Y160M2三相异步电动机电磁设计

1、Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计及工艺分析摘要 IAbstract II第一章绪论 -4 -1.1工程背景 -4 -1.2该课题设计的主要内容 -4 -第二章三相异步电动机 -6 -2.1三相异步电动机结构 -6 -2.1.1 异步电动机的定子结构 -7 -2.1.2 异步电动机的转子结构 -8 -2.1.3 三相异步电动机接线图 -8 -2.2三相异步电动机工作原理 -9 -2.3三相异步电动机的机械特性和工作特性 -12 -第三章三相异步电机电磁设计 -14 -3.1主要尺寸和空气隙的确定 -14 -3.2定子绕组与铁芯设计 -14 -3.2.1定子绕组型式和节距的选择 -15

2、-3.2.2定子冲片的设计 -16 -3.3额定数据及主要尺寸 -17 -3.4磁路计算 -19 -3.5性能计算 -22 -3.5.1 工作性能计算 -22 -3.5.2 起动性能计算 -26 -第四章电机转动轴的工艺分析 -28 -4.1转动轴的加工工艺分析 -28 -4.2选择设备和加工工序 -30 -4.3 成品的最后工序 -31 -小结与致谢 -32 -参考文献 -33 -附 录 -34 -附录A:电动机电磁设计源程序 -34 -附录B:定转子冲片图 -44 -Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计及工艺分析Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计摘要:由丁本设计书是针对三相异

3、步电动机电磁系统进行的设计研究和工艺分 析，先简单的了解电机行业的发展状况再查阅一些三相异步电动机的相关文献， 然后通过阅读关丁三相电动机的相关论文，了解到三相异步电动机的一些相关 领域知识，同时针对性的了解Y2系列三相异步电动机，及其设计特点，参考具体文献进行电磁设计，深入具体研究Y2-160M1-2型号三相异步电动机，对其工艺优缺点进行具体分析。关键词：Y2-160M1-2 ;定转子；绕组分布；电磁设计I湖南工程学院应用技术学院毕业设计AbstractThis article mainly about electromagnetic design and calculation of mo

4、tor. First it determined the main dimensions related to the electromagnetic properties of the Y2-160M1-2 motor based on the parameters of dsign task and technical conditions. Then it selected the number of slots of stator and rotor and right slots. I not only used to draw size chart of stator, rotor

5、 and coil but also draw distribution of groove and winding. I calculated some basic amount such as the number of conductors in series per phase and slot fill factor. Then I selected the related materials. I have completed the electromagnetic calculations of this motor . Then I adjusted the parameter

6、s repeatedly. I did a lot of work to make its technical indicators meet the requirements of the mission statement. In the last I designed the motor that meet the requirements of the mission statement.Key Words: Y2-160M1-2, stator and rotor, winding distribution, electromagneticIIY2-160M1-2三相异步电动机电磁设

7、计及工艺分析第一章绪论1.1工程背景三相异步电动机具有结构简单，价格低廉，维修方便等优点，在电网的总负载中， 异步电动机的容量约占整个动力负载的 85%是目前工农业生产中使用最广泛的一种电 动机，可见其使用的广泛性和重要性1。此外，异步电动机还派生出了各种防护型式以 适应不同环境条件的需要，也具有较高的效率和较好的工作特性。异步电动机可分为鼠 笼式异步电动机和绕线式异步电动机，两者相比，鼠笼式异步电动机在运行、维护及成 本方面都比绕线式异步电动机更有优势。因此本设计对Y2-160M1-2电机进行了电磁设计计算。1.2该课题设计的主要内容1. 设计目标：设计出电机的主要性能指标，如起动转矩、最大

8、转矩、起动电流倍数、效率和功率 因数等要满足设计任务书的要求。在此基础上，部分性能指标最好有所改善。2. 设计的范围：包括根据相关技术手册确定与电机的电磁性能有关的主要尺寸、槽形及槽配合、绕 组型式和节距、线规和材料等，用 MATLAB程进行电磁计算，用 CADU出定、转子冲 片图及绕组分布图。3. 设计依据：(1) 类似电机的电磁设计资料。(2) 国家现行有关设计规程、技术手册，主要包括：实用电机设计计算手册(黄坚，郭中醒主编)Y2系列三相异步电动机技术条件(JB/T8680.1-1998)4. 本文的主要工作：(1) 三相鼠笼式异步电动机主要参数的确定根据设计任务书的要求，结合相关的技术手

9、册，确定出与电机电磁性能有关的主要 尺寸、槽形及槽配合、绕组型式及节距、线规和材料。(2) 电磁计算根据所确定出的主要参数，编程进行电磁计算，计算可分为四个模块，包括额定数 据及主要尺寸计算、磁路计算、参数计算和起动计算。在计算过程中需要反复调整相关参数,直到计算出的主要性能指标达到设计任务书的要求。(3) CAD画图本设计中使用CADB出定、转子冲片图，槽形尺寸图和定子绕组分布图-17 -第二章二相异步电动机2.1三相异步电动机结构电机的机组结构主要由磁路部分，电路部分以及机械三部组成，如图。磁路乂是由定子 铁心和转子铁心构成的。定子铁心是由0.35mm 0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片

10、叠压而成，减少了由丁交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽 口，用来嵌放定子绕圈用的。转子铁心用 0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作 用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路的一部分，一方面用来安放转子绕组。电路 部分是由定子绕组和转子绕组构成的。定子绕组三相绕组由三个彼此独立的绕组组成， 且每个绕组乂由若干线圈连接而成。线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。机械部分主 要是机座、端子、轴和轴承等组成。图2.1电机主要结构异步电动机根据转子的绕组的结构不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式异步 电动机的转子绕组本身自成闭合回路，整个转子形成一个坚实的整体，其结构简单牢固、

11、 运行可靠、价格便宜，应用最为广泛，小型异步电动机绝大部分届于这类。绕线式异步 电动机的结构比鼠笼式复杂，但启动性能较好，需要时还可以调节电动机的转速。三相 鼠笼式异步电动机的结构较为优越。2.1.1异步电动机的定子结构定子是用来产生旋转磁场的，主要由定子铁心、定子绕组和机座等部分组成。鼠笼 式和绕线式异步电动机的定子结构是完全一样的。(1) 定子铁心：异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分，由0.35mm0.5mm 厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，所 以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来 嵌放定子绕圈.(2)

12、定子绕组：是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相对 称电流时，就会产生旋转磁场。三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组乂由 若十线圈连接而成。每个绕组即为一相，每个绕组在空间相差120。电角度。线圈由绝缘 铜导线或绝缘铝导线绕制。中、小型三相电动机多采用圆漆包线，大、中型三相电动机的定子线圈则用较大截面的绝缘扁铜线或扁铝线绕制后，再按一定规律嵌入定子铁心槽内。定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上，首端分别标为U1, V1, W1 ,末端分别标为U2, V2, W2。这六个出线端在接线盒里的排歹U方式，可以接成星形或三角形连 接。(3) 机座是电动机的外壳和支架，它的作用

13、是固定和保护定子铁心、定子绕组并 支撑端盖，所以要求机座具有足够的机械强度和刚度，能承受运输和运行过程中的各种 作用力。中、小型异步电动机通常采用铸铁机座，定子铁心紧贴在机座的内壁，电动机 运行时铁心和绕组产生的热量主要通过机座表面散发到空气中去，因此，为了增加散热 面积，在机座表面装有散热片。对大型异步电动机，一般采用钢板焊接机座，此时为了 满足通风散热的要求，机座内表面与铁心隔开适当距离，以形成空腔，作为冷却空气的 通道。2.1.2异步电动机的转子结构转子是异步电动机的转动部分，它在定子绕组旋转磁场的作用下获得一定的转矩而 旋转，通过联轴器或皮带轮带动其他机械设备做功。转子由转子铁心、转子

14、绕组和转轴 等部分组成。(1) 转子铁心是用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定子铁心相同，一方面作 为电动机磁路的一部分，一方面用来安放转子绕组。(2) 转子绕组异步电动机的转子绕组分为绕线形与笼形两种，由此分为绕线转子异步电动机与笼形异步电动机。 绕线形绕组：与定子绕组一样也是一个三相绕组，一般接成星形，三相引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电路相连，这就有 可能在转子电路中申接电阻或电动势以改善电动机的运行性能。笼形绕组： 在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环(称为端环)把导条连接 起来，称为铜排转子。也可用铸铝的方法，把

15、转子导条和端环风扇叶片用铝液一次浇铸 而成，称为铸铝转子，100kW以下的异步电动机一般采用铸铝转子。2.1.3三相异步电动机接线图三相异步电机接线图：三相电动机的三相定子绕组每相绕组都有两个引出线头。一头叫做首端，另一头叫末端。规定第一相绕组首端用 D 1表示，末端用D 4表示；第二 相绕组首端用D2表示，末端用D5表示；第三相绕组首末端分别用 D3和D6来表示。这 六个引出线头 引入接线盒的接线柱上，接线柱相应地标出D1D6的标记，见图(1)。三相定子绕组的六根端头可将三相定子绕组接成星形或三角形，星形接法是将三相绕 组的末端并联起来，即将D4 D5 D6三个接线柱用铜片连结在一起，而将三

16、相绕组首端分别接入三相交流 电源，即将D1,D2,D3分别接入A、8 C相电源，如图 所示。 而三角形接法则是 将第一相绕组的首端D1与第三相绕组的末端D6相连接，再接入一 相电源；第二相绕组的 首端D2与第一相绕组的末端D4相连接，再接入第二相电源； 第三相绕组的首端D3与第 二相绕组的末端D5相连接，再接入第三相电源。即在接线 板上将接线柱D1和D6 D2和D4 D3和D5分别用铜片连接起来，再分别接入三相电源， 如图（3）所示。一台电 动机是接成星形还是接成三角形，应视厂家规定而进行，可以从 电动机铭牌上查到。三相 定子绕组的首末端是生产厂家事先设定好的，绝不可任意颠 倒，但可将三相绕组

17、的首末端一起颠倒，例如将三相绕组的末端 D4 D3 D6倒过来作 为首端，而将D1、D2、D3作为末端，但绝不可单独将一相绕组的首末端颠倒，否则将 产生接线错误。如果接线盒中发 生接线错误，或者绕组首末端弄错，轻则电动机不能 正常起动，长时间通电造成启动电流过 大，电动机发热严重，影响寿命，重则烧毁电 动机绕组，或造成电源短路。在承受相同电压及相同线径的绕组线圈中，星型接法比三角型接法每相匝数少根号3倍（1.732倍），功率也小根号3倍。成品电机的接法已固定为承受电压 380V, 一股不适 宜更改。只有三相电压级别与正常 380V不同时才改变接法，如三相电压 220V级别时， 原三相电压380

18、V星型接法改为三角型接法就能适用;如三相电压660V级别时，原三相电压380V三角型接法改为星型接法就能适用，其功率不变。一般小功率电机是星型接 法，大功率的是三角接法。额定电压下，应该使用三角形连接的电动机，如果改成星形 连接，则届丁降压运行，电动机功率减小，启动电流也减少。额定电压下，应该使用星 形连接的电动机，如果改成三角形连接，则届丁超压运行，是不允许的。大功率电机（三 角型接法）起动时的电流很大，为了减少起动电流对线路的冲击，一般采用降压起动， 原三角型接法运行改为星型接法起动就是其中一种方法，星型接法起动后转换回三角型接法运行。2.2三相异步电动机工作原理目前较常用的主要是交流电动

19、机，它可分为两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机 为例介绍其基本工作原理。下图2-2所示为一台三相笼型异步电动机的示意图。在定子铁心里嵌放着对称的三相 绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2转子槽内放有导条，导条两端用短路环短接起来，形成一 个笼型的闭合绕组。定子三相绕组可接成星形，也可以接成三角形。图2.2三相笼型异步电动机的示意图由旋转磁场理论分析可知，如果定子对称三相绕组被施以对称的三相电压，就有对称的三相电流流过，并且会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个磁场的转速n1称为同步转速，它与电网的频率fl及电机的

20、磁极对数p的关系为：n1=60 f1/p转向与三相绕组的排列以及三相电流的相序有关，图中uu V、Wf以顺时针方向排列，当定子绕组中通人LK V、Wff序的三相电流时，定子旋转磁场为顺时针转向。由丁 转子是静止的，转子与旋转磁场之间有相对运动，转子导体因切割定子磁场而产生感应 电动势，因转子绕组自身闭合，转子绕组内便有电流流通。转子有功电流与转子感应电 动势同相位，其方向可由”右手发电机定则”确定。载有有功分量电流的转子绕组在定子 旋转磁场作用下，将产生电磁力 F,其方向由"左手电动机定则"确定。电磁力对转轴形 成一个电磁转距，其作用方向与旋转磁场方向一致，拖着转子顺着旋转

21、磁场的旋转方向 旋转，将输入的电能变成旋转的机械能。如果电动机轴上带有机械负载，则机械负载随 着电动机的旋转而旋转，电动机对机械负载做了功。对称三相交流电流通入对称三相绕组时，便产生一个旋转磁场。下面选取各相电流 出现最大值的几个瞬间进行分析。当=0 °时，U相电流达到正最大值，电流从首端 U1流入，用 表示，从末端U2流 出，用表示；V相和W®电流均为负，因此电流均从绕组的末端流入，首端流出，故末端V2和W2应填上，首端V1和W1应填上。，合成磁场的轴线正好位于 U相绕组的 轴线上。当=120°时，V相电流为正的最大值，因此 V相电流从首端V1流入，用 表示，从

22、 末端V2流出，用。表示。U相和 叫目电流均为负，则U1和W1端为流出电流，用CD表示， 而U2和W2为流入电流，用表示，此时合成磁场的轴线正好位于 V相绕组的轴线上，磁 场方向已从=0 °时的位置沿逆时针方向旋转了 120°。当=240 和=360 时，合成磁场的位置。当 =360 时，合成磁场的轴线正好位 于U相绕组的轴线上，磁场方向从起始位置逆时针方向旋转了360。，即电流变化一个周期，合成磁场旋转一周。由此可见，对称三相交流电流通入对称三相绕组所形成的磁场是一个旋转磁场。旋 转的方向从 "VtW正好和电流出现正的最大值顺序相同，即由电流超前相转向电流 滞后

23、相。如果三相绕组通入负序电流，贝U电流出现正的最大值的顺序是"WV。通过图解法分析可知，旋转磁场的旋转方向也为 LHV。综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原则是：(1) 三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场，其转速为异步转速，且1= f/p式中：f为电源频率，单位为Hz; p为电机极对数。(2) 转子导体切割旋转磁场产生感应电动势和电流。(3) 转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转矩，驱使电动机转子转动，其转速(n)小于同步转速(1)。异步电动机的转速不可能达到定子旋转磁场的 转速，即同步转速，因为如果到达同步转速，则转子导体与旋转磁场之间没有相对运

24、动， 随之在转子导体中不能感应出电势和电流，也就不能产生推动转子的电磁力。因此，异 步电动机的转速总是低于同步转速，即两种转速之间总是存在差异，异步电动机因此而 得名。乂因为异步电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以乂称为感应电动机。(4) 异步电动机的旋转方向始终与旋转磁场的旋转方向一致，而旋转磁场的方向 乂取决丁异步电动机的三相电流相序，因此，三相异步电动机的转向与电流的相序一致 要改变转向，只要改变电流的相序即可，即任意对调电动机的两根电源线，便可使电动 机反转。综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原理是：(1) 三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场。(2) 转子导

25、体切割旋转磁场感应电动势和电流；(3) 转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，驱使电动机 转子转动。2.3三相异步电动机的机械特性和工作特性1. 三相异步电动机的机械特性：三相异步电动机的机械特性是指电动机转速n与电磁转矩M之间的函数关系，即n=f(M) o三相异步电动机的机械特性有不同的表达形式，如物理表达式、参数表达式和 实用表达式。本文中仅介绍参数表达式。三相异步电动机的电磁功率为(1)所以，电磁转矩为Pm“1111'2(2)三相异步电动机近似等值电路如下:图2.3等效电路图由图可知:(12)(Xi X2)(3)2"(4)由式(2)、(3)、(4)得出

26、:22,r2 、 2,，、(5)(1 )(X1 X2)式(5)即为三相异步电动机机械特性的参数表达式2. 三相异步电动机的工作特性：三相异步电动机的工作特性是指在电动机的定子侧加额定电压，电压的频率乂为额 定值时，电动机的转速n、定子电流11、功率因数coS1、电磁转矩T、效率7等与输出 功率P2的关系。即：L1=Uj、f 1=f n 时，n, I 1, coS1, T, y =f(P 2).(1) 效率特性听=f(P2):听=；=1-，电机空载时,此=0, 7 =0,随着输出功率P2的增加，效率7也增加，当铁损耗与机械损耗之和等丁定、转子铜损耗之和时，电动机的效率达到最大。 但当负载继续增大

27、时，效率反而降低。一般来说，电动机的容量越大，效率越高。(2) 功率因数特性cos中1 = f(R)：电动机运行时必须吸取滞后无功功率，其功率因数总小丁 1。空载时，功率因数很低，不超过 0.2。当负载增大时，定子电流中的有功 电流增加，使功率因数提高，额定负载时最高，如负载再增大，功率因数乂反而减少。(3) 定子电流特性l1=f(P2):空载时，转子电流I2差不多为零，定子电流等丁励磁电流I。，随着负载的增加，转速下降，转子电流增大，定子电流也增大。(4) 电磁转矩特性T=f(P 2):空载时，电磁转矩T=T)0随着负载增大，P2增大，但 由丁机械角速度Q变化不大，电磁转矩T随P2的变化近似

28、为一条直线。(5) 转速特性n=f(P 2):空载时，转速n接近n1,随着负载的增加，转速n略微降低， 随着输出功率P2的增加，转子转速n下降，转差率s增大。第二章 二相异步电机电磁设计3.1主要尺寸和空气隙的确定根据电机额定功率pe和转速m,充分考虑本次设计改进条件下，选择电磁负荷A和B&值后，可得112|5.48Ks（1-；l） 10、Dil l . = = KKwi cos AB Mi其中n和cos中可根据设计任务规定数值选取；（1f） 一般为0.850.95,功率大 者和极数少者用较大值。Ks一股为1.401.52, Kw1根据选定的绕组型式和节矩算得。选择适当入和适当的 由，

29、令 由=a，近似认为魅犯代入式中得D1D1-22_2_23Dill . = a DD1 = a D1 = KD1 =3京算得D1后，根据标准直径进行调整，然后根据 Dn =aD1确定Dn ,再以下式求得16以上是我们研究了确定主要尺寸所考虑的有关因素及对电机性能和经济性的影响， 为设计选择尺寸及分析调整方案提供理论依据。但在生产实际中，由丁中小型异步电动 机已经积累了丰富的实践经验，一般不这样计算，通常采用比较的方法，即根据所设计 电机的具体条件，参照已生产的同类型相近规格电机的尺寸，直接初选定子铁心内径、 外径和长度。在三相异步电机的设计中，正确选择空气隙的大小是非常重要的，它对电机的性能

30、影响很大。为了减少磁化电流以改善功率因数，应该使气隙尽量少些，但是气隙不能太 小，气隙过小使电机的制造和运行都增加了困难，而且使某些电气性能变坏。3.2定子绕组与铁芯设计定子绕组是由多个线圈联接而成的。每个线圈（也叫做元件）都由导线绕成。元件边嵌在铁心槽内，出线头留在端部。把一相所有元件的出线头按一定规律联接起来就得 到定子的一个相绕组，每个相绕组的联接及排列都相同，只是在空间上依次相差120度电角度。3.2.1定子绕组型式和节距的选择(1) 单层绕组优点：槽内无层问绝缘，槽利用率高； 同槽内导线同相，不会发生相问击穿； 线圈总数比双层少一半，嵌线方便。缺点： 不易做成短距，磁势波形较双层为差

31、；电机导线粗时，绕组嵌放和端部整形较困难。(2) 双层绕组适用丁功率较大的感应电动机优点： 可选择有利的节距以改善磁势、电势波形，使电机电气性能好； 端部排列方便； 线圈尺寸相同，便丁制造。缺点：绝缘材料多，嵌线麻烦(3) 单双层绕组和Y-混合绕组1. 单双层绕组：短距时，某些槽内上下层导体届丁同一相，而某些槽内上下层届丁不同相。把届丁同相上下层导体合起来，用单层绕组代替，而 不同相的仍保持原来的双层，按同心式绕组端部形状将端部连接 起来。2. Y- 混合绕组：把普通 600相带三相绕组分成两套三相绕组；其空间相位30°电角度，一套Y, 一套;电流在时间相位上互差300 因为此电机功

32、率较大，故选择双层绕组。(4) 绕组节距的选择5y = 一丁 削弱5、7次谐波6(5) 每相申联导体数、每槽导体数计算线负荷a mN：、，A =-Di1_ I KW1 coscosDi1A=380。N大小影响A、B&数值。N。J ,Af , B cos? I, Tmax f , Tst f , Ist f。Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计及工艺分析设计时常通过改动N中来取得若干不同设计方案进行优化。每槽导体数:NsimeN中单层Z1|双层:Ni:Ni=NsiNsi一 2=Ni = N：i每相串联匝数-i19 -(6) 电流密度的选择及线规、并绕根数和并联支路数的确定电密：人节

33、省材料，降低成本J. 一 £ p t » t At t寿命和可昴性降低大、中、小型铜线电机：J =(4 i066.5 i06)A/m2对大型电机：参考极距t的大小来选择AJi (热负荷)Ji=5x i06线规：入=| -定子额定相电流aiNtJiNti -导线并绕根数a 一一并联支路数ACi=0.0i4并联支路数：双层：条件2=整数，aimax=2paai=i3.2.2定子冲片的设计(D槽形：半闭口槽(梨形槽、梯形槽)半开口槽 开口槽为了便丁嵌线故选取开口槽。(2)槽满率： 导线有规则排列所占的面积与槽有效面积之比SfNtiNsi d2Aefi00%Y2-160M1-2三相

34、异步电动机电磁设计及工艺分析-24 -2 r21bii2(hs-h)2二212(双层)A =Ai(2hs +ur21 +2r21 +b11)(3) 槽形尺寸的确定考虑因素：槽满率Sf； 齿部和钥部磁密要适当； 齿部有足够机械强度，轴部有足够刚度; 槽形尺寸深宽比对电机参数的影响。由于是开口槽所以槽口宽 13.7,槽口高0.7,槽高72,槽宽13.7.3.3额定数据及主要尺寸输出功率Pn=11kw相电压因为该电机为接法，所以相电压 Un° = 380V。功电流IKW = R 10 = 30 103 = 26.316(A)3Un：,3 380效率标准值=0.913。 功率因数标准值cos

35、中'=0.86极数对数p = 2。(7) 频率 f =50Hz。(8) 定、转子槽数Z2 =38。定子槽数乙=48 ,转子槽数(9) 定、转子每极槽数定子每极槽数：Zp1Z12p48=一 =12转子每极槽数:Zp2Z22p38= 19/2(10) 定、转子冲片尺寸8= 0.7mm,转子夕卜径定子外径 D1=327mm，定子内径 D, = 210mm ,气隙长度D2 =208.6mm,转子内径 Di2 =75mm。定子槽形尺寸(见附录C):b01 = 0.38mm , 0 =1mm , bS1 = 6.3mm, R=4.5mm , h21=215mm , Zs1 = 30°。转

36、子槽形尺寸：b02=1.5mm , b|2=3.5mm, b22=4.8mm, b32=2.4mm, h02 = 0.8mm ,。2 = 12.2mm ,h22 = 22.6mm , Zs2 =30°。(11) 极距二 Di12p二 210 =164.85mm4(12)定、转子齿距定子齿距：转子齿距：r Di1 二 210t1 = = = 13.74mm乙 48t2二 D2二 208.6Z2 一 38=17.24mm(13) 绕组节距 y =111=10(14) 每相申联导体数Nsi Zi3a26 483 2= 208其中，每槽导体数Nsi=2k每圈匝数=2号3 = 26 ;并联支路

37、数a, =2(15) 绕组线规根据经验，一般按类比法选取线规，本文中选取的线规为3-中1.108mm。绝缘后直径 d=1.27mm截面积 A1 =1.108(mm)2。(16) 槽满率槽面积： _2. _22R+bs1tR245+63兀 乂45_6 2A =2hs _h 苛=2521.5-2 =181 10 m2其中，槽楔高度按文献6中表2-7选取，取h= 0.2cm。对丁双层叠绕组，槽绝缘所占面积为：A =4、(2hs + ：R+2R + bs1 )=0.3乂(2乂21.5 + 霓 K4.5 + 2x4.5 + 6.3) = 21.73x10Mm2其中，槽绝缘厚度按表文献6中2-7查取。槽有

38、效面积：1 A =(181-21.73)x10 站=159.27"0端2槽满率：Q Ni1 Ns1 d23 26 (1.27 10项)2 -Q0/=79%1159.27 10”其中，导体并饶根数Nt1 =3 ;导体绝缘后外径d =1.27 mm。(17) 铁芯长铁芯有效长：Lef =lt 2 =19.5 2 0.7 = 209mm净铁芯长：LFe=KFe lt=0.95 19.5=185.25mm其中，铁芯叠压系数取KFe =0.95。(18) 每相有效申联导体数N Kp1 =208 0.9251 = 192其中，绕组系数Kdp的计算详见附录 B中(1)。3.4磁路计算(1) 每极磁

39、通K e Un4KNm Kdp1 f N1设负载电势系数初值Ke =0.931, Ks =1.183，参考资料得Km = 1.095，贝U每极磁通 为：= 0.01625Wb353.784 1.095 0.9577 50 104(2) 齿部截面积定子齿截面积：A1 =孔 lt b Z1 =0.95K0.195x0.00727x12m2 =16161x106m2 I I Fe I I I p I转子齿截面积：A2 =KFe lt b'2 ZP2 =0.95 0.195 0.009282 9.5m2 =16335.2 10'm2A2 =KFe lt n2 ZP2 =0.95x0.1

40、95x0.012039x9.5m2 =21187.1x106m21/3其中，加为定子齿部计算宽度；b'2、b'2为转子齿部计算宽度，一般取靠近齿最狭小的 处的宽度。(3) 轴部截面积定子轴部截面积：A =KFe lt hj1 =0.95 0.195 33 10m2=6113 1°'m2转子钥部截面积：Aj2 =KFe lt *2 =0.95 0.195 31.2 10m2 =5780 10°m2(4) 空气隙截面积A = lef =0.16485 0.209m2 = 34453 10”m2(5) 波幅系数从这里开始进行饱和系数计算，一般需要进行多次的

41、循环。这里先假设饱和系数Ks 5268，对应的波幅系数Fs =1.427。(6) 定 子齿磁密0.01679Bn =Fs =1.4598-6 =1.5167TA116161 10(7) 转子齿磁密Bt2 =Fs 二二1.4598 -1.5005TA221187.1 10:-J0.01679A2Fs r =1.45986 =1.1569T-21187 10(8) 定子钥磁密Bj1Bj2伞0.01679=0.56=1.3734!2Aj16113 10(9) 转子钥磁密八 0.01679,=0.56 = 1.4525T2Aj25789 10(10) 空气隙磁密Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设

42、计及工艺分析0.01679 B$.,= Fs 厂=1.4598 商=0.7115T(11) 各部分磁路的磁场强度根据计算出的各部分磁密，按照磁化曲线可查出各部分磁场强度如下：Hi1=21.9A/cm , H；2 =20.1A/cm, Ht； =5.792A/cm , Hj1 = 11.42A/cm , Hj2 = 15.66A/cm。(12) 有效空气隙长度33、ef= J =1.254 0.7 10 = 0.878 10 m其中气隙系数K&计算详见附录B中(3) o(13) 定、转子齿部磁压降 定子齿部磁压降：R =九 L1 =14.5 10' 23 10%=33.35A转子

43、齿部磁压降：Fi2 =Hi2 L2 Hi2 Li2 =32.86A其中，定、转子齿部磁路计算高度 Li1、Li2和Li2的计算详见附录B中(4)。(14) 定、转子钥部磁压降定子钥部磁压降：Fj1 =$1 Hj1 Lj0.523 11.42 115 10“A = 68.686A转子轴部所需安匝数：-.1Fj2 =Cj2 Hj2 Lj2 =0.348 15.66 41.7 10 A = 22.7317A其中，定、转子轴部磁路计算长度Lj1和Lj2的计算详见附录B中(5);定、转子钥部磁路 长度校正系数Cj1、Cj2按文献6中图2-15查取。(15) 空气隙磁压降F = K B = 1.254 0

44、.7115 0.7 10A = 497Au°0.4 二 10(16) 饱和系数C F A Fi2497 50.37 37.6119 ,Ks = = =1.1F、.497'由丁上述计算出的饱和系数值与假设值较为接近，即满足 -s <0.01,故可以Ks继续计算，否则必须返回重新计算直至满足要求(17) 每极磁势F。= F. F1 - Fi2 Fj1 Fj2 =497 50.37 37.612 68.686 22.732 = 676.399A1-26 -(18)(19)(20)满载磁化电流2 p F2 2 676.3996I = p 0 =±±_ 533

45、 a - 10415Am 0.9 m1 N1 Kdp1 0.9 3 104 0.9251满载磁化电流标幺值励磁电抗标幺值*ImImI KW10.415 = 0.3957826.316*mS*Im1 =2.527 0.39578Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计及工艺分析-57 -(21)(22)*Xci(23)定子槽漏抗标幺值*2m1 p It 3 cXs1 = CZ1 Kdp1 lef定子谐波漏抗标幺值m1ESc二 2/2 cx-ef Kdp1 Ks定子端部漏抗标幺值(24)(25)(26)(27)0.57 . 3 "12*Xe12lef Kdp12 3 2 0.195 1

46、.0812 八 p Cx = 0.29468CX48 0.92512 0.2093 0.16485 0.00592 八 八 “一s -232Cx = 0.33542Cx二 0.878 100.9251 1.177-5 八0.57 0.16485 (3 -1)Cx=2 6 Cx=0.3940Cx0.209 0.92512定子漏抗标幺值* * *X；：1 =Xs1 X；：1转子,曹漏抗标幺(62m1 p lt & -2 3 2 0.195 4.3824 八 tCx = Cx=1.2912Cx38 0.209_ _ _ _ _ _XE1 =(0.2947 0.3354 0.3940) Cx

47、=0.054165*Xs2Z2转子谐波漏抗标幺值* m1芝 RX 2 =cx兀 °ef Ks转子端部漏抗标幺值x*0.757 DrE2 一 lef 2pef23 O.16485 ?007Cx= 0.33942Cxr:2 0.878 101.177其中，转子导条长度Lb =L ;端环直径D转子斜槽漏抗标幺值xSk =0.5 学.t2转子漏抗标幺值(28)(29)(30)(31)(32)(33)八 0.757 0.160 ,CxCx =0.14488Cx0.209 4R =D21.5灯=18.51.5><3.6 = 13.1(cm)。*0.0173124X 应=0.5乂 ,I

48、 0.01724 )0.33942Cx =0.17114Cx* _X =Xs2 +X 厚 +Xe2 +Xsk =1.94664Cx = 0.10296定、转子总漏抗标幺值* * *X,； = Xc1 X；2 =0.054165 0.10296 = 0.1571227定子绕组直流电阻24Nt1 Ac1。定子相电阻标幺值*R1有效材料用量Ab 子铜的重量：0.0217 10 2 104 0.42780.29045 13.324 10° 2=R里Un：.：0.29045 26.316 =0.0201145380'Gcu =C lc Nsi Zi Aci Nti «cu=

49、1.05 0.4278 26 48 3.324 10 8.9 103=16.584kg其中，C为考虑导线和引线质量的系数，漆包圆铜线C=1.05； P切=8.9乂 10kg / m2为 铜的密度。硅钢片的重量：Ge =KFe l (D 、)2 晶=0.95 0.195 (0.327 7)2 7.8 1。'=161.19kg(34)转子电阻导条电阻： ，一 - 2 0.0434 101.04 0.24 4 3 (104 0.9251)Rr =6= 0.25524-124.06 1038端环电阻：0.0434 10 右 0.16 4 3 (104 0.9251)2= 0.046456&qu

50、ot;Rr =232 二 2660.628 10其中，Pw =0.0410Q m ;对丁铸铝转子 心=1.04。导条电阻标幺值：rR =& .应 =0.25524 26.316 =0.01768Un.：,380端环电阻标幺值：* IKW26.316rr = r . =0.046456 = 0.00322Un：.：，380转子电阻标幺值：* * *R2 =R Rr =0.01768 0.00322 = 0.0208973.5性能计算在主要尺寸、气隙以及定转子绕组和铁心设计好以后，就要进行工作性能的计 算和起动性能的计算，以便与设计任务书或技术任务书或技术条件中规定的性能指 标相比较，在此

51、基础上对前面的设计进行必要的调整。多速绕组大多具有不规则的绕组排列，因此产生远较普通单绕组为多的谐波， 从而影响电机的起动、振动、噪声、温声等性能，绕组的设计需兼顾几个速度下的 性能要求，并根据电机的工作状态，是接近包功率还是包转矩来决定各个转矩下的 输出，因此，工作性能的计算和起动性能的计算尤为重要。3.5.1工作性能计算(1) 满载电流有功分量标幺值从这里开始进行效率的计算，一般需要进行多次的循环。这里先假定效率初值" = 0.92, WJI = =1.08696满载电抗电流标幺值*21 X =二如 x |1P0.92,、，* .* 27=1.02144x0.15712x 1.0

52、86962 k 一1) 1 +($，Xq 1仲)-1 + (1.02144 x 0.15712x 1.08696 f = 0.19538*其中，% =1 +漫=1 + °.054165 = 1.02144。Xms2.5267(3) 满载电流无功分量标幺值_* _* _* _ _ _ _ _ _ . . _"=Im IX =0.39578 0.19538=0.59116(4) 满载电势系数_ _ _* * _* . _ _ _ _ _ . . _ _ _ . _ _ _ . . _Ke =1 - 1仲 R I1 q X、t )=1 - 1.08696 0.0201145 0.

53、59116 0.054165 )=0.59116 空载电势系数_ _ 一 * _ * 一 _ _ _ _ 一_ _KE0 =1-Im X 一1 =1-0.39578 0.054165=0.9786空载定子齿磁密B10KE0KeB10.97861.5167 =1.5687T0.9461空载转子齿磁密(8)B20''B i20空裁定子轴磁密Bj10E0K?KE0KeB20.9786 1.5005 = 1.5520T0.9461i2' 二 °9786 1.1569 =1.1966T 0.9461KE0KeBj10.9786-1.3734 =1.4206T0.9461空载转子轴磁密Bj20KE0Kej20.97861.4525 =1.5024T0.9461(10)空载气隙磁密0.9786 B = 0.7115 =0.7359T'0.9461根据上述计算出的各部分空载磁密，按照热轧硅钢片 部分磁路所对应的磁场强度，然后继续进