電機(jī)設(shè)計(jì)開題報(bào)告課件

開題報(bào)告

Y160M-4三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)

姓名：孫浩學(xué)號(hào)：14級(jí)電氣8班指導(dǎo)老師：李景燦開題報(bào)告

Y160M-4三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)姓名：孫1一、研究意義和目的

研究意義國內(nèi)外現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)一、研究意義和目的研究意義國內(nèi)外現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)2研究意義1感應(yīng)電機(jī)的廣泛應(yīng)用感應(yīng)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：小型輕量化、調(diào)速范圍寬、控制裝置簡單、制造成本低、高可靠性、易實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)等感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀：產(chǎn)量最大的電動(dòng)機(jī)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)及公共設(shè)施等各個(gè)領(lǐng)域研究意義1感應(yīng)電機(jī)的廣泛應(yīng)用感應(yīng)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：小型輕量化、調(diào)速范31電機(jī)行業(yè)發(fā)展方向國內(nèi)外現(xiàn)狀高效、低噪、調(diào)速、智能2國內(nèi)外設(shè)計(jì)水平

目前國外知名的電機(jī)企業(yè)主要通過有限元軟件設(shè)計(jì)電機(jī)，而國內(nèi)的電機(jī)企業(yè)主要依靠磁路法進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于有限元軟件的應(yīng)用不夠重視。1電機(jī)行業(yè)發(fā)展方向國內(nèi)外現(xiàn)狀高效、低噪、調(diào)速、智能2國內(nèi)外設(shè)43電機(jī)設(shè)計(jì)方法國內(nèi)外現(xiàn)狀傳統(tǒng)“路”的設(shè)計(jì)方法：

電機(jī)電磁場求解的問題通過簡化、等效規(guī)則可以轉(zhuǎn)化成磁路進(jìn)行計(jì)算?？梢缘刃槿N模型，分別是精確等效電路（T型、π型）和簡化等效電路（型），如圖1，圖3，圖2。3電機(jī)設(shè)計(jì)方法國內(nèi)外現(xiàn)狀傳統(tǒng)“路”的設(shè)計(jì)方法：53電機(jī)設(shè)計(jì)方法國內(nèi)外現(xiàn)狀傳統(tǒng)“路”的設(shè)計(jì)方法：

在簡化等效電路（型）中，勵(lì)磁支路忽略了定子電阻、定子漏抗和勵(lì)磁電阻，勵(lì)磁支路全為無功電流，定轉(zhuǎn)子有功電流相同，避開了轉(zhuǎn)差率s未知造成的困難，由效率作為迭代量判斷校核是否完成。在精確等效電路（T型、π型）中可以先確定電路中來求解電路，以s為迭代量，以輸出功率為判據(jù)來校核。這是兩種不同電路計(jì)算的主要區(qū)別。3電機(jī)設(shè)計(jì)方法國內(nèi)外現(xiàn)狀傳統(tǒng)“路”的設(shè)計(jì)方法：63電機(jī)設(shè)計(jì)方法國內(nèi)外現(xiàn)狀傳統(tǒng)“路”的設(shè)計(jì)方法：

其優(yōu)點(diǎn)是能夠簡潔快速的計(jì)算，有明確的物理概念，對(duì)設(shè)計(jì)人員來的相關(guān)專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備要求不高，已總結(jié)出固定的計(jì)算過程，對(duì)于同步、感應(yīng)電機(jī)已經(jīng)相當(dāng)成熟。傳統(tǒng)“路”的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)傳統(tǒng)電機(jī)相對(duì)比較簡單，所以大量應(yīng)用于設(shè)計(jì)同步、感應(yīng)電機(jī)。傳統(tǒng)磁路的計(jì)算方法過程中含有較多的參數(shù)，并且許多參數(shù)之間沒有明顯的解析函數(shù)，只能通過不斷的迭代進(jìn)行計(jì)算，要通過不斷的修改電機(jī)的參數(shù)得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)果。3電機(jī)設(shè)計(jì)方法國內(nèi)外現(xiàn)狀傳統(tǒng)“路”的設(shè)計(jì)方法：7國內(nèi)外現(xiàn)狀4電機(jī)設(shè)計(jì)方法有限元法：

有限元法是將連續(xù)的求解域離散為一組單元的組合體，用在每個(gè)單元內(nèi)假設(shè)的近似函數(shù)來分片的表示求解域上待求的未知場函數(shù)，近似函數(shù)通常由未知場函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)在單元各節(jié)點(diǎn)的數(shù)值插值函數(shù)來表達(dá)。從而使一個(gè)連續(xù)的無限自由度問題變成離散的有限自由度問題。國內(nèi)外現(xiàn)狀4電機(jī)設(shè)計(jì)方法有限元法：有限元法是將8國內(nèi)外現(xiàn)狀4電機(jī)設(shè)計(jì)方法有限元法：

在電機(jī)設(shè)計(jì)中，有限元分析計(jì)算的一般步驟為建模、賦予材料屬性、剖分、施加邊界條件、加載、求解和后處理等。對(duì)于不同的將電機(jī)電磁參數(shù)計(jì)算的方法和所需精確度不同，有限元法的使用也會(huì)略微有不同和改變。

目前ASOFT、ANSYS等有限元軟件由于計(jì)算速度快，收斂性好，應(yīng)用較廣泛，其中ANSYS是功能最全面的。ANSYS軟件進(jìn)行電磁場分析時(shí)以麥克斯韋方程組為基礎(chǔ)，需要輸入電磁場的磁通量，再推導(dǎo)出其他物理量。國內(nèi)外現(xiàn)狀4電機(jī)設(shè)計(jì)方法有限元法：在電機(jī)設(shè)計(jì)9國內(nèi)外現(xiàn)狀4電機(jī)設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面大量使用了CAE(ComputerAidedEngineering)軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)分析，有效的提高電機(jī)設(shè)計(jì)效率并電機(jī)設(shè)計(jì)水平。相比之下，傳統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和二熱源熱路法和等效網(wǎng)絡(luò)法的弊端越來越突出，需要進(jìn)一步發(fā)展新的設(shè)計(jì)方法。國內(nèi)外現(xiàn)狀4電機(jī)設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：目前在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10發(fā)展趨勢(shì)1設(shè)計(jì)方法的發(fā)展

包括有限元方法在內(nèi)的CED技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)方面發(fā)展的主要方向?？傮w趨勢(shì)：發(fā)展趨勢(shì)1設(shè)計(jì)方法的發(fā)展包括有限元方法在內(nèi)的C11發(fā)展趨勢(shì)1設(shè)計(jì)方法的發(fā)展1.將有限元方法與其它理論和方法相結(jié)合：是有限元方法發(fā)展的一個(gè)新方向,如自適應(yīng)網(wǎng)格剖分,三維場建模求解,擁合問題,開域問題,高磁性材料及具有磁滯飽和非線性特性介質(zhì)的處理等,還包括一些尚處于探索性階段的工作2.有限元軟件向著智能化和“傻瓜化”的方向發(fā)展:有限元軟件越來越專業(yè)、全面，同時(shí)操作技術(shù)門檻降低讓設(shè)計(jì)人員的操作難度在逐漸降低，所以有限元法在工業(yè)設(shè)計(jì)中引用越來越廣泛。電磁設(shè)計(jì)：發(fā)展趨勢(shì)1設(shè)計(jì)方法的發(fā)展1.將有限元方法與其它理論和方法相結(jié)12發(fā)展趨勢(shì)1設(shè)計(jì)方法的發(fā)展電磁設(shè)計(jì)：3.數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展：在有限元方法中數(shù)據(jù)庫技術(shù)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，可以對(duì)設(shè)計(jì)過程中的大量設(shè)計(jì)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的組織和管理，具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、最低冗余度、充分共享、較高的程序與數(shù)據(jù)獨(dú)立性、安全性、完整性、易于擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn)。所以數(shù)據(jù)庫技術(shù)對(duì)有限元軟件變得越來越重要。發(fā)展趨勢(shì)1設(shè)計(jì)方法的發(fā)展電磁設(shè)計(jì)：3.數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展：13結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：由于計(jì)算力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、工程管理學(xué)的運(yùn)用，特別是信息技術(shù)的飛速發(fā)展極大地推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)和學(xué)科研究的進(jìn)步，CAE作為一種新興的數(shù)值模擬分析技術(shù)，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用越來越廣泛。現(xiàn)在通過CAE結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以從微觀上評(píng)定電機(jī)機(jī)座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理、通過CFD仿真技術(shù)可以模擬電機(jī)的真實(shí)流體結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確描述流動(dòng)與傳熱等物理問題，并能夠?qū)⒂?jì)算結(jié)果用直觀的方法表達(dá)出來。發(fā)展趨勢(shì)1設(shè)計(jì)方法的發(fā)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：發(fā)展趨勢(shì)1設(shè)計(jì)方法的發(fā)展14二、課題任務(wù)、重點(diǎn)研究內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)途徑

課題任務(wù)設(shè)計(jì)步驟和途徑可能遇到問題和解決方案二、課題任務(wù)、重點(diǎn)研究內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)途徑課題任務(wù)設(shè)計(jì)步驟和途15課題任務(wù)1.在學(xué)習(xí)掌握三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理與設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)學(xué)會(huì)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部電磁關(guān)系的分析計(jì)算方法及其對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響。2.獨(dú)立完成兩套合格電磁設(shè)計(jì)方案的手工計(jì)算。3.對(duì)自己所設(shè)計(jì)的兩套電磁方案進(jìn)行分析、討論，對(duì)比其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的優(yōu)劣。4.利用Matlab進(jìn)行第一套方案的運(yùn)行特性的仿真，得到其工作特性。課題任務(wù)1.在學(xué)習(xí)掌握三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理與設(shè)計(jì)16課題任務(wù)主要技術(shù)指標(biāo)：Y160M-4，定子繞組1-△接法，B級(jí)絕緣，11kW，380V，50Hz結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)：D1＝260mm，Di2＝60mm技術(shù)指標(biāo)：ηn≥0.88，cosφ≥0.84，I*st≤7.0，T*st≥2.2，T*m≥2.2課題任務(wù)主要技術(shù)指標(biāo)：17設(shè)計(jì)步驟和途徑1第一套設(shè)計(jì)方案

基本上依照手算用《電機(jī)學(xué)》附錄“中小型三相感應(yīng)電機(jī)電磁計(jì)算程序”包括的項(xiàng)目逐條進(jìn)行計(jì)算。確定電機(jī)主要尺寸之后的電磁計(jì)算流程如右圖所示。然后將方案中計(jì)算得到的電機(jī)主要性能指標(biāo)與技術(shù)條件中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。有任意一項(xiàng)不符合技術(shù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，則方案需要返回相應(yīng)的步驟重新計(jì)算直到符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為止。最后繪制繞組展開圖。設(shè)計(jì)步驟和途徑1第一套設(shè)計(jì)方案基本上依照手算用182第二套設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)步驟和途徑

在第一套方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，在滿足技術(shù)指標(biāo)的情況下使電機(jī)的效率更高、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩更大、使用有效材料減少或損耗更小等。然后從電機(jī)的啟動(dòng)性能、運(yùn)行性能、制造經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性利用系數(shù)等方面對(duì)兩套方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較。3仿真分析利用MATLAB對(duì)第一套方案進(jìn)行仿真得到其運(yùn)行特性，得到其工作特性。2第二套設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)步驟和途徑在第一套方案的基19

可能遇到問題和解決方案1電磁校核計(jì)算

中小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序步驟較多，其中許多參數(shù)要根據(jù)書中圖表的數(shù)據(jù)選取，并且有幾個(gè)參數(shù)需要不斷的進(jìn)行迭代計(jì)算來符合要求，導(dǎo)致計(jì)算量很大。這時(shí)可以使用EXCEL表格編寫相應(yīng)的函數(shù)對(duì)計(jì)算過程重復(fù)量較大的部分進(jìn)行簡化。可能遇到問題和解決方案1電磁校核計(jì)算中小20

在完成計(jì)算程序后得到相應(yīng)的性能指標(biāo)，若性能指標(biāo)不符合技術(shù)指標(biāo)要求，可以使用一些調(diào)整措施來改善性能指標(biāo)。同時(shí)要注意不同性能指標(biāo)之間的互相影響，對(duì)于裕量較大的指標(biāo)可以損失部分裕量使其整體指標(biāo)滿足技術(shù)指標(biāo)要求?？赡苡龅絾栴}和解決方案2性能指標(biāo)有偏差在完成計(jì)算程序后得到相應(yīng)的性能指標(biāo)，若性能21

可能遇到問題和解決方案2性能指標(biāo)有偏差

可能遇到問題和解決方案2性能指標(biāo)有