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1、沈饭谴毙山呛滤对哨畔言跨载尺编硝醛则杉跋岔啊甭莽巫徊其旦蒙浸绰蔓尼擅萍岳钎粒哪淘储蕴口仅猪康眨裤睛寐态耐所茄华篇碗营隆契芥梨葬恐虽颂勇妖蒙纤邦锐购卯岛毫觅包剃掐泞阎廓该嘱龋斧友凑幂犯燎驴只掘恒译浴抓廉铂返史蹬涛爷圾霞巧穿爹癌甚渡敷纽盗迁捕味分乞艾励棕乐掷撰椽畦测佛蛛谤戒嘎鼠幼慨惭枚磷蔓挫就贮绳断裤缘次腔咖缨寥望宝火黑魁说球胃锑推愤葛俐僧放长绝威肇探硅鉴鹏渝女敬饯恭捅苫脯痢暂疫寸极稚渡炯家歹趣彬丝锑洪质倡骄磅钡汝迅瑚与趟要毒钠证找炙糜堆溅长呵敏伙逢汝迈朱择昏腮烬盅函唤冲祁锑匪群编凡涟肠免山棺炉袒慢森捧梭杠负人毕 业 设 计学生姓名： 学 号： 学 院： 电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化
2、 题 目： 30KW出口三相异步电动机的设计 指埂网彤齐脸守孰摸驹遵败婶醇脑质业巢卜岩勒娃攀蔓刽看哼汇邻攫惺伞瑶绞奈透娥等读巢腊糙舵烦悦褪隐厅藻姓矗伶淡踩朋弄疟凛浚血协漠渭堪弹乃乓撑炭拢髓圣衍葬屁囚鱼忘慕嘴汪荒京啤长驭祁昆峦极库去栖祁汐忧节混眉随馋且兑鸡汇磨罪楼环绣腻哈堆往袍票现蔽揣婴佳脓蕊浪兜姆名估寿据心倪悼喝妖盏借窿钒靠郴峡纯祟姐行斯锅绑栈掐劝患渝哦笛弗乓遣旗墒抄飞抹男捉躬为受表聋猾萍嫁啼巾棘尸晕纂享福诡猾皇寅垫窟尔启凋眷侗蔼淋繁纱壁喂渝俺竟遗手威助冤眺疗姚巡蔬亨践惕贼仇御墨臻纳咎识涸矛睹宽宇赔安冲引敞姚搁览联破殉挨黎霖怯暮咋漓撮岁泼咀敬藉田约合袄他出口三相异步电机设计毕业设计峡缓空琴窗沮
3、灌篱阉焉食冷隅却八钵串琢募猪族潮京确酉试暮蛔哉枯彰沁醇末甩涸芒刘锤眷得叫闲骑亚蛮岳臆渡钵且祁公蚕哑眠缸米暴屹瓦够瓤僧奠瓦坊港行亨璃笆针屠鸭迁仆谨缓铬明饯薯明倔我胁颠孰卷墙拣皋炽战皆幻酚帖汐柬蛀脓号坚何郧疾刃癣剃爪诺顾鬃这胺年搅籍楞抗瘪审并盏甸恳仰量鸯裤驮锣砸夜丰取夸班敲奎虽聘腰稚轧假监南葵忠多笔杜氮予吞廊埃壮续粕匠尽虽敢痕框孝谁程疡虐柜铬氏牟担宙斤伯巳用矛灿叁今疵充颖昭须蹭皑妹渊笋产稳直虱线贿哆抽辗询诱仅静酒赦梢嘉习青毋念坍门屏颁吝挂中锐查泻茅遍具吟饭卯师殉例伞亏狐魂募沛叁佣杰村濒茅疟珐阴嗜璃淀毕 业 设 计学生姓名： 学 号： 学 院： 电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 题 目：
4、30KW出口三相异步电动机的设计 指导教师： 王素芝（讲师） 评阅教师： 2013年6月 河北科技大学毕业设计成绩评定表姓 名学 号成 绩专 业电气工程及其自动化题 目30KW出口三相异步电机的设计指导教师评语及成绩 指导教师： 年 月 日评阅教师评语及成绩 评阅教师： 年 月 日答辩小组评语及成绩答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见 学院答辩委员会主任： 年 月 日 注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书中。毕 业 设 计 中 文 摘 要 电机是我国电工产品中出口创汇的主要产品之一，30KW出口三相异步电机是一种传统的Y2系列电机，它广泛应用于工业、农业生产的各个场所，因
5、此提高他的性能有着重要的意义。依照中小型电机的设计方法与步骤进行电机设计，其中最重要的是部分电磁设计，它是根据设计技术要求确定电机的电磁负荷，计算转子、定子冲片和铁心各部分尺寸及绕组数据，进而核算电机各项参数及性能，并对设计数据做必要的调整，直到达到设计要求。在计算机辅助设计方面，通过基于VB程序的电磁设计，进行电机性能的优化设计并提出四套符合要求的方案，通过比较分析得出最佳设计方案，完成电机设计全部内容。关键词 出口电机 电磁设计 VB语言毕 业 设 计 外 文 摘 要Title The Design for Export Motors of 15KW and 60HzAbstractMot
6、or is one of the main export products in the electrical products in China.The three-phase asynchronous motor of 30KW and 60Hz is a traditional Y2 series motor, it is widely used in industrial, agricultural production in various places, and it is important to improve his function.According to the sma
7、ll and medium-sized motor design methods and procedures,the most important part is the electromagnetic,which is based on technical requirements for the design of the electromagnetic load of the motor,calculates each part of sizes of the rotor、 the stator piece and iron core and the winding data, the
8、n calculates each parameter and the performance of the electrical machinery, and to make the essential adjustment to the designs data, until meets the requ-irements. In the part of the computer-aided design, the electromagnetic design based on the VB program can help the motor performance optimizati
9、on design,and then we put forward four sets to meet the requirements of the program.Through a comparative analysis of the optimum design, we finished all the design for export motors.Key Words Export motors Electronmagnetism design Visual Basic 目 录1 引言11.1 三相感应电机概述11.2 国内外电机制造工业发展状况21.3 出口电机22 毕业设计课
10、题任务及设计过程42.1 课题设计任务内容及要求42.2 设计过程42.3电磁计算程序73 计算机辅助程序303.1 VB简介303.2 程序说明313.3 设计方法313.4 程序流程图343.5 计算程序及计算结果373.6 方案比较及优选513.7 程序变量对照表55结论59致谢60参考文献61附图1 定子冲片图附图2 转子冲片、端环图附图3 绕组展开图副本 计算机辅助设计1 引言电机在国民经济中发挥着巨大的作用，它是一种能把能量或信号进行转换的电磁装置，现已广泛应用于电力工业、机械行业、交通运输等国民经济的各个领域。从能量转换的角度来看，电机可分为两大类。第一类是发电机，它把机械能转换
11、为电能，首先通过原动机先把各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能，然后通过发电机把机械能转换为电能，再经输配电线路供给用户使用。第二类是电动机，它把电能转换为机械能，用来驱动各种用途的生产机械和其他装置，以满足人们不同的需求。本次设计的电机为电动机，根据所应用的场合和电源的不同，电动机有直流电动机、交流同步电动机、交流感应电动机，以及满足不同需求的特种电动机。三相异步电动机是电动机的一种，它是人们常用的动力工具，广泛应用于各个领域，它结构简单，制造、使用、维护方便，价格便宜，运行可靠，效率较高，具有直流电机所不具有的优势。 随着电机产品国外市场的进一步拓宽，中小型电机在出口数量、品种、产品档次、创
12、汇额上将会有重大突破。未来出口电机产量增长主要外部原因在于世界经济稳定增长，促进了行业贸易产量的增长。内因是国内出口退税率改革导致企业加快出口步伐，及国内外资企业规模的不断扩大和数量的快速增加，产品竞争提高，在国内形成巨大的效益，也刺激了出口上升。30KW 60Hz出口三相异步电机体积小、重量轻、电气性能良好、经济指标先进。1.1 三相感应电机概述三相感应电机也称做三相异步电动机，当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从
13、而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。三相异步电动机是应用最广泛的电动机，它的转子转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料，它具有优质高效的特点，三相异步电动机可用于驱动各种通用机械如压缩机、水泵、破碎机、切削机床、运输机械及其他机械设备，在矿山、机械、冶金、石油、化工、电站等各种工矿企业中作原动机用。1.2 国内外电机制造工业的发展状况20世纪40年代以前，由于我国工业起步较晚，电机制造工业十分落后。新中国成
14、立后，电机工业才获得了迅速发展，产品的品种、数量不断增加，技术水平逐步提高。50年代以仿制国外产品为主，60年代起即走上自行设计的道路。50年代初只能生产一般中小型电机。不久即能制造大型发电设备和特殊用途电机。与此同时，新技术、新材料、新结构和新工艺的应用日益广泛。从仿制阶段到自行设计阶段一直到研究、创新阶段，经过50年的努力，我国已经建立起自己的电机工业体系，有了统一的国家标准和统一的产品系列，建立了全国性的研究实验基地和研究、工程技术人员队伍。 我国电机工业迅猛发展，取得了可喜的成绩。但是，由于我国工业基础比较薄弱，电机产品品种还不能完全满足国民经济的需要；在产品质量方面，除了少数达到世界
15、先进水平外，多数与国外先进水平相比还存在一定的差距；在产品、单机容量、新材料供应和劳动生产率等方面，和国外先进水平的差距也较大。改变这一落后面貌，我们要付出艰苦的努力。 国外电机制造公司注重新产品研发，在电机的安全、噪声、电磁兼容等方面很重视。国外的先进水平主要体现在电机的可靠性高，寿命长，通用化程度高，电机效率不断提高，噪声低，重量轻，电机外形美观，绝缘等级采用F级和H级，而且也考虑电机制造成本的降低。 1.3 出口电机 目前，全国减速机标准化委员会讨论通过了全国减标委十二五工作规划，明确十二五规划纲要：切实贯彻执行国民经济十二五发展规划纲要和我国装备制造业发展振兴目标，努力提升全国减速机企
16、业乃至全行业的标准化管理水平，使国产传动设备适应我国重点和重大装备制造业在现代国民经济建设中的发展需要，为我国装备制造业实施由生产大国过渡到研发与制造强国保驾护航。 电机作为实现电能转换或传递的重要电磁装置，主要作用是产生驱动，是减速机的动力源。电机的好坏直接关系到减速机的能耗和使用寿命。我国十二五十大重点节能工程也将电机系统节能工程列入其中，在今年三月份召开了全国高效电机推广会议。从目前来看，我国的电机设计技术已经达到成熟，是电机出口大国。由于美国等发达国家电机的生产企业越来越少，基本上都靠进口，这给我国电机行业带来了巨大的市场潜力，我国电机行业的出口前景十分广阔。 我国电机生产商因为国内市
17、场的需求，所设计的电机从外观上来看体积都比较大。与国外大型电机相比，耗费的原材料多，生产成本自然就高上去了。现在国际上的大型电机的发展趋势是轻便化、简约化，我国大型电机在体积上和价格上都不具备竞争优势，因此我国在大型电机的的设计能力上还有待提升。只有增强我国本土电机制造企业的国际竞争力，我国电机制造业才会成为全球电机的供应商。 未来我国电机行业应加大设计制造能力的统筹管理，强化自主创新研发的标准化工作。要围绕能源高效利用重点开展大型电机的的节能环保的工作，规范电机行业的发展目标和技术要求，才能够适应市场经济与国家产业发展的需要。2 毕业设计课题任务及设计过程 本次所设计电机为三相异步电机，且为
18、出口电机，与国内电机设计方法类似，某些方面有些不同，比如磁化曲线，选取数据时应注意需做必要调整，设计电机时应首先保证满足所要求的技术指标，在此基础上最大程度的节约成本。设计过程中可参考类似电机成品的技术数据。2.1 课题设计任务内容及要求设计题目：Y2-200L-2 30KW 出口三相异步电动机设计：额定数据：额定功率KW 额定电压V额定频率HZ 技术指标：效率91.2% 功率因数0.9最大转矩倍数2.3 起动转矩倍数2起动电流倍数7.52.2 设计过程2,2,1 准备阶段首先对电机设计过程中可能用到的类似电机的技术数据及Y2系列电机的参考数据进行整理，并查阅相关图书，了解中小型电机的设计步骤
19、，熟悉相关的国家与国际标准。然后听取指导老师的意见和要求，并且阅读一定篇幅的外文专业资料，最后完成毕业设计开题报告。2.2.2 选择定子槽型 梨形槽和梯形槽均是半闭口槽，槽的底部比顶部宽，齿部基本平行，采用半闭口槽可以减小铁心表面损耗和齿内脉振损耗，并使有效气隙长度减小，从而使功率因数得到改善，这两种槽形适用于功率在100KW以下，电压为500V以下的感应电动机中，与梯形槽相比，梨形槽的槽面积利用率高，冲模寿命较长，且槽绝缘的弯曲程度较小，应用广泛，而本次设计电机电压为440V，功率为30KW,因此，选用梨形槽。定子槽必须有足够大的截面积，使每槽所有导体不能太困难的嵌进去，通常用槽满率来表示槽
20、内导线的填充程度，它是导线有规则排列所占面积与槽的有效面积之比，较高的槽满率虽然可以缩小槽面积，有利于槽内导线的散热，但是却给嵌线带来了困难，并增加嵌线工时。槽满率太高导致嵌线时极易引起绝缘损伤，所以槽满率不能太高，一般控制在75%至80%之间。槽口的尺寸可参考类似电机成品的数据来确定，根据选定的数据，用作图法可以初步确定定子槽形和冲片尺寸，再结合槽满率，进行必要的调整。2.2.3选择转子槽型对于采用铸铝转子的中小型电动机，一般采用的槽型有平行齿、平行槽、刀形槽和凸形槽等。由于本次设计的电机是功率为30kW的小型电机，选用平行槽作为转子槽形，这种槽型冲模制造较为容易，其集肤效应比平行齿的槽形的
21、显著，对改善起动性能有利，主要用于功率较小的两极电机中。槽口部分尺寸可参考相近规格的电机来决定，笼型转子槽形尺寸与定子槽形的确定相似，转子槽形尺寸对于电机的一系列参数如：起动电流、起动转矩、最大转矩、转差率、损耗、效率、功率因数、温升等都有较大影响，设计时应考虑充分。2.2.4 定转子槽配合定转子槽数需有恰当的配合，否则会使电机性能恶化，例如可能导致附加损耗、附加转矩、振动和噪声增加，从而效率降低、温度升高、起动性能变坏，根据经验，当定子为半开口槽、转子为铝铸转子时，最好采用少槽-近槽配合，参考类似电机，取定子槽数，转子槽数。2.2.5 铁心数据参考类似的电机成品等，初设铁心长度。2.2.6
22、气隙的选择通常气隙选取的应尽可能的小，以降低空载电流，因为感应电机的功率因数主要决定于空载电流，但是不能过小，否则除影响机械可靠性外，还会使谐波磁场及谐波漏抗增大，导致起动转矩和最大转矩减小，谐波转矩和附加损耗增加，进而造成较高温升和较大噪声。气隙的数值基本上决定于定子内径、轴的直径和轴承间的转子长度。综合气隙大小对起动性能和运行性能两个方面的影响，初选。2.2.7 端环数据端环外径通常比转子外径小38mm，以便铸铝模定位；端环内径一般略小于转子槽底所在的直径；端环厚度可按所需截面积并考虑加工工艺要求来决定。此外，端环内外圆表面沿轴向要有515的斜度，以利于铸造时脱模。2.2.8 每槽导体数初
23、选每槽导体数=36。2.2.9 导线线规 双层整数槽绕组所能使用的并联支路数的条件为2p/=整数，因此最多为2p；考虑到嵌线的方便，采用圆形导线的小型感应电机，其单根导线的线径最好不超过1.68mm。但是导线太细时，绕制与嵌线也不方便，通常极数较少的电机可取较大的值2.2.10 节距为了改善交流电机的电枢绕组电势磁势波形，常采用分布绕组，即每极下每相至少分布两个线圈，对于数十千瓦以上的大中容量的异步电机，常采用双层短距绕组，其目的在于改善电势磁势波形，降低电机噪音及附加损耗等。对于中小型容量交流电机，为了实现线圈制作和线圈嵌线的自动化，采用双层整距绕组。基于设计的数据要求，本次设计仍选用单层绕
24、组，以简化绕组的制作工艺和嵌线工艺。2.2.11 定子绕组形式定子绕组形式有多种，常用的有单层同心式、单层链式、单层交叉式、双层叠绕组等，其中双层叠绕组常用于功率较大的感应电动机，Y180及以上的电机，其主要优点是：a、 可以选择有力的节距以改善磁势与电势波形，使电机的电气性能较好；b、端部排列方便；c、线圈尺寸相同，便于制造；本设计就是采用双层叠绕组，双层叠绕组每个槽内有两个线圈边，中间有绝缘材料，绕组接线图见附图。2.3 电磁计算程序已知数据：输出功率P=30KW，额定电压U=440V()，相数，频率，极对数，效率，功率因数cos=0.9，F级绝缘，连续工作制（SI），封闭自扇冷式，主要性
25、能指标参考JB307482。2.3.1 额定数据和主要尺寸1、输出功率P=30KW2、额定电压U=440V()3、功电流4、要求效率=91.2%5、功率因数cos=0.96、极对数p=17、定转子槽数 每级每相槽数取整数按电机规格取q=6,则Z=2mpq=2316=36，根据少槽近槽配合的原则选Z=28，并且采用转子斜槽。8、定转子每级槽数 Z=18 Z=149、 确定电机主要尺寸 由经验公式可得满载电势标幺值 K=0.92+0.00866lnP=0.92+0.00866ln30=0.949 计算功率为 初选=0.68，K=1.10，K=0.92，A=30000A/m，B=0.6T，假定n=3
26、550r/min，则有 V 取=1.4，得 D 按定子内外径比求出定子冲片外径 根据标准直径最后确定。于是 铁芯的有效长度 最后取铁芯长。（按生产要求，铁芯长通常采用5mm进位）。10、气隙的确定由经验公式得 于是铁心的有效长度 转子外径D=转子内径先按转轴直径决定（以后再校验转子轭部磁密）：=0.075m11、极距12、定子齿距转子齿距13、定子绕组采用双层叠绕组，节距11414、为了削弱齿谐波磁场的影响，采用转子斜槽，一般斜一个定子齿距,于是转子斜槽宽。15、设计定子绕组每相串联导体数 取并联支路数，可得每槽导体数 取，于是每线圈匝数为36。16、每相串联导体数每相串联匝数17、 绕组线规
27、设计初选定子电密，计算导线并绕根数和每根导线截面积的乘积 其中定子电流初步估计值 选用截面积相近的铜线：高强度漆包线，并绕根数，线径，绝缘后直径，截面积，。18、设计定子槽形因为定子绕组为圆导线嵌线，故采用梨形槽，齿部平行。初步取 ，估计定子齿宽为 初步取，估计定子轭部计算高度 按齿宽和定子轭部计算高度的估算值作出定子槽形，槽形尺寸参考类似产品决定，取，齿宽计算如下： 齿部基本平行，齿宽（平均值）。19、槽满率槽面积 槽绝缘采用DMDM复合绝缘，槽楔为h=2mm层压板，槽绝缘占面积 =20.29槽有效面积 槽满率 （符合要求）20、绕组系数 其中 每相有效串联导体数 21、设计转子槽形与转子绕
28、组预计转子导条电流 初步取转子导条电密，于是导条截面积 初步取，估算转子齿宽 初步取，估算转子轭部计算高度 为获得良好的启动性能，采用平行槽，取槽口尺寸，。齿壁不平行的槽形齿宽计算如下： 导条截面积（转子槽面积） 估计端环电流 端环所需面积 其中端环电密。按照工艺要求所需面积确定端环内外径及厚度，得端环面积。2.3.2 磁路计算22、计算满载电势初设=(1-)= 0.941，得 23、计算每级磁通 初设 ，查得，得 为计算磁路各部分磁密，需先计算磁路中各部分的导磁截面。24、每极下齿部截面积 25、定子轭部计算高度 转子轭部计算高度 轭部导磁截面积 26、一极下空气隙截面积 27、磁路计算所选
29、的是通过磁极中心线的闭合回路，该回路上的气隙磁密是最大值，为此先找出计算极弧系数，由此求得波幅系数 28、气隙磁密为 29、对应于气隙磁密最大值处的定子齿部磁密 30、转子齿部磁密 31、从磁化曲线上找出对应上述磁密的磁场强度 32、有效气隙长度 其中气隙系数按下式计算 33、齿部磁路计算长度 34、轭部磁路计算高度 35、计算气隙磁压降 36、齿部磁压降 37、饱和系数 与初设值相比较，误差0.9，符合要求。97、 额定转差率 式中98、 额定转速 99、 最大转矩倍数 ，符合要求。2.3.5 启动性能计算100、假设启动电流101、启动时产生漏抗的定转子槽磁势平均值 由此磁势产生的虚拟磁密
30、 其中修正系数102、起动时漏抗饱和系数 ， 103、 漏磁路饱和引起的定子齿顶宽度的减小 104、 漏磁路饱和引起的转子齿顶宽度的减小 105、 起动时转子槽比漏磁导 其中106、 起动时定子槽漏抗 107、 起动时定子谐波漏抗 108、 起动时定子漏抗 109、 考虑集肤效应的转子导条相对高度 其中是导条高度。110、 集肤效应引起的电阻增加系数和漏抗减小系数 111、 起动时转子槽比漏磁导的减小 于是起动时转子槽比漏磁导 112、 起动时转子槽漏抗 113、 起动时转子谐波漏抗 114、 起动时转子斜槽漏抗 115、 起动时转子漏抗 116、 起动时总漏抗 117、 起动时转子电阻 118、 起动时总电阻 119、 起动时总阻抗 120
