異步電動機畢業(yè)論文電磁設(shè)計

--37-摘要本文主要針對Y2-200L-4型電機進行了電磁設(shè)計和計算。首先基于設(shè)計任務(wù)書給定的參數(shù)并結(jié)合相關(guān)的技術(shù)條件確定了與Y2-200L-4電機的電磁性能有關(guān)的主要尺寸，選擇定、轉(zhuǎn)子的槽數(shù)及槽配合，用CAD繪制出定、轉(zhuǎn)子的槽型和線圈尺寸圖，槽型分布圖及繞組分布圖。計算出每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)，串聯(lián)匝數(shù)，槽滿率等基本量，然后據(jù)此選定有關(guān)的材料。再在MATLAB中編程進行該電機的電磁計算，反復(fù)調(diào)整有關(guān)參數(shù)，使其技術(shù)指標(biāo)符合任務(wù)書的要求，最終設(shè)計出符合任務(wù)書規(guī)定技術(shù)要求的電機。關(guān)鍵詞：Y2-200L-4;定轉(zhuǎn)子;繞組分布;電磁設(shè)計計算

AbstractThisarticlemainlyaboutelectromagneticdesignandcalculationofY2-200L-4motor.FirstitdeterminedthemaindimensionsrelatedtotheelectromagneticpropertiesoftheY2-200L-4motorbasedontheparametersofdsigntaskandtechnicalconditions.Thenitselectedthenumberofslotsofstatorandrotorandrightslots.InotonlyusedCADtodrawsizechartofstator,rotorandcoilbutalsodrawdistributionofgrooveandwinding.Icalculatedsomebasicamountsuchasthenumberofconductorsinseriesperphaseandslotfillfactor.ThenIselectedtherelatedmaterials.IhavecompletedtheelectromagneticcalculationsofthismotorinMATLAB.ThenIadjustedtheparametersrepeatedly.Ididalotofworktomakeitstechnicalindicatorsmeettherequirementsofthemissionstatement.InthelastIdesignedthemotorthatmeettherequirementsofthemissionstatement.KeyWords:Y2-200L-4,statorandrotor,windingdistribution,electromagnetic

摘要 0Abstract 11緒論 41.1工程背景 41.2設(shè)計范圍 41.3設(shè)計依據(jù) 41.4設(shè)計目標(biāo) 41.5本文的主要工作 42三相異步電動機主要參數(shù)的確定 52.1主要尺寸及氣隙長度的確定 52.2定、轉(zhuǎn)子槽形及槽配合的確定 52.2.1定、轉(zhuǎn)子槽形的選擇 52.2.2定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定 62.2.3槽配合的選取 62.3繞組型式及節(jié)距的選擇 62.3.1繞組型式的選擇 62.3.2繞組節(jié)距的選擇 73電磁計算 73.1額定數(shù)據(jù)及主要尺寸 73.2磁路計算 \h93.3參數(shù)計算 123.4性能計算 143.4.1工作性能計算 14HYPERLINK\l"_Toc356829410"3.4.2起動性能計算 183.5程序流程圖 20結(jié)論 22致謝 22參考文獻 23附錄A 24源程序 24HYPERLINK\l"_Toc356829417"運行結(jié)果 33附錄B 33附錄C 361緒論 1.1工程背景三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，維修方便等優(yōu)點，在電網(wǎng)的總負載中，異步電動機的容量約占整個動力負載的85%，是目前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的一種電動機，可見其使用的廣泛性和重要性[1]。此外，異步電動機還派生出了各種防護型式以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要，也具有較高的效率和較好的工作特性。異步電動機可分為鼠籠式異步電動機和繞線式異步電動機，兩者相比，鼠籠式異步電動機在運行、維護及成本方面都比繞線式異步電動機更有優(yōu)勢。因此本設(shè)計對Y2-200L-4型電機進行了電磁設(shè)計計算。1.2設(shè)計范圍包括根據(jù)相關(guān)技術(shù)手冊確定與電機的電磁性能有關(guān)的主要尺寸、槽形及槽配合、繞組型式和節(jié)距、線規(guī)和材料等，用MATLAB編程進行電磁計算，用CAD畫出定、轉(zhuǎn)子沖片圖及繞組分布圖。1.3設(shè)計依據(jù)(1)類似電機的電磁設(shè)計資料。(2)國家現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計規(guī)程、技術(shù)手冊，主要包括：=1\*GB3①《實用電機設(shè)計計算手冊》（黃堅，郭中醒主編）Y2系列三相異步電動機技術(shù)條件》(JB/T8680.1-1998)=2\*GB3②用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格（功率、電壓、轉(zhuǎn)速等）及技術(shù)要求（如效率、溫升等）。1.4設(shè)計目標(biāo)設(shè)計出電機的主要性能指標(biāo)，如起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動電流倍數(shù)、效率和功率因數(shù)等要滿足設(shè)計任務(wù)書的要求。在此基礎(chǔ)上，部分性能指標(biāo)最好有所改善。1.5本文的主要工作(1)三相鼠籠式異步電動機主要參數(shù)的確定根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，結(jié)合相關(guān)的技術(shù)手冊，確定出與電機電磁性能有關(guān)的主要尺寸、槽形及槽配合、繞組型式及節(jié)距、線規(guī)和材料。(2)電磁計算根據(jù)所確定出的主要參數(shù)，編程進行電磁計算，計算可分為四個模塊，包括額定數(shù)據(jù)及主要尺寸計算、磁路計算、參數(shù)計算和起動計算。在計算過程中需要反復(fù)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，直到計算出的主要性能指標(biāo)達到設(shè)計任務(wù)書的要求。(3)MATLAB編程本設(shè)計的電磁計算部分工作量大，采用MATLAB編程使得計算量大大減小，同時計算的精確度也得到提高。(4)CAD畫圖本設(shè)計中使用CAD畫出定、轉(zhuǎn)子沖片圖，槽形尺寸圖和定子繞組分布圖。2三相異步電動機主要參數(shù)的確定三相異步電動機的主要參數(shù)是電機電磁計算的數(shù)據(jù)依據(jù)，只有在選擇了合適的主要參數(shù)的前提下，才能夠正確地進行電磁計算。主要參數(shù)的選擇是以經(jīng)驗公式計算出的數(shù)據(jù)為基本依據(jù)，結(jié)合相關(guān)的技術(shù)手冊進行選擇。2.1主要尺寸及氣隙長度的確定電機的主要尺寸包括定子內(nèi)徑和鐵芯有效長度，只要確定了這兩個參數(shù)，其他的尺寸（包括定、轉(zhuǎn)子內(nèi)外徑、鐵芯長度和氣隙長度）就可以以此為根據(jù)，參閱相關(guān)的技術(shù)手冊得到。但在一般情況下，定子內(nèi)徑和鐵芯有效長度的計算比較麻煩，通常采用類比法來確定電機的主要尺寸，參照已生產(chǎn)過的同類型相近規(guī)格電機的設(shè)計和實驗數(shù)據(jù)，直接初選電機的主要尺寸。在本設(shè)計中，以廠家已經(jīng)生產(chǎn)過的Y2系列的相近電機作為參考，結(jié)合相關(guān)技術(shù)手冊得到本臺電機的主要尺寸。本臺電機主要尺寸結(jié)合文獻[2]中附錄A進行選取，詳見附錄C和附錄D。2.2定、轉(zhuǎn)子槽形及槽配合的確定2.2.1定、轉(zhuǎn)子槽形的選擇(1)定子槽形的選擇小型三相異步電動機的定子槽形，一般采用斜口圓底槽[3]。槽口斜角統(tǒng)一規(guī)定如下：=1\*GB3①160機座及以下為；=2\*GB3②180~280機座：2極為，4極為，6、8極為；=3\*GB3③315~355機座：2極為，4~10極為。因本臺電機機座號為200，極數(shù)為4極，所以定子選圓底槽，槽口角度選。詳見附錄C。(2)轉(zhuǎn)子槽形的選擇轉(zhuǎn)子采用平底槽、圓底槽、梨形槽、凸形槽（對稱和不對稱）、刀形槽等6種槽形，槽口斜角對梨形槽和刀形槽為，其他槽形為。采用凸形槽可以在起動轉(zhuǎn)矩和運行性能兩方面都有所兼顧，所以Y2系列電動機在大機座號中采用凸形槽較多。本臺電機的機座號較大，因此轉(zhuǎn)子選凸形槽（不對稱），槽口斜角為，詳見附錄D。2.2.2定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定定子的槽形尺寸不僅影響槽滿率，而且還影響定子齒部和軛部的磁密，一般在設(shè)計時要求齒部和軛部有適當(dāng)?shù)拇琶?，齒部有足夠的機械強度，軛部有足夠的剛度。轉(zhuǎn)子的槽形尺寸對電機的各項性能指標(biāo)，包括起動轉(zhuǎn)矩、起動電流倍數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差率、效率和功率因數(shù)等都有非常大的影響；此外，槽的各部分尺寸對這些性能指標(biāo)又有不同程度的影響。在實際設(shè)計中，一般采用類比法來確定電機定、轉(zhuǎn)子的槽形尺寸。本臺電機定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸詳見附錄C和附錄D。2.2.3槽配合的選取槽配合就是在電機選取轉(zhuǎn)子槽數(shù)時，必須與定子槽數(shù)有恰當(dāng)?shù)呐浜?。選擇合理的槽配合對于降低電磁噪聲，進而降低電動機負載噪聲具有特殊的意義[4]。槽配合對電機的性能有很大的影響，若選取不當(dāng)，可能會導(dǎo)致附加損耗、附加轉(zhuǎn)矩、振動與噪聲增加，從而使效率降低，起動性能變差。采用定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)接近的槽配合，可減小附加損耗。4極電機一般采用24/22，36/28、48/38、60/50、72/64。本臺電機所選取的槽配合是48/38。2.3繞組型式及節(jié)距的選擇2.3.1繞組型式的選擇考慮到目前的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝和機械化下線的可能性，除71機座6極和80、90機座8極采用雙層繞組外，對160及以下的機座仍采用單層繞組。對180及以上機座，為了提高電機性能和降低電機噪聲，在設(shè)計時全部采用雙層疊繞組。本臺電機因機座號為200，所以選用雙層疊繞組。2.3.2繞組節(jié)距的選擇對雙層繞組應(yīng)從電機具有良好的電氣性能和節(jié)約導(dǎo)線材料兩方面來考慮節(jié)距的選擇。在正常三相異步電動機中，通常選以便消弱磁勢的5次和7次諧波分量。對于2極電機，為了便于嵌線和縮短端部長度，除鐵芯長度很長的以外，一般取左右[5]。因本設(shè)計是2極電機，所以取。3電磁計算3.1額定數(shù)據(jù)及主要尺寸(1)輸出功率。(2)相電壓因為該電機為△接法，所以相電壓。(3)功電流(4)效率標(biāo)準(zhǔn)值。(5)功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值。(6)極數(shù)對數(shù)。(7)頻率。(8)定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)定子槽數(shù)，轉(zhuǎn)子槽數(shù)。(9)定、轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)定子每極槽數(shù)：轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)：(10)定、轉(zhuǎn)子沖片尺寸定子外徑，定子內(nèi)徑，氣隙長度，轉(zhuǎn)子外徑，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑。定子槽形尺寸（見附錄C）：，，，，，。轉(zhuǎn)子槽形尺寸（見附錄D）：，，，，，，，。(11)極距(12)定、轉(zhuǎn)子齒距定子齒距：轉(zhuǎn)子齒距：(13)繞組節(jié)距。(14)每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)其中，每槽導(dǎo)體數(shù)每圈匝數(shù)；并聯(lián)支路數(shù)。(15)繞組線規(guī)根據(jù)經(jīng)驗，一般按類比法選取線規(guī)，本文中選取的線規(guī)為。絕緣后直徑d=1.27mm,截面積。(16)槽滿率槽面積：其中，槽楔高度按文獻[6]中表2-7選取，取。對于雙層疊繞組，槽絕緣所占面積為：其中，槽絕緣厚度按表文獻[6]中2-7查取。槽有效面積：槽滿率：其中，導(dǎo)體并饒根數(shù)；導(dǎo)體絕緣后外徑。(17)鐵芯長鐵芯有效長：凈鐵芯長：其中，鐵芯疊壓系數(shù)取。(18)每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)其中，繞組系數(shù)的計算詳見附錄B中(1)。3.2磁路計算(1)每極磁通設(shè)負載電勢系數(shù)初值，,參考資料得，則每極磁通為：(2)齒部截面積定子齒截面積：轉(zhuǎn)子齒截面積：其中，為定子齒部計算寬度；、為轉(zhuǎn)子齒部計算寬度，一般取靠近齒最狹小的處的寬度。(3)軛部截面積定子軛部截面積：轉(zhuǎn)子軛部截面積：其中，定、轉(zhuǎn)子軛部磁路計算高度和的計算詳見附錄B中(2)。(4)空氣隙截面積(5)波幅系數(shù)從這里開始進行飽和系數(shù)計算，一般需要進行多次的循環(huán)。這里先假設(shè)飽和系數(shù)，對應(yīng)的波幅系數(shù)。(6)定子齒磁密(7)轉(zhuǎn)子齒磁密(8)定子軛磁密(9)轉(zhuǎn)子軛磁密(10)空氣隙磁密(11)各部分磁路的磁場強度根據(jù)計算出的各部分磁密，按照磁化曲線可查出各部分磁場強度如下：21.9A/cm，20.1A/cm，5.792A/cm，11.42A/cm，15.66A/cm。(12)有效空氣隙長度其中氣隙系數(shù)計算詳見附錄B中(3)。(13)定、轉(zhuǎn)子齒部磁壓降定子齒部磁壓降：轉(zhuǎn)子齒部磁壓降：其中，定、轉(zhuǎn)子齒部磁路計算高度、和的計算詳見附錄B中(4)。(14)定、轉(zhuǎn)子軛部磁壓降定子軛部磁壓降：轉(zhuǎn)子軛部所需安匝數(shù)：其中，定、轉(zhuǎn)子軛部磁路計算長度和的計算詳見附錄B中(5)；定、轉(zhuǎn)子軛部磁路長度校正系數(shù)、按文獻[6]中圖2-15查取。(15)空氣隙磁壓降(16)飽和系數(shù)由于上述計算出的飽和系數(shù)值與假設(shè)值較為接近，即滿足，故可以繼續(xù)計算，否則必須返回重新計算直至滿足要求。(17)每極磁勢(18)滿載磁化電流(19)滿載磁化電流標(biāo)幺值(20)勵磁電抗標(biāo)幺值3.3參數(shù)計算(1)定子槽漏抗標(biāo)幺值其中，漏抗系數(shù)詳見附錄B中(6)；定子槽比漏磁導(dǎo)詳見附錄B中(7)。(2)定子諧波漏抗標(biāo)幺值其中，定子諧波單位漏磁導(dǎo)可查文獻[6]中表2-12得到：=0.00592(3)定子端部漏抗標(biāo)幺值(4)定子漏抗標(biāo)幺值(5)轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值其中，為轉(zhuǎn)子鐵芯長度，因本臺電機無徑向通風(fēng)道，故有；轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)的計算詳見附錄B中(8)。(6)轉(zhuǎn)子諧波漏抗標(biāo)幺值其中，轉(zhuǎn)子諧波單位漏磁導(dǎo)可查文獻[6]中表2-13得到：。(7)轉(zhuǎn)子端部漏抗標(biāo)幺值其中，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條長度；端環(huán)直徑。(8)轉(zhuǎn)子斜槽漏抗標(biāo)幺值其中，斜槽度詳見附錄B中(9)。(9)轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值(10)定、轉(zhuǎn)子總漏抗標(biāo)幺值(11)定子繞組直流電阻其中，導(dǎo)線電阻系數(shù)按文獻[6]中表2-9查?。痪€圈平均半匝長詳見附錄B中(10)；(12)定子相電阻標(biāo)幺值(13)有效材料用量定子銅的重量：其中，為考慮導(dǎo)線和引線質(zhì)量的系數(shù)，漆包圓銅線C=1.05；為銅的密度。硅鋼片的重量：(14)轉(zhuǎn)子電阻導(dǎo)條電阻：端環(huán)電阻：其中，；對于鑄鋁轉(zhuǎn)子。導(dǎo)條電阻標(biāo)幺值：端環(huán)電阻標(biāo)幺值：轉(zhuǎn)子電阻標(biāo)幺值：3.4性能計算3.4.1工作性能計算(1)滿載電流有功分量標(biāo)幺值從這里開始進行效率的計算，一般需要進行多次的循環(huán)。這里先假定效率初值，則(2)滿載電抗電流標(biāo)幺值其中，。(3)滿載電流無功分量標(biāo)幺值(4)滿載電勢系數(shù)(5)空載電勢系數(shù)(6)空載定子齒磁密(7)空載轉(zhuǎn)子齒磁密(8)空載定子軛磁密(9)空載轉(zhuǎn)子軛磁密(10)空載氣隙磁密根據(jù)上述計算出的各部分空載磁密，按照文獻[6]中附表3的熱軋硅鋼片DR510牌號磁化曲線，查取各部分磁路所對應(yīng)的磁場強度，然后繼續(xù)進行計算。所查得的結(jié)果為：A/cm，A/cm，A/cm，A/cm，A/cm。(11)空載時定子齒部磁壓降(12)空載時轉(zhuǎn)子齒部磁壓降(13)空載時定、轉(zhuǎn)子軛部磁壓降(14)空載氣隙磁壓降(15)空載時每極磁勢(16)空載磁化電流(17)定子電流(18)定子電流密度(19)線負荷(20)轉(zhuǎn)子電流導(dǎo)條電流：端環(huán)電流：(21)轉(zhuǎn)子電流密度導(dǎo)條電密：端環(huán)電密：(22)定子銅耗(23)轉(zhuǎn)子鋁耗(24)雜散損耗雜散損耗的大小與設(shè)計參數(shù)和工藝情況有關(guān)，目前尚難以準(zhǔn)確計算，故以推薦值為主。這里推薦：=0.02(25)機械損耗根據(jù)經(jīng)驗，一般按類比法選取機械損耗。這里參照文獻[6]中表2-15選取，其取值如下：(26)鐵耗定子軛部鐵耗：定子軛部重量：定子齒部鐵耗：定子齒部重量：其中，和可根據(jù)和查資料可得，按經(jīng)驗取=2.5，=2。(27)總鐵耗(28)總鐵耗標(biāo)幺值(29)總損耗標(biāo)幺值(30)輸入功率標(biāo)幺值(32)效率由于上述計算出的效率值與假設(shè)的效率初值相差很小，即滿足，故可繼續(xù)計算，否則需要重新假設(shè)初值，直到滿足要求為止。(33)功率因數(shù)(34)轉(zhuǎn)差率旋轉(zhuǎn)鐵耗：(35)轉(zhuǎn)速(36)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)3.4.2起動性能計算(1)起動電流假定初值從這里開始進行電流的循環(huán)計算，一般需進行多次的循環(huán)，起動電流假定初值為：(2)起動時定子槽漏抗標(biāo)幺值其中，起動時定子槽比漏磁導(dǎo)詳見附錄B中(11)。(3)起動時定子諧波漏抗標(biāo)幺值其中，起動時漏磁路飽和系數(shù)取0.417。(4)定子起動漏抗標(biāo)幺值(5)起動時轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值其中，起動時轉(zhuǎn)子槽比漏抗詳見附錄B中(12)。(6)起動時轉(zhuǎn)子諧波漏抗標(biāo)幺值(7)起動時轉(zhuǎn)子斜槽漏抗標(biāo)幺值(8)轉(zhuǎn)子起動漏抗標(biāo)幺值(9)起動時定、轉(zhuǎn)子總漏抗標(biāo)幺值(10)轉(zhuǎn)子起動電阻標(biāo)幺值其中，電阻增加系數(shù)取4.79。(11)起動總電阻標(biāo)幺值(12)起動總阻抗標(biāo)幺值(13)起動電流起動電流倍數(shù)：由于上述計算出的起動電流倍數(shù)與假設(shè)的初值相差很小，即，故可以繼續(xù)計算，否則需要重新假設(shè)起動電流倍數(shù)的初值，直至滿足要求。(14)起動轉(zhuǎn)矩表3.1將計算出來的本臺電機的主要性能指標(biāo)與文獻[4]中附錄A給出的主要性能指標(biāo)做了比較，結(jié)果表明該臺電機各項性能指標(biāo)均符合技術(shù)要求，并且最大轉(zhuǎn)矩、起動電流倍數(shù)得到了明顯地改善。表3.1主要性能指標(biāo)對比主要性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值計算值效率0.92230.9100功率因數(shù)0.8680.885最大轉(zhuǎn)矩2.883.49起動電流倍數(shù)6.667.68起動轉(zhuǎn)矩2.413.673.5程序流程圖因電動機的電磁計算是一個比較復(fù)雜的過程。首先，磁路參數(shù)是非線性參數(shù)；其次，計算程序中有些公式是經(jīng)驗公式。因此計算中有些參數(shù)需先依據(jù)經(jīng)驗公式假設(shè)，然后再核算。如計算結(jié)果和假設(shè)及技術(shù)要求不符，需重新調(diào)整參數(shù)反復(fù)計算。因此本文按照“中小型三相感應(yīng)電動機電磁計算程序”，用MATLAB語言編寫了中小型三相感應(yīng)電動機電磁計算程序，程序及運行結(jié)果見附錄A。前面所帶數(shù)據(jù)是調(diào)整好的數(shù)據(jù)，程序流程圖如圖3.1所示。圖3.1程序流程圖結(jié)論三相鼠籠式異步電動機的電磁設(shè)計是決定該電機電磁性能好壞的重要因素，也是整個電機設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)。電機的電磁設(shè)計不同于結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先，需要確定電機的主要參數(shù)，參數(shù)的確定對整個電磁設(shè)計很重要，決定電機主要性能指標(biāo)。其次，應(yīng)該嚴(yán)格按照電磁計算步驟進行計算，在計算過程中，反復(fù)調(diào)整相關(guān)參數(shù)，使性能指標(biāo)滿足要求。本設(shè)計是對Y2-200L-4型異步電動機的電磁設(shè)計。通過查閱相關(guān)技術(shù)手冊，確定該電機的主要參數(shù)，包括定、轉(zhuǎn)子內(nèi)外徑，氣隙和鐵心長度，節(jié)距和繞組型式，槽形、槽形尺寸和槽配合，以及所需材料等。設(shè)計結(jié)果表明，所確定的主要參數(shù)和選用的材料均符合設(shè)計要求。由于本設(shè)計的計算量大，為了減少人工計算帶來的誤差，所以計算過程采用MATLAB編程，使計算量大大減小。通過電磁計算得到的該電機的主要性能指標(biāo)，包括起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動電流倍數(shù)、效率和功率因數(shù)等均符合設(shè)計任務(wù)書的要求。其中，起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動電流倍數(shù)和功率因數(shù)均得到了改善。為了使定、轉(zhuǎn)子沖片圖和繞組分布圖清晰美觀、尺寸標(biāo)注準(zhǔn)確，本次設(shè)計使用CAD畫圖。致謝本設(shè)計（論文）的工作是在田莉老師的悉心指導(dǎo)下完成的，田莉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的工作方法給了我極大的幫助和影響。在此衷心感謝田莉老師對我的關(guān)心和指導(dǎo)。在長達三個月的畢業(yè)設(shè)計期間，很慶幸能身處于一個團結(jié)友善的團隊中，正是因為在本次設(shè)計中，大家集思廣益、刻苦鉆研，才能使畢業(yè)設(shè)計順利完成。非常感謝我們組內(nèi)同學(xué)在設(shè)計期間給我的熱情幫助和誠摯建議。在即將畢業(yè)之際，借此機會也向四年大學(xué)生活中教育、幫助和關(guān)心過我的各位領(lǐng)導(dǎo)、任課教師以及同學(xué)表示由衷的感謝，謝謝你們陪我度過了一段充實、美好、難忘的大學(xué)生活。這段美好時光將成為我人生中最珍貴的記憶。同時，也要感謝我的父母，是你們給予了我生命，撫育我成長，謝謝你們多年來對我的支持與鼓勵。在撰寫畢業(yè)設(shè)計（論文）期間，韓登存、楊小榮、楊秋明、馬淑倩等同學(xué)對我設(shè)計工作給予了熱情幫助，在此向他們表達我的感激之情。參考文獻[1]湯藴璆,史乃.電機學(xué)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007:125-387.[2]彭友元.電機繞組手冊[M].遼寧:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1995:38-56.[3]關(guān)恩祿.計算機輔助電機設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,1990:21-48.[4]戴文進,張景明.電機設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010:53-160.[5]陳世坤.電機設(shè)計[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,1982:1-280.[6][7][8]附錄A源程序%第一部分額定數(shù)據(jù)和主要尺寸PN=30000;UN=380;UNf=UN;f=50;cosf1=0.86;eta1=0.913;m1=3;p=2;Z1=48;Z2=38;q1=4;q2=54/6;%基本數(shù)據(jù)Zp1=12;Zp2=9.5;IKW=PN/(m1*UNf);%功電流D1=0.327;Di1=0.210;D2=0.2086;Di2=0.075;%定轉(zhuǎn)子內(nèi)外徑lt=0.195;drta=0.0007;%鐵心長度及氣隙值lef=lt+2*drta;tao=pi*Di1/(2*p);%極距t1=pi*Di1/Z1;t2=pi*D2/Z2;%定轉(zhuǎn)子齒距bsk=1.26*t1;A_1=30000;Nf1_1=(eta1*cosf1*pi*Di1*A_1)/(m1*IKW);a1=2;Ns1_1=(m1*a1*Nf1_1)/Z1;Ns1=26;Ndrta=Ns1/2;Nf1=(Ns1*Z1)/(m1*a1);%每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)N1=Nf1/2;%每相串聯(lián)匝數(shù)I1_1=IKW/(eta1*cosf1);%定子電流初步估計值J11=5.0;Ni1Ac11=I1_1/(a1*J11);%導(dǎo)線并繞根數(shù)和每根導(dǎo)線截面積的乘積Bdrta1=0.78;Kfe=0.95;Bj1_1=1.38;h01=0.001;h11=0.0011;h21=0.0215;hs1=0.026;hs2=0.0356;h02=0.0008;h12=0.0012;h22=0.0011;b01=0.0038;b02=0.0015;b11=0.0063;b12=0.0035;b22=0.0035;r21=0.0045;bt11=pi*(Di1+2*h01+2*h11+2*h21)/Z1-2*r21;bt12=pi*(Di1+2*h01+2*h11)/Z1-b11;bt1=(bt11+bt12)/2;%定子齒寬drtai=0.0003;hs_1=0.0215;h=0.002;As=(2*r21+b11)*(hs_1-h)/2+pi*r21*r21/2;%定子槽面積Ai=drtai*(2*hs_1+pi*r21+2*r21+b11);%絕緣占的面積Aef=As-Ai;%槽有效面積Nt1=3;d=0.00127;Sf=Nt1*Ns1*d*d/Aef;%槽滿率Kp1=sin(10*pi/(m1*q1*2));erfa=p*2*pi/Z1;bta=10/(m1*q1);Kd1=sin(q1*erfa/2)/(q1*sin(erfa/2));Kdp1=Kd1*Kp1;%繞組系數(shù)N2=Nf1*Kdp1;%每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)Ki=0.91;I2_1=Ki*I1_1*3*Nf1*Kdp1/Z2;%轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流JB_1=3.5;AB=(0.0048+0.0024)*0.0226/2+0.0035*(0.012-0.0011547)+0.0025*0.0011547;%轉(zhuǎn)子槽面積IR_1=I2_1*Z2/(2*pi*p);%端環(huán)電流JR_1=0.6*JB_1;AR=IR_1/JR_1;%端環(huán)所需面積Bt2_1=1.525;Bdrta_1=0.7797;bt2_1=t2*Bdrta_1/(Kfe*Bt2_1);%轉(zhuǎn)子上部齒寬ap_1=0.701;Bj2_1=1.4579;Bt2_2=1.1758;bt2_2=t2*Bdrta_1/(Kfe*Bt2_2);%轉(zhuǎn)子下部齒寬%第二部分磁路計算KE_1=0.946;KE=0.931;while(KE_1-KE)/KE>0.001E1=KE_1*UNf;Ks_1=1.149587;Knm=1.0906;W1=10;whileW1>1fei=E1/(4*Knm*Kdp1*f*N1);ap=0.681;Ai1=Kfe*lt*bt1*Zp1;Ai2_1=Kfe*lt*bt2_1*Zp2;%每極下齒部截面積Ai2_2=Kfe*lt*bt2_2*Zp2;hj1_1=(D1-Di1)/2-hs1+r21/3;%定轉(zhuǎn)子軛部計算高度hj2_1=(D2-Di2)/2-hs2;Aj1=Kfe*lt*hj1_1;%軛部導(dǎo)磁截面積Aj2=Kfe*lt*hj2_1;Adrta=tao*lef;%一極下空氣隙截面積Fs=1/ap;%波幅系數(shù)Bdrta=Fs*fei/Adrta;%氣隙磁密Bi1=Fs*fei/Ai1;%定子齒磁密Bi2_1=Fs*fei/Ai2_1;%轉(zhuǎn)子上部磁密Bi2_2=Fs*fei/Ai2_2;%轉(zhuǎn)子下部磁密Hi1=1432.654;Hi2_1=2188.04;Hi2_2=597.771;%查表可得Kdrta1=t1*(4.4*drta+0.75*b01)/(t1*(4.4*drta+0.75*b01)-b01*b01);Kdrta2=t2*(4.4*drta+0.75*b02)/(t2*(4.4*drta+0.75*b02)-b02*b02);Kdrta=Kdrta1*Kdrta2;drtaef=Kdrta*drta;%有效氣隙長度Li1=h11+h21+r21/3;%定子齒部磁路計算長度Li2_1=0.0122;Li2_2=0.0226;%轉(zhuǎn)子齒部磁路計算長度Lj1_1=pi*(D1-hj1_1)/(2*2*p);Lj2_1=pi*(Di1+hj2_1)/(2*2*p);%軛部磁路計算長度u0=0.4*pi*10^(-6);Fdrta=Kdrta*Bdrta*drta/u0;%氣隙磁壓降Fi1=Hi1*Li1;%定子齒部磁壓降Fi2=Hi2_1*Li2_1+Hi2_2*Li2_2;%轉(zhuǎn)子齒部磁壓降Bj1=fei/(2*Aj1);%定子軛部磁密Bj2=fei/(2*Aj2);%轉(zhuǎn)子軛部磁密Hj1=1005.155;Hj2=1617.976;%查資料可得x=hj1_1/tao;Cj1=0.572;%由x和Hj1查表可得Fj1=Cj1*Hj1*Lj1_1;%定子軛部磁壓降y=hj2_1/tao;Cj2=0.298;%由y和Hj2查表可得Fj2=Cj2*Hj2*Lj2_1;%轉(zhuǎn)子軛部磁壓降F0=Fdrta+Fi1+Fi2+Fj1+Fj2;%每極磁勢Ks=(Fdrta+Fi1+Fi2)/Fdrta;%飽和系數(shù)W1=(Ks_1-Ks)*100/Ks;%誤差率Ks_1=Ks-(Ks-Ks_1)/3;end;Im=2*p*F0/(0.9*m1*N1*Kdp1);%滿載磁化電流Im_=Im/IKW;%滿載磁化電流標(biāo)幺值Xms=4*f*u0*(m1/pi)*((N1*Kdp1)^2/(Ks*p))*lef*(tao/drtaef);%勵磁電抗Xms_=Xms*IKW/UNf;%勵磁電抗標(biāo)幺值%第三部分參數(shù)計算taoy=pi*(Di1+2*(h01+h11)+h21+r21)*bta/(2*p);%定子線圈節(jié)距d1=0.0225;%查資料得lB=lt+2*d1;%直線部分長度Kc=1.2;%經(jīng)驗系數(shù)lc=lB+Kc*taoy;%平均半匝長lE=2*d1+Kc*taoy;%端部平均長Cx=4*pi*f*u0*N1*N1*Kdp1*Kdp1*lef*PN/(m1*p*UNf*UNf);%漏抗系數(shù)Kv1=(3*bta+1)/4;KL1=(9*bta+7)/16;lamdav1=h01/b01+2*h11/(b01+b11);lamdaL1=1.243;lamdas1=Kv1*lamdav1+KL1*lamdaL1;%定子槽比漏磁導(dǎo)Xs1_=2*m1*p*lt*lamdas1*Cx/(Z1*Kdp1*Kdp1*lef);%槽漏抗sz=0.00592;%由q1和bta查資料可得Xdrta1_=m1*tao*sz*Cx/(pi*pi*drtaef*Kdp1*Kdp1*Ks);%定子諧波漏抗XE1_=0.57*tao*(3*bta-1)*Cx/(lef*Kdp1*Kdp1*2);%端部漏抗XO1_=Xs1_+Xdrta1_+XE1_;%定子漏抗標(biāo)幺值lamdav2=h02/b02;lamdah12=2*h12/(b02+b12);lamdah22=2*h22/(b12+b22);lamdah32=0.2261;lamdaL2=lamdah12+lamdah22+lamdah32;lamdas2=lamdav2+lamdaL2;%轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)Xs2_=2*m1*p*lt*lamdas2*Cx/(Z2*lef);%轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值Rz=0.007;%由Z2/2P查資料可得Xdrta2_=m1*tao*Rz*Cx/(pi*pi*drtaef*Ks);%轉(zhuǎn)子諧波漏抗標(biāo)幺值DR=0.16;XE2_=0.2523*Z2*DR*2*m1*p*Cx/(2*p*lef*2*p*Z2);%轉(zhuǎn)子繞組端部比漏磁導(dǎo)Xsk_=0.5*bsk*bsk*Xdrta2_/(t2*t2);%轉(zhuǎn)子斜槽漏抗XO2_=Xs2_+Xdrta2_+XE2_+Xsk_;%轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值XO_=XO1_+XO2_;%定轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值之和pw=0.0217*10^(-6);R1=pw*2*N1*lc/(3.324*10^(-6)*a1);%定子繞組直流電阻R1_=R1*IKW/UNf;%定子繞組相電阻標(biāo)幺值c=1.05;pcu=8.9*10^(3);%查資料得Gcu=c*lc*Ns1*Z1*(3.324*10^(-6))*pcu;%定子銅的質(zhì)量pfe=7.8*10^(3);%硅鋼片密度Gfe=Kfe*lt*(D1+drta)*(D1+drta)*pfe;%硅鋼片質(zhì)量rh0=0.0434*10^(-6);KB=1.04;RB_1=rh0*KB*0.24/AB*(4*m1*(N1*Kdp1)^2)/Z2;RB_=RB_1*IKW/UNf;DR=0.16;RR_1=rh0*((DR*Z2)/(2*pi*p^2*AR)*(4*m1*(N1*Kdp1)^2/Z2));RR_=RR_1*IKW/UNf;R2_1=RB_1+RR_1;%轉(zhuǎn)子電阻的折算值R2_=RB_+RR_;I1p_=1/eta1;%定子電流有功分量標(biāo)幺值O1=1+XO1_/Xms_;IX_=O1*XO_*((I1p_)^2)*(1+(O1*XO_*I1p_)^2);%轉(zhuǎn)子電流無功分量標(biāo)幺值I1Q_=Im_+IX_;%定子電流無功分量標(biāo)幺值KE=1-(I1p_*R1_+I1Q_*XO1_);%滿載電勢標(biāo)幺值KE_1=KE-(KE-KE_1)/3;end;O=1-Im_*XO1_;%空載電勢標(biāo)幺值Bi10=O*Bi1/KE;Hi10=1797.14;%空載時定子齒部磁密和磁場強度Bi20_1=O*Bi2_1/KE;Hi20_1=2944.905;Bi20_2=O*Bi2_2/KE;Hi20_2=665.274;%空載時轉(zhuǎn)子齒部磁密和磁場強度Bj10=O*Bj1/KE;Hj10=1177.76;Bj20=O*Bj2/KE;Hj20=2075.571;%空載時定轉(zhuǎn)子軛部磁密及磁場強度Bdrta0=O*Bdrta/KE;%空載氣隙磁密Fi10=Hi10*Li1;%定子齒部磁壓降Fi20=Hi20_1*Li2_1+Hi20_2*Li2_2;%空載時轉(zhuǎn)子齒部磁壓降Cj1=0.43977;Fj10=Cj1*Hj10*Lj1_1;%空載時定子軛部磁壓降Cj2=0.3158;Fj20=Cj2*Hj20*Lj2_1;%空載時轉(zhuǎn)子軛部磁壓降Fdrta0=Kdrta*drta*Bdrta0/u0;%空載時氣隙磁壓降F00=Fdrta0+Fi10+Fi20+Fj10+Fj20;%空載時每極磁勢Im0=2*p*F00/(0.9*m1*N1*Kdp1);%空載時磁化電流%第四部分工作性能計算I1_=(I1p_^2+I1Q_^2)^0.5;%定子電流標(biāo)幺值I1=I1_*IKW;%定子電流J1=I1/(a1*3.324);%定子電流密度A1=m1*Nf1*I1/(pi*Di1*100);%定子線負荷I2_=(I1p_^2+IX_^2)^0.5;%轉(zhuǎn)子電流標(biāo)幺值I2=I2_*IKW*m1*Nf1*Kdp1/Z2;%導(dǎo)條電流實際值IR=I2*Z2/(2*pi*p);%端環(huán)電流實際值JB=I2/AB;%導(dǎo)條電密JR=IR/AR;%端環(huán)電密Pcu1_=I1_^2*R1_;Pcu1=Pcu1_*PN;%定子銅損耗Pcu2_=I2_^2*R2_;Pcu2=Pcu2_*PN;%轉(zhuǎn)子銅耗PAl2_=I2_*R2_;PAl2=PAl2_*PN;%轉(zhuǎn)子鋁損耗Ps_=0.02;%附加損耗標(biāo)幺值4極時取0.02Ps=Ps_*PN;%附加損耗Pfw=(3/p)^2*D1^4*10^4;%機械損耗Pfw_=Pfw/PN;%機械損耗標(biāo)幺值K2=2;%由經(jīng)驗可得Gj=4*p*Aj1*Lj1_1*7.8*10^3;%軛部重量Phej=4.3624;%由Bj10查資料可得Pfej=K2*Phej*Gj;%定子軛部鐵耗K1=2.5;Gi=2*p*Ai1*Li1*7.8*10^3;%定子齒部重量Phei=5.9618;%由Bi10查表得Pfei=K1*Phei*Gi;%定子齒部鐵耗Pfe=Pfej+Pfei;%定子總鐵耗Pfe_=Pfe/PN;%鐵耗標(biāo)幺值PZ_=Pcu1_+PAl2_+Ps_+Pfw_+Pfe_;%總損耗標(biāo)幺值PZ=PZ_*PN;%總損耗PN1_=1+PZ_;eta=1-PZ_/PN1_;%效率W2=(eta1-eta)*100/eta;%誤差率cosf=I1p_/I1_;%功率因數(shù)Pfer_=((1-1/2)*Pfej+(1-1/2.5)*Pfei)/PN;SN=PAl2_/(1+PAl2_+Pfer_+Ps_+Pfw_);%額定轉(zhuǎn)差率nN=60*f*(1-SN)/p;%額定轉(zhuǎn)速Tm_=(1-SN)/(2*(R1_+(R1_^2+XO_^2)^0.5));%最大轉(zhuǎn)矩%第五部分起動性能計算Ist_1=2.729*Tm_*IKW;Ist=190;%假設(shè)起動電流while(Ist_1