn)磁場拉住，即定子旋轉(zhuǎn)磁場就拖著固定磁場（轉(zhuǎn)子）以轉(zhuǎn)速n（n<n1）旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電

17、能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，故稱為三相異步電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)差率（s）：同步轉(zhuǎn)速n1和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差與同步轉(zhuǎn)速n1的比值。轉(zhuǎn)差s是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)非常重要的變量。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率s也隨之變化，通常異步電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率2%6%左右。其實(shí)，異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)：（a）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行；（b）發(fā)電機(jī)運(yùn)行；（c）電磁制動(dòng)運(yùn)行。具體如下：（a）電動(dòng)機(jī)狀態(tài)（0<s<1）：輔助電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步n1時(shí)，其異性磁極就被旋轉(zhuǎn)磁場拉住，持續(xù)以轉(zhuǎn)速n（n<n1）旋轉(zhuǎn)。電機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率，經(jīng)過氣隙的耦合作用從軸上輸出機(jī)械功率。（b）發(fā)電機(jī)狀態(tài)（s<0）：原動(dòng)機(jī)械動(dòng)轉(zhuǎn)子以n

18、（n<n1）轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體相對(duì)磁場運(yùn)動(dòng)切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，進(jìn)而產(chǎn)生電流。電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率，經(jīng)過氣隙耦合再向電網(wǎng)輸出電功率。（c）電磁制動(dòng)狀態(tài)（s>1）：轉(zhuǎn)子逆著磁場方向旋轉(zhuǎn)（n<0），電機(jī)既從電網(wǎng)吸收電功率又從軸上吸收機(jī)械功率，消耗在電機(jī)內(nèi)部。 2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作特性1、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩M之間的函數(shù)關(guān)系，即n=f（M）。2、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指在電動(dòng)機(jī)的定子側(cè)加額定電壓，電壓的頻率又為額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、定子電流、功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩、效率等與輸

19、出功率的關(guān)系。電機(jī)空載時(shí)，隨著輸出功率的增加，效率也增加，當(dāng)鐵損耗與機(jī)械損耗之和等于定、轉(zhuǎn)子銅損耗之和時(shí)，電動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到最大。但當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增大時(shí)，效率反而降低。一般來說，電動(dòng)機(jī)的容量越大，效率越高。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行是必須吸取滯后無功功率，其功率因素總小于1?？蛰d時(shí)，功率因數(shù)很低，不超過0.2。當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，定子電流中的有功電流增加，使功率因數(shù)提高，額定負(fù)載時(shí)最高，如負(fù)載再增大，功率因數(shù)又反而減少。第3章 電機(jī)設(shè)計(jì)基本理論3.1電機(jī)制造與設(shè)計(jì)的概況在我國，電機(jī)制造工業(yè)的發(fā)展趨勢大概為產(chǎn)品品種、規(guī)格不斷增加，單機(jī)容量迅速增大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步提高；積極采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化

20、和通用化程度不斷提高；積極開展電機(jī)理論、測試技術(shù)和新型發(fā)電方式的研究。電機(jī)設(shè)計(jì)的任務(wù)可歸納為四要點(diǎn)：1、滿足用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格（如功率、電壓、轉(zhuǎn)速等）和技術(shù)要求（如效率、參數(shù)、溫升限度、機(jī)械可靠性等）；2、貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，結(jié)合生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性；3、運(yùn)用有關(guān)的理論和計(jì)算方法；4、正確處理設(shè)計(jì)時(shí)遇到的各種矛盾。電機(jī)設(shè)計(jì)的目的就是設(shè)計(jì)性能好、體積小、運(yùn)行可靠、維修方便的電機(jī)。電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)通常給定數(shù)據(jù)：額定功率、額定電壓、相數(shù)及相間連接方式、額定頻率、額定轉(zhuǎn)速或同步轉(zhuǎn)速、額定功率因數(shù)。在此次的中小型異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，以上6個(gè)數(shù)據(jù)都已給出?？偟碾姍C(jī)設(shè)計(jì)分三個(gè)階段：準(zhǔn)備階段、電磁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

21、。（一）準(zhǔn)備階段首先是熟悉國家標(biāo)準(zhǔn)，收集相近電機(jī)的產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料，并聽取生產(chǎn)和使用單位的意見與要求；然后編制技術(shù)任務(wù)書或技術(shù)建議書。（二）電磁設(shè)計(jì)根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書的規(guī)定，參照生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過計(jì)算和方案比較，來確定與所設(shè)計(jì)電機(jī)電磁性能有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算其電磁性能。（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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。通常，首先根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書（技術(shù)建議書）中規(guī)定的防護(hù)型式、安裝方式與冷卻方式，再考慮電磁計(jì)算中所選負(fù)荷的高低，來選取合適的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)；然后安排產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)，繪制總裝配草圖。然后分

22、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。由于本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)電磁設(shè)計(jì)，故只對(duì)電磁設(shè)計(jì)部分作重點(diǎn)介紹。3.2電磁設(shè)計(jì)電磁設(shè)計(jì)分四大步驟：1.額定數(shù)據(jù)及主要尺寸；2.磁路計(jì)算；3.參數(shù)計(jì)算；4.起動(dòng)計(jì)算。一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案應(yīng)該達(dá)到節(jié)省材料的目標(biāo)，即將定子用銅量、轉(zhuǎn)子用鋁量、硅鋼片用量盡量降到最小，另外，電機(jī)性能良好，即效率和功率因數(shù)應(yīng)該盡可能大、起動(dòng)電流盡可能小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)盡量大。然而，電機(jī)的各項(xiàng)性能之間以及技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間，經(jīng)常存在矛盾，長了此短了彼。例如，當(dāng)采取措施改善某個(gè)性能時(shí)，常會(huì)使其他一些性能變差，因此必須全面照顧。又如，在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，不能片面追求

23、體積小和材料省，因?yàn)檫@樣容易導(dǎo)致電機(jī)性能變差，特別是效率降低，加工工時(shí)增加，而使運(yùn)行費(fèi)用或制造成本上升，并造成浪費(fèi)。因此，設(shè)計(jì)人員必須全面、綜合地看問題。以下著重介紹電機(jī)的五個(gè)性能指標(biāo)及改善方法1效率是電動(dòng)機(jī)所有損耗標(biāo)幺值之和：。針對(duì)本次設(shè)計(jì)，由于風(fēng)摩損耗和雜散損耗基本上不容變動(dòng)，所以，通常導(dǎo)致效率低的原因有定子銅損耗大、轉(zhuǎn)子鋁損耗大、鐵損耗大。針對(duì)不同原因，采取不同的措施來提高效率。1）定子銅損耗大：降低定子繞組電阻，可采取的措施：a.增大導(dǎo)條面積，減少每相導(dǎo)體數(shù)；b.減少每槽導(dǎo)體數(shù)；c.減少繞組端部長度。2）轉(zhuǎn)子鋁損耗大：降低轉(zhuǎn)子繞組電阻，可采取的措施：a.增大轉(zhuǎn)子槽面積；b.增大端環(huán)尺寸

24、。3）鐵耗大：降低定子鐵心磁密，a.減少定子內(nèi)徑，改變定子槽型適當(dāng)?shù)亟档投ㄗ哟琶?，使定、轉(zhuǎn)子齒、軛部磁密和損耗分配合理；b.增加鐵心長，降低旋轉(zhuǎn)鐵耗；c.減少定、轉(zhuǎn)子槽口寬度以及采用閉口槽和磁性槽鍥；d.增加定子繞組匝數(shù)實(shí)現(xiàn)。2功率因數(shù)導(dǎo)致效率低的原因通常是磁化電流大和漏電抗大。當(dāng)磁化電流大：可以通過a.增加定子繞組每槽導(dǎo)體數(shù)；b.使磁通密度下降增加鐵心長；c.減少氣隙；d.調(diào)整槽型尺寸，使定、轉(zhuǎn)子齒、軛部磁密分布合理四種方法來降低磁化電流。而減少每槽導(dǎo)體數(shù)、減少鐵心長或改變槽型尺寸來減少槽漏抗都可以減小漏電抗。3起動(dòng)電流倍數(shù)ist歸根結(jié)底，漏抗過小導(dǎo)致起動(dòng)電流過大。要降低起動(dòng)電流，可通過以下

25、方法來增大漏抗：增加每槽導(dǎo)體數(shù)；改變定轉(zhuǎn)子槽型，使槽變成深而窄；減少槽口，肩部斜度增加，使漏磁磁路不至于過分飽和。4起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)TstSN是對(duì)應(yīng)于額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)差率。一般說來，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大越好。通常起動(dòng)轉(zhuǎn)矩太小是因?yàn)槁╇娍固蠡蜣D(zhuǎn)子電流太小。針對(duì)漏電抗太大，可采取措施：適當(dāng)減少定子繞組每槽導(dǎo)體數(shù)和改變定轉(zhuǎn)子槽型，增加槽寬減小槽高。而當(dāng)轉(zhuǎn)子電流太小時(shí)，則可以通過改變轉(zhuǎn)子槽型使槽增加擠流效應(yīng)和適當(dāng)縮小槽面積和端環(huán)面積來增大電流從而增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。5最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Tmax通常最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)大好。導(dǎo)致最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)太小的緣故也是因?yàn)槁╇娍固蠡蜣D(zhuǎn)子電流太小。因此，增大最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的方法與增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法是一樣

26、的?？戳艘陨系慕榻B，就會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)采取措施改善某個(gè)性能時(shí)，常會(huì)使其他一些性能變差。例如，當(dāng)漏電抗較大導(dǎo)致功率因數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)偏小，然而當(dāng)采取措施如減少每槽導(dǎo)體數(shù)時(shí)，雖然功率因數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩都有所改良，但也可能導(dǎo)致起動(dòng)電流過大。因此，要綜合考慮，在各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到要求后盡量去提高其中某些性能。第4章 畢業(yè)設(shè)計(jì)手算程序及優(yōu)化方案4.1手算程序設(shè)計(jì)中小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，型號(hào)是Y250M-4 55KW。給定數(shù)據(jù)：輸出額定功率PN=55KW,額定電壓UN=380V（接法），額定頻率為50HZ，極數(shù)是4，相數(shù)m1=3，B級(jí)絕緣，外殼的防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方式為IC0141。主要性能

27、指標(biāo)按技術(shù)JB3074-82規(guī)定，依照手算電磁計(jì)算程序，進(jìn)行各個(gè)項(xiàng)目的核算，具體步驟詳見表4-1。通過手算鞏固所學(xué)的電機(jī)學(xué)與電機(jī)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，熟悉電機(jī)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，對(duì)各個(gè)參數(shù)對(duì)消耗硅鋼片、銅、鋁等材料量與電機(jī)性能的影響有了更深的理解。從而給下一步的三個(gè)優(yōu)化方案的研究和調(diào)試打下基礎(chǔ)。表4-1三相異步電動(dòng)機(jī)Y250-4 55KW手算步驟與結(jié)果一、 額定數(shù)據(jù)及主要尺寸1輸出功率=55kw =55kw 2外施相電壓=380v =380v 3功電流=48.2456A =48.2456A 4效率=0.9200 =0.9200 5功率因數(shù)=0.8800 =0.88006極數(shù)=4 =4 7定子槽數(shù)=48

28、=48 轉(zhuǎn)子槽數(shù)=44 =44 8定子每極槽數(shù)=12 =12 轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)=11 =11 9定、轉(zhuǎn)子沖片尺寸見附錄I圖10極距=204.2034 （=3.1415）=204.2034 mm11定子齒距=17.0170=17.0170 mm12轉(zhuǎn)子齒距=18.4497=18.4497 mm13節(jié)距=11=1114轉(zhuǎn)子斜槽寬=17.0170=17.0170 mm15每槽導(dǎo)體數(shù)=36=3616每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)式中： =144=4=14417繞組線規(guī)（估算）式中：導(dǎo)線并繞根數(shù)·截面積（）定子電流初步估算值 定子電流密度=4.0374 =59.5919查表得=3.69/MM= 4.0374=3.

29、69 A/MM18槽滿率（1）槽面積=288.6852mm2= 288.6852mm2（2）槽絕緣占面積 =） =31.6075 mm2= 31.6075 mm2（3）槽有效面積 =288.6852-31.6075 =257.0777 mm2= 257.0777mm2（4）槽滿率絕緣厚度導(dǎo)體絕緣后外徑槽契厚度=0.8001=0.35 mm=1.38mmh=2mm= 0.7776 =0.35mm=1.38mmh=2mm19鐵心長鐵心有效長無徑向通風(fēng)道 =241.6= 241.6 mm凈鐵心長無徑向通風(fēng)道 =220.8= 220.8 mm鐵心壓裝系數(shù)0020繞組系數(shù) =0.9495=0.9495（

30、1）分布系數(shù)式中：= 0.9577= 4= =0.2618= 0.9577= 4 0.2618（2）短距系數(shù) = 0.9914 0.9914式中：= 0.9167 0.916721每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) =136.7236136.7236二、 磁路計(jì)算22每極磁通=.2324=.2324式中：=359.48= 359.4800v23齒部截面積（1）定子=9.1833×220.8×12=24332.0717=24332.0717（2）轉(zhuǎn)子= 10.9736×220.8×11 =26652.6797=26652.6797 24軛部截面積（1）定子式中：定子軛部磁

31、路計(jì)算高度圓底槽=38.7×220.8=8544.96=8544.96 38.7000mm（2）轉(zhuǎn)子式中：轉(zhuǎn)子軛部磁路計(jì)算高度平底槽= 43.9000×220.8=9693.12=9693.12 43.900025空氣隙面積204.2034×241.6 =49335.5414=49335.541426波幅系數(shù) =1.4925=1.492527定子齒磁密 1.4662T1.4662 T28轉(zhuǎn)子齒磁密=1.33851.3385 T29定子軛磁密=1.39861.3986 T30轉(zhuǎn)子軛磁密=1.2329 1.2329 T31空氣隙磁密=0.72310.7231 T32查

32、書附錄Vl得=14.5000 = 8.9000 = 12.6000 = 7.160033齒部磁路計(jì)算長度定子:半開口平底槽轉(zhuǎn)子:平底槽+=28.40007=42.8000=28.4000mm=42.8000 mm34軛部磁路計(jì)算長度定子:轉(zhuǎn)子:141.8822= 141.8822 mm= 50.6189 mm35有效氣隙長度式中：定、轉(zhuǎn)子卡氏系數(shù)、半閉口槽和半開口槽式中：齒距為 槽口寬0.8×1.1685×1.0374 = 0.9698即=1.2122= 0.9698 mm=1.2122=1.1685=1.037436齒部所需安匝定子:轉(zhuǎn)子:14.5×28.441

33、.1800=8.9 ×42.838.0920=41.180038.0920 37軛部所需安匝定子軛部磁路長度校正系數(shù)轉(zhuǎn)子0.41×12.6×141.882273.2963= 0.41000.4×7.16×50.6189 = 14.4973= 0.4000= 73.2963= 0.4100= 14.4973= 0.400038空氣隙所需安匝=0.8×0.7231×0.9698 =561.0041=561.004139飽和系數(shù) 1.1413= 1.141340總安匝=728.0696728.069641滿載磁化電流= = 15.

34、7624 = 15.762442滿載磁化電流標(biāo)么值= 0.3267 0.326743激磁電抗= 3.06083.0608三、 參數(shù)計(jì)算44線圈平均半匝長（估算）單層線圈式中：式中：= 536.8691=240+2×25= 290d1=25 536.8691 mm = 211.8088 mmd1=25 mm=0.8580=0.513745雙層線圈端部軸向投影長=46.1280×0.4999 = 23.0596 23.0596mm46單層線圈端部平均長 = mm47漏抗系數(shù)= 0.056648定子槽單位漏磁導(dǎo)式中：=10.4425+ 11.2400= 1.6825 1 1 0.

35、4425 1.2400 1.6825 1 1 0.4425 1.240049定子槽漏抗= 0.0262式中：無徑向通風(fēng)道時(shí) =240=240 mm50定子諧波漏抗= 0.0274式中： 0.0078 0.007851定子端部漏抗雙層迭繞組繞組= 0.015952定子漏抗= 0.0696= 0.069653轉(zhuǎn)子槽單位漏磁導(dǎo)式中： =0.4450+2.2110=2.6560 0.4450 2.2110 2.6560 0.4450 2.211054轉(zhuǎn)子槽漏抗 0.040755式中： 0.0070= 0.02220.007056轉(zhuǎn)子端部漏抗240 mm 255 mm= 0.0113240 mm 255

36、 mm57轉(zhuǎn)子斜槽漏抗= 0.009458轉(zhuǎn)子漏抗= 0.0407+0.0222+0.0113+0.0094=0.0836= 0.083659總漏抗=0.0696+0.0836=0.1532 =0.153260定子相電阻= 0.105461定子相電阻標(biāo)么值 0.013462有效材料式中：式中：C=1.05=8.9=1.327 mm = 0.92 = 5 mm=34.5131kg=282.4904kgC= 1.0500= 8.9000=1.3270 mm=0.92=5 mm63轉(zhuǎn)子電阻導(dǎo)條電阻端環(huán)電阻式中：轉(zhuǎn)子導(dǎo)條面積端環(huán)截面積轉(zhuǎn)子導(dǎo)條或端環(huán)的電阻系數(shù)導(dǎo)條電阻標(biāo)么值端環(huán)電阻標(biāo)么值轉(zhuǎn)子電阻標(biāo)么值用

37、自己的數(shù)據(jù)計(jì)算，寫出結(jié)果左右對(duì)齊=1.04=187.9000 mm=1400 mm= 0.0434，= 0.0434 = 0.0113 + 0.0022 = 0.0135= 0.0888=0.0176 =1.04= 187.9000 mm=1400 mm64滿載電流有功部分=1.087065滿載電抗電流部分式中： =1.0227 0.190566滿載電流無功部分=0.3267+ 0.1905= 0.5172 0.517267滿載電勢= 0.949568空載電勢 = 0.977369空載定子齒磁密= 1.5091 T70空載轉(zhuǎn)子齒磁密 = 1.3777 T71空載定子軛磁密 = 1.4396 T

38、72空載轉(zhuǎn)子軛磁密 =1.2690 T73空載氣隙磁密= 0.7443 T74空載定子齒安匝=21.2×28.4= 60.2080 = 60.208075空載轉(zhuǎn)子齒安匝=11.7×42.8=50.0760 =50.076076空載定子軛安匝=0.41×14.8×141.8822=86.0941 =86.094177空載轉(zhuǎn)子軛安匝=0.4×8.1×50.6189= 16.4005 = 16.400578空載空氣隙安匝 =577.425979空載總安匝 =790.204580空載磁化電流= 17.1075 A81定子電流標(biāo)么值 1.203

39、7定子電流實(shí)際值=1.2037×48.2456= 58.0750 58.0750 A82定子電流密度=3.6470 A/83線負(fù)荷=30.7149 A/cm84轉(zhuǎn)子電流標(biāo)么值轉(zhuǎn)子電流實(shí)際值端環(huán)電流實(shí)際值 1.1035= 496.3082A= A85轉(zhuǎn)子電流密度 導(dǎo)條密度端環(huán)密度 2.6413 A/1.2413 A/86定子銅損耗 =0.0194×55×1000= 1067 0.0194 1067 w87轉(zhuǎn)子鋁損耗=0.0165×55×1000=904.99770.0165 904.9977 w88附加損耗 鑄鋁轉(zhuǎn)子= 0.0200 0.0200

40、89機(jī)械損耗=600600 w機(jī)械損耗標(biāo)么值 0.010990定子鐵耗（1） 定子齒重量.3451（2） 定子軛重量（3） 損耗系數(shù)= 0.0404=0.0336= 0.0404=0.0336（4）定子齒損耗= 111.6700=111.6700（5）定子軛損耗=325.8871=325.8871（6）總鐵耗 鐵耗校正系數(shù)鐵耗標(biāo)么值=2。5×111.67+2×325.8871=930.9491= 2.5= 2=930.9491= 2.5= 20.016991總損耗標(biāo)么值=0.08370.083792輸入功率=1.08371.083793 總損耗比 0.077294效率 0.

41、922895功率因數(shù)0.900396轉(zhuǎn)差率0.015697轉(zhuǎn)速 1476.6r/min98最大轉(zhuǎn)矩 2.9444四、起動(dòng)計(jì)算99起動(dòng)電流假定值= 447.4728 447.4728100起動(dòng)時(shí)漏磁路飽和引起漏抗變化的系數(shù)Kz=0.474313.5Kz=0.471.0155101齒頂漏磁飽和引起定子齒頂寬度的減少6.8990102齒頂漏磁飽和引起轉(zhuǎn)子齒頂寬度的減少8.8243103起動(dòng)時(shí)定子槽單位漏磁導(dǎo)式中： = 0.2233= 1.4592= 0.2233104起動(dòng)時(shí)定子槽漏抗 0.0227105起動(dòng)時(shí)定子諧波漏抗 0.0129106定子起動(dòng)漏抗=0.0227×0.0129×

42、; 0.0073=0.05160.0516107考慮到擠流效應(yīng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對(duì)高度式中：根據(jù)內(nèi)容左右對(duì)齊轉(zhuǎn)子導(dǎo)條高，對(duì)于鑄鋁轉(zhuǎn)子不包括槽口高轉(zhuǎn)子導(dǎo)條寬對(duì)槽寬之比值，對(duì)于鑄鋁轉(zhuǎn)子1導(dǎo)條電阻系數(shù)。對(duì)A、E、B級(jí)絕緣 鋁為4.34（澆鑄），銅為2.17。對(duì)F、H級(jí)絕緣鋁為4.91，銅為2.4528.3261108轉(zhuǎn)子擠流效應(yīng)系數(shù)查轉(zhuǎn)子擠流效應(yīng)系數(shù)圖得=2.5000= 0.5600=2.5000= 0.5600109起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子槽單位漏磁導(dǎo)式中： =0.3691 1.31400.0759=0.3691 1.2382110起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子槽漏抗 = 0.0201111起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子諧波漏抗 =0.0104112起動(dòng)時(shí)

43、轉(zhuǎn)子斜槽漏抗 = 0.0078113轉(zhuǎn)子起動(dòng)漏抗=0.0463114起動(dòng)總漏抗 0.0979115轉(zhuǎn)子起動(dòng)電阻= 0.0275116起動(dòng)總電阻0.0409117起動(dòng)總阻抗=0.1061118起動(dòng)電流= A=119起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 2.40754.2優(yōu)化方案1.方案一（節(jié)省材料）為了在手算方案基礎(chǔ)上節(jié)省材料（定子銅重和硅鋼片重），我在本方案中采取的措施是：減小鐵心長到235（原值240），減小定子外徑到260（原值290）、減小定子槽寬到6.5（原值8.3），減小定子槽半徑到5.4（原值5.7），減小定子槽高到42（原值43），減小線圈直線部分伸出鐵心長到22.5（原值30），線規(guī)改為11A/mm2。下

44、面列舉手算方案和優(yōu)化方案一的槽滿率、主要性能指標(biāo)和材料用量共8項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比：表4-2 方案一的數(shù)據(jù)對(duì)比數(shù)據(jù)項(xiàng)目槽滿率銅重鐵重效率功率因數(shù)起動(dòng)電流倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)國標(biāo)80%34.57275.560.92000.88722.2手算數(shù)據(jù)77.76%34.5131282.49040.92280.90036.8542.40752.9444方案一的數(shù)據(jù)77.76%32.1012279.86040.91340.890172.4652.8231由表4-2可以看到，與原方案設(shè)計(jì)值相比較：槽滿率變大，材料消耗（用銅量和用鐵量）減少，但效率也降低了，功率因數(shù)也有所下降，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)都有所

45、增大，但起動(dòng)電流變大了。分析如下：每臺(tái)定子導(dǎo)線重：公式（1），C是考慮導(dǎo)線絕緣和引線重量的系數(shù)，漆包圓銅線取1.05，漆包圓鋁線取1.1；是導(dǎo)線比重，鋁為2.7，銅為8.9。每臺(tái)硅鋼片重：公式（2）,KFe是鐵心壓裝系數(shù)；是沖剪余量（厘米）。由公式2可知,由于鐵心壓裝系數(shù)和沖剪余量不可改變,所以要減小硅鋼片用量，只能通過減小鐵心長度和定子外徑來實(shí)現(xiàn)。尤其是減小定子外徑對(duì)節(jié)省硅鋼片用量非常明顯，但卻會(huì)引起定子軛面積減小而增大定子軛部磁密，從而增大磁化電流引起定子電流和轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流增大導(dǎo)致定子銅損耗和轉(zhuǎn)子鋁損耗增大。同時(shí)，由于定子軛部磁密的增大導(dǎo)致單位鐵耗上升，最終使得鐵損耗增大。定子銅損耗、轉(zhuǎn)子

46、鋁損耗和鐵耗的增大都導(dǎo)致同一個(gè)后果，那就是效率的降低。減小鐵心長度，一方面減小了用鐵量，另一方面減小了定子用銅量，但效果較小，而且會(huì)降低效率。為了節(jié)省定子用銅，可通過減小定子槽形和減小線圈直線部分伸出鐵心長來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還可增大效率和功率因數(shù)，因?yàn)槎ㄗ痈叨鹊脑黾?，使定子槽面積增加，使定子電阻減小，也可以達(dá)到提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的；增加槽高，漏電抗變大，功率因數(shù)cos升高。即使如此，仍無法平衡減小鐵心長和減小定子外徑導(dǎo)致的效率下降。所以，定子外徑和鐵心長由于受到效率和功率因數(shù)的制約而不能減小太多，同時(shí)在定子內(nèi)徑不變的情況下定子外徑如果減小太多可能導(dǎo)致定子的機(jī)械強(qiáng)度降低到無法保障正常運(yùn)行。通過改變以上共

47、6個(gè)數(shù)據(jù)，最終結(jié)果是節(jié)省了材料，性能方面有好有壞。2.方案二（提高性能）為了在手算方案基礎(chǔ)上提高性能（性能指標(biāo)有效率、功率因數(shù)、起動(dòng)電流倍數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)），我在本案中采取的措施是：減小定子槽寬到6.5（原值8.3）、減小定子槽半徑到5.4（原值5.7）、增大定子槽高到42（原值43）、減小線圈直線部分伸出鐵心長到22.5（原值30），線規(guī)改為11A/mm2。下面列舉手算方案和優(yōu)化方案二的槽滿率、主要性能指標(biāo)和材料用量共8項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比：表4-3 方案二的數(shù)據(jù)對(duì)比數(shù)據(jù)項(xiàng)目槽滿率銅重鐵重效率功率因數(shù)起動(dòng)電流倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)國標(biāo)80%34.57275.560.920.88

48、722.2手算數(shù)據(jù)77.76%34.5131282.4900.92280.90036.82.40752.9444方案二的數(shù)據(jù)79.63%35.53280.3900.930.90106.62.3012.87由表4-3可以看到，與原方案設(shè)計(jì)值相比較：效率和功率因數(shù)都提高了，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)都有所增大，但起動(dòng)電流變大了，總體上來說性能變好了。另外，槽滿率變大了，用銅量減少了。分析如下:由于此方案的目的不是集中在節(jié)省材料上，所以不會(huì)因?yàn)樾枰獪p小鐵心長度和減小定子外徑導(dǎo)致效率和功率因數(shù)的降低，而在對(duì)方案一進(jìn)行分析時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)減小定子槽寬和減小線圈直線部分伸出鐵心長可增大效率和功率因數(shù)等性能，但起

49、動(dòng)電流上升了。因此，順著此思路可尋求提高電機(jī)性能的方法。通過加深槽高來增大漏抗，可緩和起動(dòng)電流的上升。由于仍受起動(dòng)電流的限制，定子槽形和線圈直線部分伸出鐵心長不宜減小過多，所以本方案中，效率、功率因數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)都只能得到較小改良。通過改變以上共4個(gè)數(shù)據(jù)，最終總體上提高了性能，節(jié)省了定子用銅。3.方案三（節(jié)省材料和提高性能）為了在手算方案基礎(chǔ)上節(jié)省材料（定子銅重和硅鋼片重）和提高性能（性能指標(biāo)有效率、功率因數(shù)、起動(dòng)電流倍數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)），我在本案中采取的措施是：減小定子外徑到260（原值290）、減小定子槽寬到6.5（原值8.3）、減小定子槽半徑到5.4（原值5

50、.7）、增大定子槽高到42（原值43）、減小線圈直線部分伸出鐵心長到22.5（原值30），線規(guī)改為4.4A/mm2。下面列舉手算方案和優(yōu)化方案三的槽滿率、主要性能指標(biāo)和材料用量共8項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比：表4-4 方案三的數(shù)據(jù)對(duì)比數(shù)據(jù)項(xiàng)目槽滿率銅重鐵重效率功率因數(shù)起動(dòng)電流倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)國標(biāo)80%34.57275.560.920.88722.2原始數(shù)據(jù)77.76%34.5131282.49040.88610.90036.82.40752.9444方案三的數(shù)據(jù)79.63%35.53280.39010.88590.90106.62.3012.87由表4-4可以看到，與原方案設(shè)計(jì)值相比較：定子銅

51、重和硅鋼片重都減小了，即節(jié)省了材料。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)都有較大的提高，雖然效率、功率因數(shù)和起動(dòng)電流變差了，但并沒有太大的變化，所以總體上來說性能提高了。另外，槽滿率變大了，用銅量減少了。分析如下：通過前面兩個(gè)方案的分析可知，節(jié)省材料和提高性能存在矛盾。比如增長鐵心可減少材料，而功率因數(shù)卻因?yàn)殍F心的增長而會(huì)下降；減小每槽導(dǎo)體數(shù)可節(jié)省材料，但由由于定子電壓基本不變，每槽導(dǎo)體數(shù)減小，磁通必增加,那么磁密會(huì)增大，進(jìn)而所需總安匝增加，功率因數(shù)下降。因此，在調(diào)試時(shí)，必須左右權(quán)衡，需要多次反復(fù)調(diào)試，才能使各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求。在本方案中，為了減小硅鋼片用量，只能通過減小定子外徑或減小鐵心長兩種方法來實(shí)現(xiàn)，但在調(diào)試過程中，可以發(fā)現(xiàn)即使是最小限度地減小鐵心長（減小5mm）也會(huì)大大地降低效率和功率因數(shù)。在調(diào)試過程中，曾采用減少每槽導(dǎo)體數(shù)來提高功率因數(shù)，但由于會(huì)導(dǎo)致起動(dòng)電流過大（無法找到