毕业设计（论文）-窗式空调送风电机YSK306的设计.doc

毕 业 设 计 论 文题 目 窗式空调送风电机YSK306的设计 （院）系 电气与信息工程系 专业 电气工程及其自动化 班级 0002 学号 学生姓名 导师姓名 完成日期 湖南工程学院毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目： 窗式空调送风电机YSK30-6设计 姓名 陈章 系别 电气与信息工程 专业 电气工程及其自动化 班级 0002 学号 403 指导老师 顾飞跃 教研室主任 石安乐 一 基本任务及要求：1: 窗式空调送风电机YSK30-6设计：根椐电机体积与容量关系确定;定转子主要尺寸及冲片尺寸确定;定转子槽数确定;主绕组设计计算;参数计算;磁路计算;铁耗和机械耗计算;付绕组设计;起动点的性能计算;额定点的性能计算;结构设计（定子冲片、定子铁心、定子线圈展形图及接线原理图，定子、转子冲片、转子组件、总装图）. 2: 变频电路的选用;变频调速电机的应用前景;.电机性能满足JB4270-86标准。二 进度安排及完成时间： 3、3月7日-3月21日：毕业实习，撰写实习报告。 4、3月22日-4月30日：电机磁路设计，中期检查。 5、5月1日-6月15日：电机结构设计，撰写毕业设计说明书。 6、6月16日-6月20日：修改、装订毕业设计说明书。 7、6月20日-6月26日：毕业设计答辩。 1、2月16日：布置任务，下达设计任务书。 2、2月16日-3月6日：查阅资料，撰写文献综述，撰写开题报告。 前言这些年来，空调技术发展很，设计水平也有很大的提高。这应归结于大量的工程实践使我们有机会广泛、深入地迎接各种挑战，得到了锻炼；也归结于各种形式的国际交流，使我们能了解国外技术动态，于国外同行研讨共同的关心的课题回顾一下中国空调发展的历史。中国空调自80年代初起步开始就进入了后风扇时代，典型特征就是这个时期满足了消费者对温湿度调节的要求，空调的功能仅限制于制冷制热，技术含量低。自90年代中期以海尔为代表的具备多种健康技术的空调问世，标志着中国空调进入了纯空调时代，这个时代的最显著标志就是空调成为真正意义的空气调节器。不光调节空气的温度，对空气的舒适度也进行了调节，满足了消费者预防“空调病”的需求。随着世界空调技术的发展，进入2000年各国政府都对空调的能耗标准提出了要求，中国空调进入了超空调时代，其显著特点就是空调不仅仅是空调还要能满足节能环保的要求，时间很短，我们迎来了以网络信息代表的21世纪，作为家电产品的空调器必将随着步入e时代。 通过中国空调发展的后风扇时代、纯空调时代、超空调时代和即将来到的e时代回顾，可以看出科技创新势不可挡。高科技含量的空调产品必将取代市场上仅仅具备了制冷制热功能的低技术含量空调，未来空调将要朝着“四化”即健康化、节能环保化、人性化、网络化迈进目 录摘要IAbstractI第1章 绪论11.1 课题研究的目的和意义11.2 课题的发展现状和前景展望11.3 课题的主要内容和要求2第2章 窗式空调的电机设计32.1风扇电机的工作原理及特点32.2电容运转异步电动机的特点4 2.3电动机的设计5 2.3.1 定、转子冲片设计52.3.2 定子绕组设计62.3.3 工艺及结构设计62.3.4 材料的选用72.4单绕组异步电动机的双旋转磁场分析72.5 脉振磁势的分解82.6 椭圆形磁势9 2.7 正、负序感应电势 9第3章 窗式空调的噪声及控制113.1窗式空调噪声产生的机理11 3.1.1 窗式空调器的结构及工作原理11 3.1.2 窗式空调的主要声源113.2 窗式空调噪声的控制方法133.2.1气动噪声的控制133.2.2机械噪声的控制13第4章 电容运转电动机电磁方案设计154.1数据与技术要求154.2重要尺寸及冲片154.3主绕组设计174.4主相参数设计194.5磁路计算254.6铁耗和机械风摩耗的计算284.7副绕组设计294.8起动性能计算304.9运行性能计算324.10有效材料用量36第5章 经济技术和可行性分析37总结与体会38参考文献39致谢40窗式空调电机YSK306设计摘 要：根据空调风扇电机的特点和所设计电机容量的大小，采用比较成熟的设计程序，在设计过程中选择合理的设计参数，控制影响电机工作性能的气隙磁密、气隙值、气隙磁场椭圆率的大小，对空调的噪声采取了最大可能的控制。设计出的空调能满足市场的要求。关键词：单相电容运转异步电动机，气隙磁密。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 绪论1.1 课题的目的与意义：近年来，随着我国国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，空调器的使用已越来越普及，新品种越来越多，性能也越来越优良。由于空调器具有控温、控湿以及净化空气等功能，故它可为精密仪器、计算机等提供适宜的温，湿度工作条件，还可以为饭店、宾馆、医院、剧院、餐厅以及家庭居室创造舒适的生活环境。当然随着人们生活水平的更一步提高，我们对空调器的要求也越来越高，这就使得各个空调器厂家要为自己的空调器在性能、价格等各个方面加以改进。而能够达到这一目的的最重要的方法就是进一步的提高其空调器压缩机的工作性能。压缩机是空调器的制冷系统的心脏部件，为制冷剂的循环过程提供动力。也就是说压缩机的工作性能直接决定了整个空调器的工作性能。但是在空调器压缩机工作时，需要一个电力设备将电能转化为机械能来完成对气态制冷剂的压缩，而电动机就是一种将电能转化为机械能的电器设备。目前，单相电机在空调领域的大规模应用，使得我们对单相电机的性能有了更高的要求。由于中央空调的送风机处于中央空调的末端，直接对人们的生活产生影响，所以对其的能耗、安全、电磁兼容、噪声、功率因素、长期运行的稳定性等技术指标有特别的要求。还有最主要的是变频技术的单相电机上的应用，不但减少了电动机的频繁起动,使房间里的温度更加稳定,而且将会大量节省用电！电动机的种类很多，在空调器中用到的电动机可以是三相交流电动机、单相交流电动机、直流电动机、变频电动机等。而在上述电动机中应用最广泛的是单相鼠笼式异步电动机。从目前家用空调器压缩机用的单相电动机的功率来说，绝大多数的电动机按照其功率来分是属于中小型功率电动机。而我国人口众多，幅员辽阔，有着巨大的国内市场，因此投入大量人力、财力来进行中小功率电动机的研究与开发有着非常广阔的前景。目前用于家用空调器的电机主要是电容运转型（PSC）电动机，该类型单相电动机有较好的运行性能，其功率因数、效率、过负荷能力都比其它类型的单相电动机高，运行噪声也较小。但起动转矩较小，只适用起动负荷小的设备上，此类电动机不能频繁起动。考虑到这些方面的原因，我在课题的实际设计中就要解决有关方面的问题，这对此类电动机的开发和研究有重大的意义.1.2 课题发展现状和前景展望：专家感慨，近年来现代空调产业陷入“高头大马”误区，甚至在一些市场上还出现“空调论斤卖”的怪现象。许多企业一味地注重概念炒作，对产品制造随波逐流，追求“高大”路线，过分看重“个头”。许多表面上“身材”条件不错的空调，技术性能、节能健康等却没法与全新一代的“小个子”空调相比。而且，“高头大马”的空调占用房屋太大空间，不利于创造现代居室的宽敞氛围。小型化将成主流:专家在分析现代空调新趋势时指出，小巧、精致的紧凑型空调正在给大而笨重的传统空调带来挑战。在国内外空调质量标准体系中，衡量空调品质和功效高低的是技术含量、制热制冷量、噪音大小等，而不是它的体积、重量。紧凑型空调是新锐空调企业在追求技术创新差异化、工艺设计人性化、核心部件集成化的过程中掀起的行业新风。在产品开发上，高度集成国际著名品牌压缩机等先进元器件，应用能带来克菌、除尘、除臭功效的新技术，使空调的节能性、安全性、环保性更高。顾客购买空调的根本出发点是要享受舒适、健康的居室环境。紧凑型空调占用空间更小，极大地节省了空间成本，而它们简洁、雅丽、多样的流线型外观也适应了现代居室简约、时尚的潮流。专家预言，就像当年笨重的“大哥大”被现在小巧而功能强大的手机所淘汰，空调也因高新集成技术的成功应用开始变得小而精。1.3 课题主要内容和要求窗式空调送风电机YSK30-6设计：根椐电机体积与容量关系确定;定转子主要尺寸及冲片尺寸确定;定转子槽数确定;主绕组设计计算;参数计算;磁路计算;铁耗和机械耗计算;付绕组设计;起动点的性能计算;额定点的性能计算;结构设计（定子冲片、定子铁心、定子线圈展形图及接线原理图，定子、转子冲片、转子组件、总装图）.第2章 窗式空调的电机设计2.1风扇电机的工作原理及特点：风扇电机属于微型单相电容运转异步电动机，其大致工作原理和特点是：定子绕组由两相绕组（主绕组、副绕组）组成，两绕组相轴夹角为90度，副相外接电容。当两绕组接入电压时，由于电容接于副绕组，会使副绕组电流滞后主绕组电流90电角度，两相绕组产生的磁场合成椭圆磁场，转子即在磁场驱动下旋转。风扇电机中定子产生椭圆磁场，其效率明显低于产生圆形磁场的三相异步电机，其气隙中谐波较大，振动和噪音也较大。小功率电动机是一种在气隙磁场中通过电磁感应实现机电能量转换的电动机，由于其运行转速与电网频率之比不是恒定值，按国家标准规定，在不致引起误解或混淆的情况下，一般也可以称之为异步电动机。单相异步电动机只需要单相电源供电，使用方便，广泛应用于工业、农业和人民生活的各个领域，如用在洗衣机、电风扇、冰箱、空调器等家用电器，以及驱动水泵、鼓风机、碾米机、饲料粉碎机、切肉机和各种电动工具等，各种小功率电动机的容量范围与电机的起动性能（如起动性能、起动转矩等）和运行性能（如效率、功率因数等）有密切的关糸。例如，电容运转感应电动机的效率和功率因数较高，但它的起动转矩偏小，如欲加大起动转矩，有时可选用较大电容值的电容器，但这又会影响电机的运行性能和成本，故它的容量一般做得偏小。单相异步电动机与三相异步电动机的主要不同就在于它的不对称。三相对称电动机工作时内部是圆形旋转磁场。而单相异步电动机在一般情况下内部则是椭圆形磁场，仅在某一转速上满足条件时才是圆形磁场。一个内部是椭圆形磁场的电机是同样能工作的，只是它的性能要不及圆形磁场的好，对于一个椭圆形磁场，可看作是一个正序圆形磁场与一个负序圆形磁场共同在作用，当正序转矩大于负序转矩时便会向正向旋转，反之亦然。电容电动机是由定子上处于不同空间位置，并流着不同时间相位电流的主副绕组共同作用产生旋转磁场的，由这一旋转磁场作用就会使电机起动运行。对于仅有单绕组的单相异步电动机，定子上单绕组所产生的是脉振磁势，分解所得到的是正、负序幅值相等的旋转磁势。如果定子是静止的，则短路的转子定子产生效应相等的反作用，与定子合成后会产生正、负序相等的磁场（磁密）。这样，电机在n=0时所产生的正、负序转矩便也相等。即Tf=Tb。电机的起动转矩Tst=Tf-Tb=0。这就是说单绕组异步电机没有起动转矩，为了起动就需要配置副绕组，使电机能在n=0的条件下由定子绕组建立起椭圆而不是脉振的磁势。单绕组异步电机没有起动转矩，但是在转子起动以后，虽然定子仅有单绕组通电，电机却能产生驱动转矩，会使电机在单绕组下工作，这又是单绕组电机所独具的特点，因为当转子以某一转速旋转时，转子对顺它转向旋转的正序磁势间转差率较小，转子近乎开路，正序现在阻抗值大，转子正序电流较小，经转子反作用合成的正序旋转磁场较大，磁密及反电势均较大，正序转矩值也较大。 图2.1单绕组异步电动机的机械特性但是转子对逆序磁势来说则是短路的，要呈现出很强的去磁阻尼效应，这时逆序视在阻抗值较小，转子的逆序电流分量较大。由于转子的支磁，合成的逆序磁场的幅值将很小，磁密、反电势等也均小，所产生的逆序转矩如图2.1中曲线2所示也较小，正、负序转矩之差便是电机实际产生的转矩，如图2.1中曲线3所示，单绕组异步电动机的机械特性充分反映了这样一个性质，即电机没有起动转矩，但是如果能驱使转子转动，电机即可以在旋转方向产生驱动转矩，使它连续转动。依靠分相起动仅保留单绕组运行的异步电动机虽然电能指标不及电容电动机，但是结构却最简单，运行可靠，价钱便宜。适于将电机做得大些。 2.2电容运转异步电动机的特点：电容运转异电动机简称电容电动机它是在副相接以电容器与主相绕组并联于电网上的一种电动机，由于它的副绕组始终要通电。所以，它不需要起动继电器切除副回路。由于副绕组需长期运行，故副绕组与主绕组电密差不多，它的副绕组与电容器的选配，多是以工作时能有较好的性能指标为准则。副绕组串入电容器，考虑到长期工作的要求，应选用耐压较高的聚丙烯野心家器，容量较小，电容运转单相异步电动机的起动性能为如电容起动的单相电动机，它的起动转矩较低，起动电流也较大，电容电动机工作时，内部接迫害圆形磁场，因而效率与功率因数单绕组的异步电动机要高，且振动和噪音都比较低，因而房间空气调节器的电动机多数是用单相电容运转异步电动机，这种电动机不仅在起动时而且在运行时也是一个两相电机，所以运行时在气隙中可以产生较强的旋转磁场，提高了它的运行性能，因而它的功率因数、效率、过载能力都比电阻起动和电容起动单相电机要好得多。电容电动机最大的优点是：只需单相电源供电即可，因此，被广泛应用于各式家电器。如小功率的驱动装置中，在仅有单相电源供电的偏远地区，像林业、矿山的牵引、运输等动力设备也多采用电容电动机，甚至一些大功率电机如风力发电机，也是采用单相异步电动机。2.3 电动机的设计2.3.1定子、转子冲片设计 （1）定子冲片内径Di1及转子外径D2根据电磁设计理论，定子冲片内径Di1的设计不仅会影响定子的齿部与扼部的磁密大小，而且会影响电动机的效率。定子冲片内径Di1增大，会引起cos增加和效率下降；反之，会引起cos下降和提高。在定子内径Di1尺寸确定后，转子外径D2尺寸则根据定、转子气隙长度g和生产工艺要求而进行适当设计，即转子外径D2Di12g。在定子、转子冲片冲压时，在保证定子扼部等高的前提下，通常在定子冲片小槽外边缘处进行横切，作成不规则外形，以最大限度地利用硅钢片宽度，达到节省材料的目的。（2）定子、转子冲片槽形定子冲片槽形通常设计为半闭口梨形槽，半闭口梨形槽既可保证槽面积得到有效利用，又可保证槽绝缘在槽内弯曲程度较小，镶嵌绕组漆包线时槽绝缘也不易受到损伤。如果定子绕组各槽匝数按正弦规律原则分布，则前2槽匝数分布较多，槽满率较高，不利于机械自动下线。为满足机械自动下线，槽满率要求较低，一般将定子各槽面积设计为不等槽。为了提高电机效率，定子槽口尺寸可适当缩小些。为保证转子压铸铝时铝液不溢出，同时又保证转子旋转惯量的动平衡，通常将转子各槽设计成面积相等的对称闭口槽。（3）定子、转子槽数定子槽数Q1的选取要保证每极下槽数应为整数。转子槽数Q2与定子槽数Q1必须有适当的配合，如果配合不当，将会产生附加损耗和附加转矩，导致电动机效率降低、温升增高、振动和噪声增加。起动性能变坏等不良性能。我们将电动机定子、转子槽数设计为24槽/28槽、24槽/30槽两种配合，使用中均取得了较好的效果。2.3.2定子绕组设计电动机定子绕组结构为单层同心式绕组，绕组采用两相绕组分布即通常所说的运行绕组和起动绕组，这两相绕组在空间相距成90。的正交分布，分别起着不同的作用。根据设计需要，可选择多种电动机运行方式设计，在实际使用中电阻分相起动运行(RSIR)和电阻分相起动电容运行(RSCR)这两种电机运行方式应用比较普遍。对RSIR电机运行方式，由于起动绕组只在起动瞬间与运行绕组共同作用参与起动过程，然后就停止工作，因此可将起动绕组漆包线电流密度设计得高一些，线径和匝数少一些，一般将起动绕组和运行绕组有效匝数的比值设计在0409范围内比较适合；而RSCR电机运行方式由于运行电容与起动绕组串联在一起，起动绕组同时参与起动和运行过程，只能将起动绕组漆包线电流密度设计得低一些，否则漆包线容易被烧毁。一般来说起动绕组和运行绕组有效匝数的比值设计在0712范围内比较适合。电动机每相串联导体数Z1可以从气隙磁通密度Bg为依据来选取，气隙磁通密度Bg一般取059072T，而漆包线线径的选取要考虑到压缩机电机的效率、电流密度和槽满率受限制的影响。压缩机使用范围非常广，可应用在不同工况的制冷系统中，由于制冷工况不同，对压缩机的性能要求也不一样，在起动和运转过程中压缩机所受的负荷力矩也是不同的，为使压缩机能适应不同工况的制冷系统要求，对压缩机电机的设计是非常关键的。对于使用在低背压制冷工况系统的压缩机，在保证压缩机电机效率的前提下，一般设计要求有12倍以上的起动转矩倍数，25倍以上过载转矩倍数就可满足压缩机起动和运转工作要求；而对于使用在中、高背压工况制冷系统的压缩机，在保证压缩机电机效率的前提下，一般设计要求有18倍以上的起动转矩倍数，40倍以上过载转矩倍数才可保证压缩机起动和运转工作要求。2.3.3工艺及结构设计（1）定子冲片的叠压将定子冲片叠压成定子，通常有两种紧固方式：扣片连接和氩气焊接。氩气焊接能保证定子冲片叠压紧固，冲片间隙小，可减小由此产生的气流脉动噪声，国内采用较多的是氩气焊接紧固方式。（2）转子工艺电动机转子采用浇铸铝工艺，转子导条和端环的工艺设计也相当关键。端环尺寸在设计上同时要考虑到与压缩泵体之间有足够的电气间隙，以及端环电阻对电机性能的影响。转子导条设计通常倾斜115倍定子齿距，斜槽可消弱谐波附加力矩和由谐波产生的异常噪声。当然转子的制作工艺对转子质量有着较大的影响，如果制作工艺造成转子电阻大、转子导条出现细条、断条等质量缺陷将对电机起动运行性能影响非常大。（3）定子与转子间气隙电机定、转子间气隙长度g对电机的性能也有很大的影响，根据设计和生产工艺的需要，电机单边气隙通常控制在025030mm之间。为保证电机最佳起动运行性能特性，生产工艺上要尽量保证气隙圆周达到均匀一致，减小不均匀气隙造成的磁密脉动和异常噪声。（4）定、转子磁性中心对齐定、转子磁性中心应对齐，这样可有效利用硅钢片材料，同时使转子导条有效长度增加，在同等励磁电流的条件下，电磁力矩将增加，有利于压缩机的起动和运行。2.3.4材料选用由于制冷电动机处在密封、高温的压缩机机壳内，与制冷工质、冷冻油等化学物质直接接触，工作环境非常恶劣，因此对电机的聚酯绝缘带、槽绝缘、漆包线等材料性能要求非常高，不仅要求材料具有耐高温特性、化学稳定性，而且还应能经受周期性的振动和不规则运动的冲击作用。2.4单绕组异步电动机的双旋转磁场分析：当一台三相异步电动机在运行时，如果定子有一相线断开，例如图1-2中的开关K打开，若电动机轴上所带的负载不太大的话，则电机将继续运转，只不过此时的工作电流增大，电动机的温升提高，而且转速下降了，实际上这台电动机已经处于单运行了，此时，若切断电源，电动机将停止运转，若侍转子停转后，如仍使开关处于断开状态，再次接通电源后，电动机就不能重新启动，由此在可看出三相异步电动机在作单相运行时，机械特性较”软”效率较低，起动转矩为零等，异步电动机在单、三相运行时，性能差异的根本原因就在于两者气隙磁场的性质是不同的。 图2.4三相电机接线图2.5脉振磁势的分解：一个集中绕组通电后，在空间产生的是随时间脉振的矩形波磁势，分解后将有各奇次谐波分量存在，经适当设计绕组，便可消去高次谐波分量，仅余下基波分量。这样便是在空间以绕组轴线为对称成余弦分布，并随电流周期交变而脉振的磁势。假设t=0时，电流值为最大，则这个余弦分布的脉振磁势可写作：F=Fmcosxcost （2.1） 式中基波磁势幅值：Fm=0.9Kdp1N1I （2.2）这样一个在空间上不动，而幅值随时间脉振的波就是驻波，一个驻波可以看着是由两个幅值减半，方向相反的行波合成，即：F=F+F-就幅值上来看F+=F-=0.5Fm=0.5(0.9Kdp1N1I)随着时间的变化，任一时刻的脉振磁势都可以看着是由两个正序和负序旋转磁势所组成的，见图2.5 图2.5脉振磁势的合成和分解脉振磁势的分解，实际上是反映着时间变量向空间向量的转化，其中每一个旋转磁势者具有磁势幅值恒定，转速是频率所确定的同步转速的性质，即为圆形旋转磁势。它们与转子间的作用关糸将因与转子间有不同的转差率而不同。如以s代表正序磁势与转子间的转差率，则有 正序磁式的转差率 s=1-v （2.3） 负序磁式的转差率2-s=1+v (式中v=n/n1转子的相对转速) （2.4）每别把每个磁势磁势对转子的作用计算出来以后，再予迭加起来，便是一个脉振磁势与转子相作用的结果。这就是相对单绕组电机的脉振磁势，采取双旋转磁势的分析方法。单绕组产生的脉振磁势下是一对应于绕组中电流I的，同样，分解出来的每一个圆形旋转磁势也要对应于绕组中的一个电流分量。分别叫作等效的正、负序电流分量I+、I-。则： F+=0.9Kdp1N1I+ （2.5） F-=0.9Kdp1N1I- （2.6）即每个圆形旋转磁势是由绕组中的一半电流所产生，并随时间变化正、负序磁势在空间向着相反方向旋转。2.6椭圆形磁势：设电动机的定子铁心上放有两套绕组M和A，在空间上，它们轴间的夹角为电角度，分别对时间t作正弦变化的交流电流m和a，且设时间上a导前m一个角。仍取电动机气隙圆周空间坐标直线x=0与相轴A重合。合成磁势幅值的失端点轨迹是一个长轴为f+和f-幅值之和，短轴为f+和f-幅值之差的椭圆。这就是所谓的椭圆磁势，有时为了改善电机的性能，故意把电机设计成90；有时为了通用定子冲片，也会导致两相绕组相轴夹角90。在这些情况下，为获得圆形磁场，在相位上就必须考虑+=180这个条件了。总之，椭圆磁势可以分解为两个速率相等，转向相反而幅值不等的旋转磁势。当正、负序磁势大小相等时，就是脉振磁势，当负序磁势待于零时，就成了圆形磁势了。2.7正、负序感应电势：定子的正、负序磁势经与转子作用后要分别合成正、负序磁场、磁通。将在定、转子绕组上分别感应有电势，其效应就是迭加的，在电路上就是串联的。分析时是把多相鼠笼转子等效为具有主绕组匝数的对称两相转子。这样在定、转子绕组上将感应有相同的电势。现独立观察每个圆形磁势的作用，当转子开路时，所感应的电势如图2.7（a）所示 图2.7 脉振磁势的分解与合成对于图示规定的电势正方向，则有Ea=jI0Xa=Ua。 （公式2.7）实际转子为短路且旋转，转子对于正、负序磁势的效应，就表现为要以图2.7（b）所示电路影响着正序磁势。把励磁支路与转子支路合成后有两相正序（以及负序）的现在阻抗。这样正、负序感应电势可作： Ef=IfZf(2) （2.8） Eb=IfZb(2) (式中Zf(2)、Zb(2)两相对称电机的正、负序视在阻抗) （2.9）第3章 窗式空调的噪声和控制3.1窗式空调的噪声 空调器是一种人工调节气候的电器设备。它可自动调节室内的温度、湿度，给人们或精密设备创造一个舒适的生活环境或工作环境。因此，深受人们的青睐，其发展突飞猛进。目前已有窗式、分体式、壁挂式、柜式和中央空调等各种系列，待别是窗式空调更是面广量大。由于窗式空调与其他空调器相比，具有结构紧凑，用料省成本低、效率高以及制冷液不易泄漏等许多优点，唯独缺点是噪声稍高。噪声是评价空调器质量的一个重要指标。因为噪声会妨碍人们的正常交谈，影响人们的休息，降低工作效率，损伤听觉功能，甚至影响人体的健康。研究表明：从不影响人们晚间睡眠角度来讲，噪声不得大于30dB(A)；从不妨碍人们的休息来看，噪声不得大于40一45dB(A)。随着人们生活水平的提高，空调器作为一种高档的消费品，人们对其舒适性特提出更高的要求。因此，降低窗式空调器的噪声，就成为更加突出的问题。这对提高其产品质量，增强市场竞争能力，有着十分重要的意义。3.1.1窗式空调器噪声产生机理窗式空调器一般由制冷循环系统、风冷系统、电器控制系统，外箱等部分组成。制冷系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、毛细管等构件组成，并由连接管路将其组成一个密封的制冷循环系统。风冷系统由离心风扇、铀流风扇、风扇电机及风道组成。由一台单相异步电机同时带动两个风扇工作。电机转速可分“高”、“中”、“低”三档或“高”、“低”两档，以满足不同风量的要求。电路控制系统有温度控制器、热保护器及主控开关组成，以控制和保护空调器正常工作和多功能运行。外箱部分由箱体、底板及面板等一些金属薄壁件组成。窗式空调器开始工作时，来自蒸发器的低压制冷剂蒸气被压缩机吸入压缩成高压蒸气，排入冷凝器，通过铀流风扇的作用，与室外的空气进行交换而成为制冷剂液体。然后经过过滤器毛细管节流降压、降温后进入蒸发器蒸发，在离心风扇的作用下，与室内空气进行交换以达到调节室内温度的目的。3.1.2窗式空调器的主要声源从窗式空调器的结构、工作原理以及对它的测试分析可清楚看出，窗式空调器工作时产生的噪声主要由气动噪声、机械噪声及电磁噪声三大部分组成。(1)气动噪声气动噪声是宙式空调器的主要声源，约占整机噪声的6885，它是由空调器的离心风扇和轴流风扇产生，并经风道向外传播。气动噪声分宽带噪声和离散噪声两部分。宽带噪声在气动噪声中占有相当重要的地位。具体可分为进气亲流噪声、二次涡流噪声、尾缘涡流脱落噪声和边界层亲流噪声四部分，其发声机理如下：进气紊流噪声是由于叶轮前有热交换器或其他障碍物而引起进气亲流脉动而发出的一种宽带噪声。叶尖二次涡流噪声是由于叶片的压力面与吸力面之间存在压力差，使气体在叶尖端面与管壁之间的间隙区内，从压力面流向吸力面时从而形成叶尖二次涡流噪声。尾缘脱落噪声是叶片上的亲流附面层的旋涡达到叶片尾缘时便脱落下来，这种无规则的脱落造成气流干扰及环量变化，从而在叶片上产生尾缘脱落噪声。紊流边界层噪声是叶轮高速运转时，叶片及蜗壳表面紊流边界层的速度脉动引起叶片及蜗壳表面的压力脉动，从而引起较大的旋涡噪声。它与流体的枯度有关，枯度越大，紊流边界层的噪声也越大。离散噪声主要由旋转频率噪声，进气畸变和排气干涉三部分组成。旋转频率噪声是由叶轮上均匀分布的叶片打击周围气体介质，从而引起周围气体压力脉动而产生的噪声。进气畸变噪声是由于进气口存在支撑杆、弯头等障碍物或叶轮与进气口安装不同心导致进气畸变而产生的噪声。排气干涉噪声是由于叶轮排出的气流周期性地打击下游障碍物而产生的噪声。对于离心风扇就是排出的气流与蜗壳蜗舌的相互作用产生的噪声，它是离心风扇离散噪声的主要来源。(2)机械噪声机械噪声主要是由于机械结构振动而产生的声辐射，它也是窗式空调器噪声的重要来源，约占整机噪声的1222左右。引起机械结构产生振动的原因：主要有风扇电机系统回转不平衡而产生的振动；压缩机系统的振动以及由于压缩机质量欠佳，或压缩机下三只减振垫减振性能差、或压缩机下连接螺钉有偏斜等而引起冷凝输入铜管或散热输出铜管的“拍”振。这些振动如隔离不好还会传到底板、箱体等簿壁构件上，使其振动而产生噪声。此外还有制冷剂在管道中流动时的脉动和冲击而引起管道振动而产生的噪声、制冷剂在进入压缩机时，由于吸气阀(排气)不停地间歇开闭，使制冷剂在管道中产生压力脉动或冲击，从而使管道振动而产生噪声。(3)电磁噪声窗式空调器的电磁噪声主要由电机、电器元件产生的，它不是很大，约占空调器总噪声的5一10左右。3.2窗式空调器噪声的控制途径从上面对窗式空调器噪声产生机理的分析可知，要想降低空调器的噪声，必须抓住主要矛盾，针对其不同的声源，采取相应措施才能达到最佳效果。3.2.1气动噪声的控制气动噪声是窗式空调器的主要声源，为降低其噪声可采取以下措施：(1)在保证额定风量的情况下，充分利用窗式空调器的内部空间，改用大直径低转速的叶轮，并尽量做到风扇的吹吸面积与热交铁器的面积相等。因为气动噪声的声强与气流相对速度的六次方成正比，因此，采用增加叶轮的直径，降低叶轮的转速，是降低空调器噪声最简单而有效的方法。(2)对于轴流风扇，应选用倾斜或弯曲形叶片，因为采用倾斜或弯形叶片能有效控制轴流风扇的旋转频率噪声及尾缘涡流脱落噪声；采用减少叶尖与外环的间隙来降低叶尖二次涡流噪声。但间隙也不能过小，外环子叶片安装要同心，以免叶尖与外环磨擦而产生噪声；应尽量采用高效超薄型的冷凝器以及合理选用冷凝器与轴流风扇之间的距离来减少排气噪声以及通过冷凝器栅格的气流噪声。(3)对于离心风扇，可采用增大叶轮与蜗舌之间的距离以及增大蜗舌的曲率半径以减少叶轮后的不稳定流在蜗舌处的高振幅压力脉动，降低排气干涉噪声；采用增大蜗舌与叶片之间的倾角以产生声压的相位差，从而降低声辐射，可采用烟尘法改进蜗壳与出风道的形状，并进行吸声处理。这样它既能吸收离心叶轮的宽带噪声和离散噪声，同时又能抑制蜗壳的声共振，其降限量可达34dB(A)。 在离心叶轮上加装金属风罩，以改善叶轮叶道内的紊流特性、抑制叶片尾缘蜗流脱落。它既能降低紊流噪声又能减轻电机负荷，节省能源。如在KC一20z国产宙机的离心叶轮上加装钢丝直径为o3mm，网格尺寸为1515mm的外网罩，按国家标准在高冷工况下测试，可使该窗机噪声下降44dB(A)。如再加装钢丝直径为o4mm，网格尺寸为33mm的内网罩，在高冷工况下测试，使该宙机总噪声下降5dB(A)。可见在离心叶轮上加装金属网罩其降噪效果是十分显著的。但使用时必须注意，加装金属网罩对风量风压有一定影响，故被加装的窗机，其风量风压必须有一定的余量。3.2.2机械噪声的控制窗式空调器的机械噪声主要是振动引起的，因此要降低其噪声，首先要对振动进行控制或隔离。我们采用的办法是：对风扇电机系统进行严格的动平衡，在压缩机及风扇电机下加隔振垫。隔振垫必须进行优化设计，必须具有良好的减振性能；在窗式空调器冷凝管道上安装调谐阻尼器或采用节点阻尼支撑来抑制管道的“拍”振，对薄壁箱壳、冷凝隔板、散热隔板、顶板等薄壁金属构进行阻尼处理，以减少这些薄壁构件的声辐射。为减少费用，在粘贴阻尼材料之前，应先对其进行振动场和声场分析，然后在应变最大的地方粘贴阻尼材料。第4章 电容运转电动机电磁方案设计4.1数据与技术要求： （1） 电压： UN=220V（2） 相数： m=2（3） 频率： f=50Hz（4） 极数： p=6（5） 输出功率： PN=30W（6） 效率： 36%（7） 功率因数： cos0.82（8） 额定转速： n880rad/min（9） 噪声： 43dB（10） 起动转矩： 0.15N.M（11） 最大转矩： 0.504N.M（12） 绝缘等级： B级（13） 额定： 连续4.2重要尺寸及冲片（1） 定子外径： D1=12cm（2） 定子内径： Di1=6.8cm（3） 气隙： g=0.045cm（4） 转子外经： D2=6.71cm（5） 转子内经： Di2=1.2cm（6） 迭长： L1/L2=4.5/4.5(cm)（7） 定转子槽数： S1/S2=24/34（8） 定、转子槽形尺寸（单位：厘米）w10w11w13d10d11d14t1d10.230.4940.7710.10.151.0660.46231.7015w20w21w23d20d21d24t2d200.30.20.020.150.6730.27320.943（9） 极矩: p=Di1/p=6.8/6=3.560471674 (cm) （4.1）（10） 定子齿距: t1=Di1/S1=6.8/24=0.890117918(cm) （4.2）（11） 转子齿距: t2=D2/S2=6.71/34=0.620000255(cm) （4.3）（12） 定子齿宽： 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，大者为t1max,小者为t1min)（13） 转子齿宽：t2=