Y160M2三相异步电动机电磁设计要点

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 -1

2、5-3.2.2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：由于本设计书是针对三相

3、异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， 然后通过阅读关于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，同时针对性的了解丫2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，深入具体研究丫2-160M1-2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 nu mber of con ductors 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 paramet

6、ers repeatedly. I did a lot of work to make its tech nical in dicators meet the requireme nts of the missi on stateme nt. I n the last I desig ned the motor that meet the requireme nts of the mission statement.Key Words: Y2-160M1-2, stator and rotor, winding distribution, electromagnetic#Y2-160M1-2三

7、相异步电动机电磁设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 。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

8、起动转矩、最大转矩、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 CAD画出定、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，

9、结合相关的技术手册，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CAD画出定、转子冲片图，槽形尺寸图和定子绕组分布图-13 -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。磁路又是由定子 铁心和转子铁心构成的。定子铁心是由0.35m叶0.5mm厚表面涂有绝

10、缘漆的薄硅钢片叠压而成，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， 且每个绕组又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。散热筋吊环转轴定子铁心宦子绕组风射 轴承盖端盖接线盒机座图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

11、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、 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属于这类。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0.35m m0.5mm 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

12、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) 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，且每个绕组又由 若干线圈连接而成。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列方式，可以

13、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

14、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 可能在转子电路中串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（

15、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

16、联起来，即将D4 D5 D6三个接线柱用铜片连结在一起，而将三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 B 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

17、末端是生产厂家事先设定好的，绝不可任意颠 倒，但可将三相绕组的首末端一起颠倒，例如将三相绕组的末端 D4 D5 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, 般不适 宜更改。只有三相电压级别与正常 380V不同时才改

18、变接法，如三相电压 220V级别时， 原三相电压380V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，则属于降压运行，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，则属于超压运行，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

19、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。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

20、与电网的频率fl及电机的磁极对数p的关系为：n仁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U V、W相以顺时针方向排列，当定子绕组中通人 U V、W相序的三相电流时，定子旋转磁场为顺时针转向。由于 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，拖着转子顺着旋转磁场的旋转

21、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，贝U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相电流均为负，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 末端V2流出，用。表示。U相和W相电流均

22、为负,则U1和W1端为流出电流，用。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UV-W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 滞后相。如果三相绕组通入负序电流，贝皿流出现正的最大值的顺序是U- W V。通过图

23、解法分析可知，旋转磁场的旋转方向也为 I V V。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，

24、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。又因为异步电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。（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 又取决于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

25、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）。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=m 1122r2s(1)所以，电磁转矩为P M1Jim1I 12s(2)三相异步电动机近似等值电路如下:Hr5 u图2.3 等效电路图由图可知:Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计及工艺分析P2Ui2 二 f1P(3)(4)由式(2)、(3)、(4)得出:2 二 fimi

26、p lr 222(5)(A -) (Xi X2)2s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，电压的频率又为额 定值时，电动机的转速 n定子电流li、功率因数cos1、电磁转矩T、效率n等与输出 功率P2的关系。即：U=UN、fi=fN 时，n, Ii, cos, T, n =f(P 2).(i) 效率特性二f&):=P2 = i，电机空载时，F2=0, n =0,随着输出功率P2的增加，效率nP R+送 p也增加，当铁损耗与机械损耗之和等于定、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 i =f(P2):电动机运行时必须吸取滞后无功功率，其功率 因数总小于i。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，功率因数又反而减少。(3) 定子电流特性li=f(P2):空载时，转子电流I2差不多为零，定子电流等于励磁 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 由于机械角速度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ni，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11Diil,5.48L) 10 =K(4.14)Kw1 cos AB n1其中 和cos可根据设计任务规定数值选取；（1-；L） 一般为0.850.95,功率大者和极数少者用较大值。Ks 一般为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豈，令豈壬近似认为1 弋入式

29、中得2.2223Dii 丨= a Di “Di = a，Di K(4.15)算得D1后，根据标准直径进行调整，然后根据 Dh =aD1确定Dh，再以下式求得LKl 2（4.16）Dil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，由于中小型异步电动 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 影响很大。为了减少磁化

30、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：槽内无层间绝缘，槽利用率高； 同槽内导线同相，不会发生相间击穿； 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；电机导线粗时，绕组嵌放

31、和端部整形较困难。(2) 双层绕组适用于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，便于制造。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属于同一相，而某些槽内上下层属于不同相。把属于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 60相带三相绕组分成两套三相绕组；其空间相位30电角度，一套丫，一套4;电流在时间相位上互差30 因为此电机功率较大，故选择双层绕组。(4) 绕组节距

32、的选择5y二- 削弱5、7次谐波6(5) 每相串联导体数、每槽导体数计算线负荷K1nco Di1AN ；1-g I KW=380。A = mN1hDi1 I KWcos ：N：.：1大小影响A、B.数值。N：1 J，A T，B、7, cos：7, Tmax T，Tst t，I st to-17 -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 ：彳来取得若干不同设计方案进行优化。每槽导体数:simai N /i单层si双层si=N N：1每相串联匝数(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：. 代节省材料，降低成本Ji 二丿1 Ipt寿命和可靠性降低

33、大、中、小型铜线电机：Jj =(4 106 6.5 106)A/m2对大型电机：参考极距的大小来选择AJi (热负荷)Ji=5X i06线规：Aci匕I i -定子额定相电流a N ti J iNti -导线并绕根数ai 一 一并联支路数Aci=0.0i4并联支路数：双层：条件2Pa=整数，aima2pai=i3.2.2定子冲片的设计(i)槽形：半闭口槽(梨形槽、梯形槽) 半开口槽 开口槽为了便于嵌线故选取开口槽。(2)槽满率:导线有规则排列所占的面积与槽有效面积之比。NtiNsi d2Sf匕竺i 0%Aef-i6 -Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计及工艺分析22i bn2（hs -

34、h）2二 r212（双层） A = . ：i （2hs 亠 丁212r21b11）(3) 槽形尺寸的确定考虑因素：槽满率Sf ； 齿部和轭部磁密要适当； 齿部有足够机械强度，轭部有足够刚度; 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(1)输出功率Pn=11kw相电压 因为该电机为接法，功电流1 KW效率标准值=0.913。所以相电压 Un 380VPN 10330 1033U ng?3 3826316（A） 功率因数标准值cos :，-0.86。极数对数P =2。频率f =50Hz。(8)定、转子槽数定子槽数

35、乙-48，转子槽数Z2 =38(9)定、转子每极槽数定子每极槽数：Z148Zp112P 2p 4转子每极槽数：Z238ZP2219/2P2 2p 4(10)定、转子冲片尺寸定子外径D327mm，定子内径 DM -210mm，气隙长度-0.7mm，转子外径D2 = 208.6mm，转子内径 Di2 =75mm。定子槽形尺寸（见附录C）:b1 = 0.38mm， h1 = 1mm， bs1 = 6.3mm， R=4.5mm， h21= 215mm， Zs1 = 30。转子槽形尺寸:b02 = 1.5mm， bi2= 3.5mm，b22= 4.8mm，b32 = 2.4mm， h02 = 0.8mm

36、， h12= 12.2mm，h22 =22.6 mm , Zs2 二 30二 Di1二 210_ 一 _ 2p_4-二 Di1二 210一乙_48_二 D2兀:208.6tl0164.85mm13.74mmZ238(12)定、转子齿距子齿距：转子齿距:t217.24mm(11)极距(13) 绕组节距 y=11-1=10(14) 每相串联导体数N 013aNS1 乙=2LJ8=2083 2其中，每槽导体数Ns =2每圈匝数=2 13 = 26 ;并联支路数3=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 -门1.108mm。绝缘后直径 d=1.27mm截面积 Ac1

37、 = 1.108(mm)2。(16) 槽满率槽面积：2 22R+&1nR245+63兀疋45厘 2A空 hs-h 二21.5-2181 10 m2其中，槽楔高度按文献中表2-7选取，取h = 0.2cm。对于双层叠绕组，槽绝缘所占面积为：AY 2hs tR 2R bs1 i=0.3 2 21.5 二 4.5 2 4.5 63= 21.73 10“m2 其中，槽绝缘厚度 厶按表文献6中2-7查取。槽有效面积：代f 二人 一 A=(18121.73) 10m2 =159.27 10m2槽满率:S _ M1 Ns1 d2 _3 26 (1.27 1“)2 _79%J 一代f -159.27 10“-

38、%其中，导体并饶根数(17)铁芯长铁芯有效长：Nt1 =3 ;导体绝缘后外径d = 1.27mm。Lef =lt 2： =19.5 2 0.7 =209mmLFe=KFe lt=0.95 19.5=185.25mmKpe 二 0.95。净铁芯长: 其中，铁芯叠压系数取(18)每相有效串联导体数NW =208 汇 0.9251 =192其中，绕组系数 Kdp1的计算详见附录 B中(1)。3.4磁路计算(1)每极磁通设负载电势系数初值Ke =0.931 , Ks =1.183,参考资料得Kn 1.095 ,则每极磁通为：=4KNm Kdp1 f N1-0.01625Wb353.784 1.095

39、0.9577 50 104(2)齿部截面积定子齿截面积：A1=KFe lt 0 ，Zp1 =0.95x0.195x0.00727x12m2 =16161x10m2转子齿截面积：A2 二 KFe lt b；2 Zp2 =0.95 0.195 0.009282 9.5m2 = 16335.2 10m2A2 二 KFe lt bi2 ZP2 =0.95 0.195 0.012039 9.5m2 = 21187.1 10m21/ 3其中，b1为定子齿部计算宽度；b2、b；为转子齿部计算宽度，一般取靠近齿最狭小的 处的宽度。(3) 轭部截面积定子轭部截面积：州=KFe It=0.95 0.195 33

40、10m2=6113 10m2转子轭部截面积：Aj2 二 KFe lt hj2 =0.95 0.195 31.2 10m2 =5780 10m2(4) 空气隙截面积Ay 弋 lef =0.16485汉 0.209m2 =3445310厘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循环。这里先假设饱和系数 Ks =1.268，对应的波幅系数Fs =1.427。(8)(9)定子齿磁密转子齿磁密定子轭磁密转子轭磁密Bi1A1=1.45980.016791.5167T1616110Bt2Bt20.01679Fs =1.45986 =1.5005TA221187.1 100.0167

41、9:Fs r =1.45986 =1.1569TA221187 10Bj12Aj10.01679“5 6? ETBj22Aj2= 0.5Z“4525t5789 0-21 -(10)空气隙磁密Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计及工艺分析0.01679B.= Fs1.45986 =0.7115TAi216161如0一(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：H i1 =21.9A/cm， Ht2 =20.1A/cm， Ht2 =5.792A/cm，H j1 = 11.42A/cm，Hj2 = 15.66A/cm。(12) 有效空气隙长度、e

42、f 二 K=1.254 0.7 10 =0.878 10m其中气隙系数K、.计算详见附录B中。(13) 定、转子齿部磁压降定子齿部磁压降：入=Hi1 L1 =14.5 10J 23 10A=33.35A转子齿部磁压降：Fi2 二 Hi2 Li2 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 (14)定、转子轭部磁压降定子轭部磁压降：Fj1 =Cj1 Hj1 Lj1 =0.523 11.42 115 10A = 68.686A 转子轭部所需安匝数：1Fj2 =Cj2 Hj2 Lj2 =0.348 15.66 41.7 10 A=22.7

43、317A其中，定、转子轭部磁路计算长度Lj1和Lj2的计算详见附录B中(5);定、转子轭部磁路 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 _KB汕=1.25497115710 A = 497AU00.4汇兀汉10(16) 饱和系数 + FM +Fi2 497 +50.37 +37.6119KS。邑1.177F.497由于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F0F .Fi1-Fi2-Fj1-Fj2=49750.37 37.612 68.68622.732 = 676

44、.399A(18)(19)(20)满载磁化电流2 p -F0Im0.9 m1 N1 Kdp1满载磁化电流标幺值励磁电抗标幺值Im二 2 2 航3996 AW.415A0.9 3 104 0.9251ImI KW10.415 二 0.3957826.31611XmS-23 -= 2.527I m 0.39578Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计及工艺分析380-25 -(21)定子槽漏抗标幺值*2m1 p lt S1 cX S1C(22)X.1(23)乙Kdp1ef定子谐波漏抗标幺值m TS-22cx71ef Kdp1 Ks定子端部漏抗标幺值(24)(25)Xe10.573 -1lef

45、Kdp12 3 2 聲 何12 Cx = 0.29468Cx48 0.92512 0.2093 0.16485 0.00592232二 0.878 100.92511.17750.57 0.16485 (31)Cx=220.209 0.92512Cx =0.33542CxCx=0.3940Cx定子漏抗标幺值* * *X”Xs1转子槽漏抗标幺值x*2m1 P h 12 C =Xs2Cx =Xe1= (0.29470.3354 0.3940)2 3 2 0.195 4.382438 0.209Cx =0.054165Cx =1.2912CxZ2 lef转子谐波漏抗标幺值、，* m1 賀 X R 小

46、 x2 = nk Cx n nef KS转子端部漏抗标幺值0.757 DrX E2 ：lef 2p其中，转子导条长度 Lb=L ;端环直径 Dr = D2-1.5h=18.5-1.5 3.6=13.1(cm)。转子斜槽漏抗标幺值xSk =0.5 学 .t2转子漏抗标幺值X =Xs2 +X& +Xe2 +Xsk =1.94664Cx = 0.10296定、转子总漏抗标幺值+X 存=0.054165 +0.10296 =0.1571227定子绕组直流电阻2N1 lRcNt1 Ac1 a1定子相电阻标幺值(26)(27)(28)(29)(30)(31)(32)R1有效材料用量(33)定子铜的重量:3

47、 0.16485 0.0072-3:0.878 101.177Cx 二 0.33942CX0.757 0.160 Cx = 0.14488Cx0.209 4*0.0173124X 20.5. 0.0172420.33942Cx =0.17114Cx.217 仗 2 104 .4278 “2904“3.324 10 2=R1 1kwUn：.：0.29045 咖16 7.0201145Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计及工艺分析Gcu =C lc Nsi 乙 Aci Nicu= 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

48、质量的系数，漆包圆铜线C=1.05；匚= 8.9 10kg/m2为 铜的密度。硅钢片的重量：223GFe =KFe(Dr、)Ge =0.95 0.195 (0.327 7) 7.8 10 -161.19kg(34)转子电阻导条电阻：_620.0434 101.04 0.244 3 (104 0.9251)Rp =60.255241.124.06 038端环电阻：Rr= 0.0464560.0434 10 0.16 4 3 (104 0.9251)22兀汇22 X660.628X10”其中，r =0.043 10- m ;对于铸铝转子Kb =1.04 导条电阻标幺值：*IKW26.316Re =

49、Rb=0.255240.01768U n380端环电阻标幺值：rR = RR 山=0.046456 26.316 =0.00322U n380转子电阻标幺值：r2 = RB 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

50、电机的工作状态，是接近恒功率还是恒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，贝Ul；P 二丄 11.086960.92满载电抗电流标幺值* * * 2I X =二 1 Xr I1P*2 -I)f +(5风厉1伯)L2 一 2= 1.02144x0.15712 灯.086962 汉 1 +(1.02144x0.15712x1.08696 ) -0.19538X*10.054165其中，二 1 =1*-=11.02144。XmS2.5

51、267(3) 满载电流无功分量标幺值l；Q=im IX =0.39578 0.19538=0.59116(4) 满载电势系数Ke =1 - l；P R* l；Q X； =1 - 1.08696 0.0201145 0.59116 0.054165 =0.59116空载电势系数KE0 =1 -1匚 X =1 -0.39578 0.054165 =0.9786空载定子齿磁密B10E0KeBi0.9786 1.5167 -1.5687T0.9461(5)(13)-29 -空载转子齿磁密(8)(9)(10)Bi 20B i20空载定子轭磁密Bj10空载转子轭磁密空载气隙磁密Bj20KE0KE0K?K

52、E0KeK E0KeB20.97861.5005 =1.5520T0.9461” 0.9786i2 1.1569 =1966TBjiBj20.9786 1.3734 =1.4206T0.94610.9786 1.4525 =1.5024T0.94610.9786B0.7115 =0.7359T0.9461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，然后继续进行计算。所查得的结果为:H i20 =27.06 A/cm, H i20 = 6.444 A/cm, H j10 =13.636 A/cm,空载时定子齿部磁压降2_3入。二日饥 Li1 =30.153 102 23 10空载时转子齿部磁压降甩二巴刘匚20 =已20此+比20=27.06 A/cm, H i20(11)(12)E0KeDR510牌号磁化曲线，查取各Hi10 =30.153 A/cm,H j20 = 20.364 A/cm。=69.35Ai2= (27.06 12.2 6.44 22.6) 10,二空载时定、转子轭部磁压降47.5766AY2-160M1-2三相异步电动机电磁设计及工艺分析(14)(15)(16)(17)(18)(19)Fj10 =Cj1 H j10 Lj1 =0.43977 1