學士學位論文THESISOFBACHELOR20032007年題目Y180M222KW三相鼠籠式異步電動機設(shè)計本科生畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書（工科及部分理科專業(yè)使用）題目Y180M222KW三相鼠籠式異步電動機設(shè)計題目來源省部級以上校級橫向自選題目性質(zhì)理論研究應(yīng)用與理論結(jié)合研究實際應(yīng)用研究說明1設(shè)計任務(wù)書由指導教師填寫，并經(jīng)專業(yè)學科組審定，下達到學生。2進度表由學生填寫，每兩周交指導教師簽署審查意見，并作為畢業(yè)設(shè)計工作檢查的主要依據(jù)。3學生根據(jù)指導教師下達的任務(wù)書獨立完成開題報告，3周內(nèi)提交給指導教師批閱。4本任務(wù)書在畢業(yè)設(shè)計完成后，與論文一起交指導教師，作為論文評閱和畢業(yè)設(shè)計答辯的主要檔案資料，是學士學位論文成冊的主要內(nèi)容之一。一、畢業(yè)設(shè)計的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）1、原始數(shù)據(jù)型號Y額定功率2NPKW額定電壓額定轉(zhuǎn)速VUN38050/MINNNR額定頻率HZF52、主要性能指標效率功率因數(shù)最大轉(zhuǎn)矩倍8COS089數(shù)2MNT倍起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動電流倍數(shù)2STNT倍倍7NSTI3、設(shè)計中選用的基值電壓基準值V為電動機額定相電壓380U功率基準值22KW為電動機額定功率NP電流基準值為電動機每相的功電流KWI120198253NKWPIAMU阻抗基準值22138096NKWUMZI轉(zhuǎn)矩基準值為電動機額定轉(zhuǎn)矩T25073NPTNMNA4、設(shè)計指標要求效率計算值，修改值05飽和系數(shù)1TFFT修改值，F(xiàn)計算值，滿載電勢標么值051L（1L）修改值，（1L）計算值起動電流倍數(shù)IST修改值，IST計算值013STI5、電磁設(shè)計中若干參數(shù)的選擇及經(jīng)驗數(shù)據(jù)槽滿率SF7580槽絕緣厚采用聚脂薄膜和聚脂無紡布復合材料（DMD，DMDM和DMDM）H80H112CI025MMH132H160CI03（MM）H180H280CI035（MM）槽楔厚H槽楔采用新型軟槽楔和3240環(huán)氧玻璃布壓板，計算時厚度H2MM疊壓系數(shù)H80H160定子沖片不涂漆時095H180H280定子沖片涂漆時092沖剪余量05CM轉(zhuǎn)子斜槽為一個定子齒距定子繞組型式H160及以下全部采用單層軟繞組；H180及以上采用雙層迭繞組硅鋼片材料采用D23硅鋼片，導電材料定子繞組采用QZ2型高強度聚脂漆包圓銅線；轉(zhuǎn)子鑄鋁，采用AL1；線徑為06310MM時，漆膜雙面厚度計算時取006MM線徑為1016MM時，漆膜雙面厚度計算時取008MM設(shè)計時雜散損耗假定值6、設(shè)計要求復算原設(shè)計方案；上機設(shè)計三個方案在原復算方案的基礎(chǔ)上節(jié)省材料；在原復算方案的基礎(chǔ)上提高性能；在原復算方案的基礎(chǔ)上既節(jié)省材料，又提高性能；將最好的一個方案的全部設(shè)計步驟、計算過程寫出來（要有文檔、電子版本及幻燈片）；將三個方案進行比較，并用已學過的理論進行分析。二、畢業(yè)設(shè)計圖紙內(nèi)容及張數(shù)1、三相異步電動機總裝備圖1張2、定子沖片圖1張3、轉(zhuǎn)子裝備圖1張4、繞組聯(lián)接圖（只畫一相）1張三、畢業(yè)設(shè)計實物內(nèi)容及要求四、畢業(yè)設(shè)計進度計劃序號各階段工作內(nèi)容起訖日期備注1查閱資料，寫開題報告326462復算原設(shè)計方案494273設(shè)計調(diào)試三個新方案4305111省材料2提高性能3最優(yōu)化4AUTOCAD繪圖5145185查閱外文資料；整理畢業(yè)論文521686畢業(yè)答辯611615五、主要參考資料1小型三相異步電動機技術(shù)手冊，季杏法主編，機械工業(yè)出版社2電機學，戴文進等編著，航空工業(yè)出版社3電機設(shè)計，陳世坤主編，機械工業(yè)出版社4中小型三相異步電動機電磁設(shè)計手算程序，南昌大學電氣自動化系電機教研室六、畢業(yè)設(shè)計進度表（本表每兩周由學生填寫一次，交指導教師簽署審查意見）第一、二周（月日至月日）學生主要工作指導教師審查意見年月日第三、四周（月日至月日）學生主要工作指導教師審查意見年月日第五、六周（月日至月日）學生主要工作指導教師審查意見年月日第七、八周（月日至月日）學生主要工作指導教師審查意見年月日第九、十周（月日至月日）學生主要工作指導教師審查意見年月日第十一、十二周（月日至月日）學生主要工作指導教師審查意見年月日七、其他（學生提交）1開題報告1份2外文資料譯文1份（2000字以上，并附資料原文）3論文1份（8000字以上）指導教師學科組負責人學生開始執(zhí)行任務(wù)書日期學生姓名送交畢業(yè)設(shè)計日期畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目Y180M222KW三相鼠籠式異步電動機設(shè)計學院信息工程學院系電氣與自動化專業(yè)電氣工程及其自動化班級電機與電器033班學號6101103244姓名方榕指導教師胡泳芬填表日期2007年4月6日一、選題的依據(jù)及意義21世紀的世界潛伏著嚴重的能源危機，能源短缺的后果極其嚴重，它可能導致能源危機和引發(fā)經(jīng)濟危機。20世紀八十年代以來，隨著改革開放帶來的經(jīng)濟高速發(fā)展，我國能源需求顯著增加，能源供應(yīng)的增長速度難以滿足迅速增長的需求，單位產(chǎn)值能耗居高不下，能源短缺日益明顯。為改變這種局面，降低能耗，國家能源法已明確規(guī)定“能源節(jié)約與能源開發(fā)并舉，把能源節(jié)約放在首位的方針”。雖然經(jīng)濟增長對能源、電力依賴關(guān)系的規(guī)律在一定時期內(nèi)不會逆轉(zhuǎn)，能源消費增長快于人口增長、電力消費增長快于能源增長的趨勢仍將長期持續(xù)下去。發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能，電動機把電能轉(zhuǎn)化為機械能。發(fā)電機生產(chǎn)的電能有一半以上是通過電動機轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能后方才加以利用。電動機作為各種用途的生產(chǎn)機械的動力元件，功率從幾瓦到幾萬千瓦，每分鐘轉(zhuǎn)速從幾十到幾千轉(zhuǎn)，應(yīng)用十分廣泛。電動機主要分同步電動機、異步電動機與直流電動機三種，分別應(yīng)用于不同的場合，而其中又以三相異步電動機的使用最為廣泛。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防軍事設(shè)備及日常生活中，廣泛地應(yīng)用著電機傳動。過去直流電動機調(diào)速系統(tǒng)在傳動領(lǐng)域中一直占統(tǒng)治地位，但因其機械接觸式換向器不但結(jié)構(gòu)復雜，制造費時，而且在運行中容易產(chǎn)生火花，以及換向器的機械強度不高，電刷易于磨損等問題的存在，在運行中需要經(jīng)常性的維護檢修，另外，對環(huán)境的要求也比較高，不能適用于化工、礦山等周圍環(huán)境中有粉塵、腐蝕性氣體和易燃、易爆氣體的場合。特別是由于換向問題的存在，直流電動機無法做成高速大容量的機組，容量較大的直流電機往往要做成雙電樞式，遠遠不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)向高速大容量化發(fā)展的要求。因此交流電機在現(xiàn)代工業(yè)中所起的作用不言而喻，也是我們研究和發(fā)展的重點。近年來，空氣壓縮機、大型鼓風機、電動發(fā)電機組等一些對調(diào)速沒有要求的大功率生產(chǎn)機械越來越傾向于應(yīng)用功率因數(shù)高的同步電動機，但同步電動機無法滿足大多數(shù)生產(chǎn)機械對調(diào)速的要求，所以異步電動機在當今絕大多數(shù)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年發(fā)電量的7080消耗在各種類型的電機上，其中055100KW的中小型異步電動機的用電量占全國總發(fā)電量的40左右。尤其在某些工業(yè)部門中，異步電動機應(yīng)用極廣，例如在紡織工業(yè)中，異步電動機的用電量占998，此外，在綜合性中小工業(yè)和大型機械加工工業(yè)中，異步電動機也應(yīng)用得最為頻繁3。除此之外，特殊的工業(yè)和科研領(lǐng)域不斷對電機性能提出了特殊的要求，如轉(zhuǎn)數(shù)在10萬轉(zhuǎn)以上的高頻高速電機，高精度小步長的步進電機等，都對電機制造行業(yè)的不斷發(fā)展提出了更高的要求。交流異步電動機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分繞線式異步電動機和鼠籠式異步電動機1。交流異步電動機，尤其是鼠籠式電動機，由于結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉，而且堅固耐用4，運行效率較高和具有適用的工作特性，慣量小，運行可靠，很少需要維護，可在惡劣環(huán)境正常工作等優(yōu)點，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和民用電器中得到了極廣泛的應(yīng)用，特別是作為礦山機械的驅(qū)動設(shè)備，正發(fā)揮著越來越重要的作用。因此，我們在通過電機專業(yè)課程的學習已基本掌握電機學、電機設(shè)計和電機優(yōu)化設(shè)計等課程的知識，對電機理論有較好的理解的前提下，在畢業(yè)設(shè)計中選擇選擇三相異步電動機設(shè)計的課程既是對所學專業(yè)知識的鞏固和檢驗，也是未來實踐的必然要求。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）提高國內(nèi)電機的可靠性和經(jīng)濟性指標被列為“十五”計劃基本任務(wù)的兩項重要內(nèi)容6。國內(nèi)電機質(zhì)量和技術(shù)水平差距的其中兩個體現(xiàn)方面就可靠性差，經(jīng)濟指標落后5。對電機進行細微的失效機理分析，采用新的設(shè)計方案、新的原材料及加工工藝是提高電機可靠性和經(jīng)濟指標的根本途徑。已有研究表明，世界發(fā)電量的6070是通過各種電動機消耗的。隨著機電行業(yè)及鐵心制造工藝的進步，尤其是節(jié)約能源的需要，要求電機產(chǎn)品向小型化、高精度化方向發(fā)展，美國早在二十世紀70年代就對變壓器和機電產(chǎn)品推行了“損耗評價制度”，并以此作為評價電器產(chǎn)品質(zhì)量和制定價格的依據(jù)；80年代末，49KW的小電動機已有1/3是高效率電動機；90年代初通過頒布能源政策和法令明文規(guī)定，自1997年10月24日起，在美國不允許生產(chǎn)和使用一般效率的電動機，與此同時，日本為了節(jié)約資源制定了“月光計劃”，使電動機效率也都在開發(fā)和使用高效率電動機。讓人稍感樂觀的是，近年來我國已開始研究、設(shè)計、生產(chǎn)高效率電動機。隨著我國加入WTO及機電行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，高效率電動機將成為市場需求的主導產(chǎn)品。電機關(guān)鍵設(shè)備旨在衡量電機性能好壞的重要技術(shù)經(jīng)濟指標之一。隨著電機功率的增大，單位功率損耗相對減小，效率提高。普通大容量電機效率一般為9598，小容量電機一般為8092。所謂高效率電動機，只有一個定性的概念，即設(shè)計制造出的電機效率較普通標準電機效率高出一定水平。例如美國70年代研制并推廣到歐洲和日本的高效率電動機的平均效率比普通電動機提高了23，其現(xiàn)行NEMA高效率電動機較我國Y系列和Y2系列電機效率高289。在對異步電動機的研究方面，于2003年提出的通過利用三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)對其參數(shù)進行分離的方法，所得到的參數(shù)是唯一確定的。這對于準確測定三相異步電動機的參數(shù)具有特別重要的意義8。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和人類環(huán)保意識的加強，人們越來越重視環(huán)境的噪聲污染問題。因此，電機的噪聲成為考核產(chǎn)品競爭力的一個重要因素。為提高電動機的品質(zhì)，必須采取措施削弱電磁噪聲7。一些特種電動機也有很大的發(fā)展，如變頻調(diào)速異步電動機。變頻調(diào)速異步電動機運行可靠，無需維護，具有高效的驅(qū)動性能和良好的控制特性，還可以節(jié)約大量電能，有良好的發(fā)展前景。目前，在美國市場有近50的調(diào)速電動機為變頻調(diào)速電動機，其市場份額還有上升趨勢。在國內(nèi)市場上，變頻散關(guān)系調(diào)速異步電動機的應(yīng)用也呈現(xiàn)出強勁的上升勢頭。因此，開發(fā)設(shè)計專用的變頻調(diào)速異步電動機具有很好的發(fā)展前景10。隨著電子計算機的不斷發(fā)展，特別是小型和微型電子計算機在我國的迅速普及和應(yīng)用，采用計算機進行機電產(chǎn)品或其他一些產(chǎn)品的設(shè)計工作己成為一種必然的發(fā)展趨勢，計算機輔助設(shè)計，簡稱CADCOMPUTERAIDEDDESIGN正在逐步受到人們的重視，并且日益完善。出于生產(chǎn)技術(shù)和科學研究的進一步發(fā)展，對電機產(chǎn)品的設(shè)計和制造提出了更高的要求。人們希望電機產(chǎn)品具備更高的技術(shù)經(jīng)濟指標，以更少的材料和能量消耗得到更加可靠、優(yōu)良的質(zhì)量。這就要求電機產(chǎn)品的設(shè)計從傳統(tǒng)的，以經(jīng)驗設(shè)計為主的較粗糙的手工計算，逐步轉(zhuǎn)入以計算機計算為主的比較精密的科學計算。電子計算機不僅作為高速運算工具來代替繁雜的手工計算，而且可以發(fā)揮其存儲和邏輯判斷功能，使人們有條件提出更加符合實際的數(shù)學模型，改進現(xiàn)有的設(shè)計計算公式。在另一方面，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和新技術(shù)的開發(fā)，要求電機產(chǎn)品的新品種新要求也不斷增多，以滿足各種不同的需要。為了迅速更新電機產(chǎn)品，縮短設(shè)計周期，也迫切要求電機設(shè)計工作從手工計算中解放出來。采用計算機輔助電機設(shè)計后，可以使設(shè)計周期大大縮短設(shè)計質(zhì)量大為提高。產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟指標也有很大改善。在計算機迅猛發(fā)展的同時。數(shù)學領(lǐng)域中的應(yīng)用數(shù)學理論、運籌學、數(shù)學規(guī)劃和計算方法等也得到了迅速的發(fā)展，尤其是最優(yōu)化方法這一領(lǐng)域更得到數(shù)學家們的青睞。從1965年以來國際上有大量的專門性論文陸續(xù)發(fā)表，最優(yōu)化理論和方法的專著達數(shù)百種，并且發(fā)行了專門性的最優(yōu)化刊物。毫無疑問，計算數(shù)學和計算技術(shù)的迅速發(fā)展必將給電機的計算機輔助設(shè)計和優(yōu)化工作帶來新的活力和促進2。三、本課題研究內(nèi)容中小型三相感應(yīng)電動機電磁計算程序是根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書（技術(shù)建議書）的規(guī)定，參照生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，通過計算和方案比較，來確定與所設(shè)計電機電磁性能有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算其電磁性能。其主要內(nèi)容包括以下四個步驟，分別是A額定數(shù)據(jù)及主要尺寸的計算；B磁路計算；C參數(shù)計算；D起動計算。四、本課題研究方案在核算原方案的基礎(chǔ)上，進一步設(shè)計三個方案，其中對各方案亦有不同的要求，從而找出一個最佳方案方案一節(jié)省材料，盡量減少定子繞組用銅量、用硅銅量、用鐵量和轉(zhuǎn)子繞組用鋁量。方案二提高性能，提高效率、減小起動電流、增大起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。方案三既節(jié)省材料又提高性能。五、研究目標、主要特色及工作進度1研究目標該課題研究的主要內(nèi)容是中小型三相異步電動機電磁計算，其目標是通過三相異步電動機電磁計算來確定所設(shè)計電機的額定數(shù)據(jù)，主要尺寸，重要參數(shù)，空載特性，起動性能，使各項指標達到設(shè)計的要求。在各項參數(shù)和性能指標符合有關(guān)規(guī)定的情況下，設(shè)計一個性能符合標準的電機，最大程度的發(fā)揮電機的性能，提高電機的效率，節(jié)省材料的使用，提高產(chǎn)品的技術(shù)附加值。2主要特色該設(shè)計主要是通過查表獲得數(shù)據(jù)并按照中小型三相異步電動機電磁計算程序手動計算設(shè)計（它要求設(shè)計人員必須全面地、綜合地看問題，并能因時因地制宜，針對具體情況采取不同地解決方法）。在設(shè)計過程中，除了要滿足設(shè)計的有關(guān)規(guī)定，還應(yīng)該結(jié)合實際，從提高電機的效率，改善電機的功率因數(shù)及其調(diào)速性能等等方面出發(fā)，設(shè)計一臺符合實際生產(chǎn)需要的電動機。3、工作進程序號各階段工作內(nèi)容起訖日期備注1復算原設(shè)計方案494272設(shè)計調(diào)試三個新方案4305111省材料2提高性能3最優(yōu)化3AUTOCAD繪圖5145184查閱外文資料；整理畢業(yè)論文521685畢業(yè)答辯611615六、參考文獻1電機學，李發(fā)海、朱東起編著，科學出版社2電機的計算機輔助設(shè)計與優(yōu)化技術(shù)，王沖權(quán)著，上海交通大學出版社3電力系統(tǒng)分析，何仰贊、溫增銀著，華中科技大學出版社4電機設(shè)計，陳世坤主編，機械工業(yè)出版社5中小型電機“十五”發(fā)展戰(zhàn)略，傅豐禮、倪文乞著，中小型電機6三相異步電動機可靠性和經(jīng)濟分析，劉寶友、方攸同著，中小型電機7降低三相異步電動機電磁噪聲，胡新晚著，大電機技術(shù)8三相異步電動機參數(shù)的確定，張建華、楊鵬著，中小型電機9高效率三相異步電動機研究與應(yīng)用情況綜述，李景燦著，中小型電機10變頻調(diào)速異步電動機設(shè)計研究，胡虔生、黃平林著，理論與設(shè)計南昌大學學士學位論文原創(chuàng)性申明本人鄭重申明所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔。作者簽名日期2007530學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌大學可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。保密，在年解密后適用本授權(quán)書。本學位論文屬于不保密。（請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“”）作者簽名日期2007611導師簽名日期NANCHANGUNIVERSITY學士學位論文THESISOFBACHELOR20032007年題目Y180M222KW三相鼠籠式異步電動機設(shè)計學院信息工程學院系電氣與自動化專業(yè)電氣工程及其自動化班級電機與電器033班學號6101103244學生姓名方榕指導教師胡泳芬起訖日期20073262007610Y180M222KW三相鼠籠式異步電動機的設(shè)計專業(yè)電氣工程及其自動化學號6101103244學生姓名方榕指導老師肖倩華摘要本文為畢業(yè)論文，是關(guān)于三相異步電動機的設(shè)計。本文介紹了異步電機的特征、類型和用途，從而引出三相異步電動機的類型和結(jié)構(gòu)，進一步闡述了三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作原理、功率平衡關(guān)系、機械特性和工作特性等。這些都是為下一步的電動機設(shè)計做準備的。電動機設(shè)計是個復雜的過程，需要考慮的因素和確定的尺寸、數(shù)據(jù)很多，因此遇到錯綜復雜的矛盾。而本文全面地、綜合地看待了這個問題，充分協(xié)調(diào)了電動機的耗材量與各項性能之間以及技術(shù)指標和經(jīng)濟指標之間的關(guān)系。作者先按照電動機的手算程序進行手算工作，了解了國家的有關(guān)標準規(guī)定，熟悉了電動機各項指標之間的大致關(guān)系，為優(yōu)化方案打了個基礎(chǔ)。方案一中在追求節(jié)省材料時，會導致電機性能降低。方案二中采取措施提高效率、功率因數(shù)也會使起動電流變大。因此，綜合考慮各方面得失，最后得出一個既節(jié)省材料又提高性能的方案。最后，為了使本設(shè)計直觀，也為了便于生產(chǎn)，用CAD繪制了定子沖片圖、轉(zhuǎn)子裝配圖、繞組連接圖和總裝圖，附在論文附錄中。關(guān)鍵詞異步電動機；設(shè)計；優(yōu)化；繪圖Y180M222KWCONSTRUCTTHREEPHASESQUIRRELCAGEASYNCHRONOUSMOTORABSTRACTITISADISQUISITIONOFBACHELORONCONSTRUCTINGTHREEPHASESQUIRRELCAGEASYNCHRONOUSMOTORTHISPAPERSHOWSTHECHARACTER,TYPEANDUSAGEOFINDUCTIONMOTORINSUCCESSION,ITINTRODUCESTHETYPEANDFRAMEWORKOFTHREEPHASESQUIRRELCAGEASYNCHRONOUSMOTOR,ANDFARTHERSETFORTHITSRATEDDATA,TECHNICALSPECIFICATION,OPERATIONTHEORY,POWEREQUATION,MECHANISMSPECIALITY,RUNNINGSPECIALITYANDSOONTHISISTHEGROUNDWORKTOTHEDESIGNOFMOTORCONSTRUCTINGAMOTORISACOMPLEXITYTHEDESIGNERMUSTCONSIDERMANYFACTORSANDASCERTAINLOTSANDLOTSOFSIZESANDDATAS,ANDTHEREFOREBARGEUPAGAINSTRETICULAILLOGICALITYHOWEVER,THISSTUDYTREATSTHEPROBLEMALLSIDEDANDSYNTHETICALLY,ANDTHATWELLHARMONIZESTHEMATERIALWASTAGE,CAPABILITIES,TECHNICALDATASASWELLASECONOMICALDATASAFTERTHEHANDWORKEDCOUNT,THEDESIGNERHASKNOWNABOUTTHENATIONALCRITERIONANDISUPONTHEROUGHCONNECTIONSAMONGTHESPECIFICATIONS,WHICHGROUNDSFORTHENEXTWORKINTHEFIRSTOPTIMIZEDPROJECT,ASPIRINGAFTERECONOMIZINGTHEMATERIALSWILLDETERIORATETHEMOTORCAPABILITIESINTHESECONDOPTIMIZEDPROJECT，TAKINGMEASURESFORAUGMENTINGEFFICIENCYANDPOWERWILLMAKETHESTARTINGCURRENTLARGENCONSEQUENTLY,AFTERCONSIDERINGALLFACTORSSYNTHETICALLY,THEDESIGNERHASGOTTENAPROJECTTOBOTHECONOMIZEMATERIALSANDIMPROVECAPABILITIESATLAST,INORDERTOUNDERSTANDTHEMOTORINTUITIONISTICANDMANUFACTURETHEMOTOREXPEDITE,THEDESIGNERPLOTSTATORDEVELOPFILMGRAPH,ROTORCONSTRUCTIONALGRAPH,COILCOUPLINGGRAPHANDGENERALINSTALLGRAPHTHESEGRAPHSHAVEBEENDEPOSITEDINTHEEXCURSUSOFTHISTHESISKEYWORDSINDUCTIONMOTOR；DESIGN；OPTIMIZE；PLOT目錄摘要IABSTRACTII緒論1第一章異步電機概述211異步電機的特點、類型和用途212異步電機的發(fā)展趨勢3第二章三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和原理421三相異步電動機的類型422三相異步電動機的結(jié)構(gòu)423三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)與技術(shù)指標624三相異步電動機的工作原理725三相異步電動機的功率平衡關(guān)系826三相異步電動機的機械特性和工作特性9第三章電機設(shè)計基本理論1231電機制造與設(shè)計的概況1232電磁設(shè)計12第四章畢業(yè)設(shè)計要求及結(jié)果分析1541手算程序1542優(yōu)化方案15總結(jié)20參考文獻（REFERENCES）21致謝22附錄I三相異步電動機Y180M222KW手算步驟與結(jié)果1附錄II外文資料原文及譯文1附錄IIICAD圖1緒論電機在當代各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用電動機是工農(nóng)業(yè)中生產(chǎn)機械和日常生活中各種電器最重要的原動力和驅(qū)動裝置。異步電動機是其中應(yīng)用最廣、需要量最大的，據(jù)統(tǒng)計，全世界每年發(fā)電量的7080消耗在各種類型的電動機上，而其中中小型異步電動機的用電量占總發(fā)電量的40左右。尤其紡織、大型機械加工等特殊工業(yè)部門中，異步電動機的用電量占70以上。異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、堅固耐用，具有適用的工作特性，但缺點是功率因數(shù)較差，在運行時，必須從電網(wǎng)吸收滯后性的無功功率。因此，對異步電動機深入研究是非常必要和有意義的，要盡量節(jié)省異步電動機的材料用量，改善效率和功率因數(shù)等性能，使其能更好地適用于生產(chǎn)需要。第一章異步電機概述異步電機的轉(zhuǎn)速與氣隙中基波旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速之間存在一定差異，即不同步或稱異步，因此被起名為異步電機。異步電機的工作原理是通過氣隙旋轉(zhuǎn)磁密與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的。由于異步電機轉(zhuǎn)子繞組的電動勢和電流是通過感應(yīng)產(chǎn)生的，所以異步電機又稱感應(yīng)電機。11異步電機的特點、類型和用途異步電機與直流電動機、三相同步電動機不同，其轉(zhuǎn)子繞組無需與其它電源連接，因此具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、運行可靠，以及制造容易，成本低廉等優(yōu)點。異步電機有較高的運行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的傳動要求。異步電機還便于派生成各種防護型式，以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需求。異步電機運行時必須從電網(wǎng)吸取無功功率，這將使電網(wǎng)的功率因數(shù)變差，因此空氣壓縮機、驅(qū)動球蘑機、大型鼓風機、電動發(fā)電機組等對調(diào)速沒有要求的大功率生產(chǎn)機械常采用功率因數(shù)高的同步電動機。異步電動機由于電網(wǎng)的功率因數(shù)可以用別的辦法進行補償，因而這一點并不妨礙異步電動機的廣泛使用。由于異步電動機的轉(zhuǎn)速N與其旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速N1有一定的轉(zhuǎn)差關(guān)系，其調(diào)速性能較差，對要求較寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運輸機械、印染及造紙機械等，采用直流電機較經(jīng)濟、方便。但近一、二十年來，以電力電子器件和微型計算機為基礎(chǔ)發(fā)展起來的異步電動機交流調(diào)速系統(tǒng)，使異步電動機的調(diào)速性能得以改善，因而其用途更加寬廣。異步電動機由于電網(wǎng)的功率因數(shù)可以用別的辦法進行補償，因而這一點并不妨礙異步電動機的廣泛使用。異步電機的系列、品種、規(guī)格眾多，歸納起來可從定子相數(shù)、電源頻率、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、額定功率、防護形式、絕緣等級、運行方式、尺寸和用途等不同的角度來分類。按電源相數(shù)分有“單相”異步電機、“雙相”異步電機、“三相”異步電機；按電機的尺寸或額定功率分有“大型”、“中型”、“小型”和“小功率”電機；按電機的防護形式分為“開啟式”、“防護式”、“封閉式”；按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式分有籠型、繞線型和換向器電機；按運行方式分有異步發(fā)電機和異步電動機等。異步電機主要用作電動機，將電能轉(zhuǎn)換為機械能，用來驅(qū)動各種用途的生產(chǎn)機械。機械制造工業(yè)、冶金工業(yè)、煤炭工業(yè)、石油工業(yè)、輕紡工業(yè)、化學工業(yè)及其他各工礦企業(yè)中，廣泛地應(yīng)用各種異步電動機。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，電力排灌設(shè)備、打谷機、碾米機、榨油機、飼料粉碎機等大都由異步電動機拖動。在交通運輸和航運航空工業(yè)，國防、文教、醫(yī)療及日常生活中，異步電機的應(yīng)用也日益增多。據(jù)統(tǒng)計，在電網(wǎng)的動力負載中，異步電動機約占85，可以說各個領(lǐng)域都有采用它作驅(qū)動設(shè)備。12異步電機的發(fā)展趨勢提高國內(nèi)異步電機的可靠性和經(jīng)濟性指標被列為“十五”計劃基本任務(wù)的兩項重要內(nèi)容。國內(nèi)異步電機質(zhì)量和技術(shù)水平差距的其中兩個體現(xiàn)方面就可靠性差，經(jīng)濟指標落后。對電機進行細微的失效機理分析，采用新的設(shè)計方案、新的原材料及加工工藝是提高電機可靠性和經(jīng)濟指標的根本途徑。近年來我國已開始研究、設(shè)計、生產(chǎn)高效率異步電機。隨著我國加入WTO及機電行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，高效率異步電機將成為市場需求的主導產(chǎn)品。電機關(guān)鍵設(shè)備旨在衡量電機性能好壞的重要技術(shù)經(jīng)濟指標之一。隨著電機功率的增大，單位功率損耗相對減小，效率提高。普通大容量電機效率一般為95到98，小容量電機一般為80到92。所謂高效率電機，只有一個定性的概念，即設(shè)計制造出的電機效率較普通標準電機效率高出一定水平。例如美國70年代研制并推廣到歐洲和日本的高效率電動機的平均效率比普通電動機提高了2到3，其現(xiàn)行NEMA高效率電動機較我國Y系列和Y2系列電機效率高2到8。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和人類環(huán)保意識的加強，人們越來越重視環(huán)境的噪聲污染問題。因此，電機的噪聲成為考核產(chǎn)品競爭力的一個重要因素。為提高電機的品質(zhì)，必須采取措施削弱電磁噪聲。第二章三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和原理21三相異步電動機的類型目前，我國以三相電動機的功率劃分大類，并以其電源性質(zhì)、性能、用途、結(jié)構(gòu)特征、形式等作為補充細分。例如，中小型電動機的功率范圍是11000KW，其中1100KW是小型三相電動機,1001000KW為中型三相電動機。異步電動機按其電源性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征，較詳細的分類如下異步電動機分為三相異步電動機和單相異步電動機兩大類；三相異步電動機又分為繞線型和鼠籠型兩種；三相籠型異步電動機又包括深鼠籠型、雙鼠籠型和單鼠籠型三種；單相異步電動機又分為交直流兩用式、罩極式、電容式和分相式。三相異步電動機是應(yīng)用最為廣泛的一種電動機，它的主要分類見表21表21三相異步電動機的分類22三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機主要是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，轉(zhuǎn)子有鼠籠型及繞線型轉(zhuǎn)子兩種。定子與轉(zhuǎn)子之間有氣隙，中小型三相異步電動機的氣隙一般為022MM。1定子異步電動機的定子是用來產(chǎn)生磁場的，它一般由定子鐵心、定子繞組和外分類方式類別按轉(zhuǎn)子繞組形式籠型、繞線型大型中型小型按電機尺寸中心高H/MM定子鐵心外徑D1/MM6301000355630500100080315120500按防護形式開啟式（IP11），防護式（IP22、IP23），封閉式（IP44）按通風冷卻方式自冷式，自扇冷式，他扇冷式、管道通風式按安裝結(jié)構(gòu)形式臥式，立式，帶底腳，帶凸緣按絕緣等級E級、B級、F級、H級按工作定額連續(xù)，短時，周期性，非周期性按用途防爆，潛水，起重等殼等主要部件組成。定子鐵心一般由圓形鐵心沖片、齒壓板和壓圈等零件壓裝后，經(jīng)扣片或焊接緊固或焊幅筋固定成一體。鐵心沖片一般由相互絕緣的05MM厚的硅鋼片沖成,沖片內(nèi)圈有均勻分布的槽,用來嵌放定子繞組。定子鐵心的槽及開口槽三種。中小型低壓電機一般采用半閉口槽。三相異步電動機的定子繞組由對稱的三個繞組組成，每個繞組由許多線圈按一定的規(guī)律連接而成。中小型低壓電動機的線圈由高強度漆包線繞制，線圈與槽壁之間墊以槽絕緣。定子繞組在槽內(nèi)的布置分為單層繞組和雙層繞組兩種基本形式。繞組嵌好后用槽楔鎖口壓緊。槽楔用竹、膠布板和環(huán)氧玻璃布板等非磁性材料組成。外殼包括機座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環(huán)等部件。小型機座通常用灰鑄鐵鑄成。大、中型箱式電動機機座由鋼板焊接而成。端蓋是支承軸承并受徑向和軸向負荷的重要部件，由灰鑄鐵鑄成。有的機座的端蓋與外軸承蓋鑄成一體，具有裝配方便、節(jié)省工時等優(yōu)點。2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組等零部件組成。轉(zhuǎn)子鐵心是用05MM厚的硅鋼片疊成的圓柱體，另一種是繞線轉(zhuǎn)子?；\型轉(zhuǎn)子是鑄鋁的或銅條焊接的籠型轉(zhuǎn)子，如果去掉鐵心，整個繞組的外形就像一個松鼠籠子，所以習慣上又稱籠型轉(zhuǎn)子為鼠籠轉(zhuǎn)子。為了節(jié)約用銅和提高生產(chǎn)率，中小容量的籠型電動機都采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。這種轉(zhuǎn)子的鋁導條、端環(huán)及風葉一次鑄成。此外籠型繞組還有雙籠型及深槽型，這兩種轉(zhuǎn)子可改善異步電動機的啟動性能，主要用于100KW以上的大中型電動機。繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，也是由對稱三相繞組構(gòu)成，一般接成星形聯(lián)結(jié)，三根引出線分別接到與轉(zhuǎn)軸絕緣的三個滑環(huán)（又稱集電環(huán)）上，通過電刷裝置可與外電阻或其他控制器相連接，以改善電動機的啟動性能和調(diào)速性能。為了減少電刷與集電環(huán)的磨損，中等容量以上的繞線轉(zhuǎn)子電動機裝有舉刷裝置，電動機啟動后，可將電刷提起，同時將三個集電環(huán)短接。轉(zhuǎn)軸一般用中碳鋼制成。轉(zhuǎn)子鐵心套在轉(zhuǎn)軸上或通過壓圈套在軸上，它支持著轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔均勻地旋轉(zhuǎn)，并傳導三相電動機所輸出的轉(zhuǎn)矩。3氣隙如同其他旋轉(zhuǎn)電機一樣，異步電機的定子與轉(zhuǎn)子之間必須有一氣隙。氣隙的大小對異步電動機的運行性能有很大影響。為了減少電機的勵磁電流，提高功率因數(shù)，氣隙應(yīng)盡可能地小。但氣隙過小，將引起裝配困難和運行不可靠。從減少附加損耗并減少高次諧波磁通勢產(chǎn)生的磁通來看，氣隙稍大一點也有其有利的一面。但總的來說，異步電動機的氣隙比同步電機的小得多，在中小型異步電動機中，氣隙大約為02MM15MM。23三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)與技術(shù)指標每臺電動機的外殼上都應(yīng)有一塊銘牌，銘牌上標出這臺電動機額定值及其他必要事項。1三相異步電動機的名牌額定數(shù)據(jù)1型號Y系列國產(chǎn)三相異步電動機型號是按國際電工委員會IEC標準設(shè)計生產(chǎn)的新系列三相電動機，它是以電動機中心高為依據(jù)編制型號譜的，如“Y180M2”Y異步電動機；180中心高180MM；M中機座（L長機座，S短機座）；22極。2額定值（1）額定功率（PN）指電動機在額定運行時，軸端輸出的機械功率，單位為瓦（W）或千瓦（KW）。（2）額定電壓（UN）指電動機在額定運行時，加在定子繞組上的線電壓，單位為伏（V）。如果銘牌上標有兩個電壓數(shù)據(jù)，如220V/380V，表示電動機定子繞組在兩種不同聯(lián)結(jié)時的線電壓。（3）額定電流（IN）指電動機在額定電壓下，軸端輸出額定功率時，定子繞組中的線電流，單位為安（A）。如果銘牌上有兩個電流數(shù)據(jù)，表示的定子繞組在兩種不同聯(lián)結(jié)時的輸入電流。（4）額定頻率（FN）指輸入交流電（即電網(wǎng)）的頻率，我國規(guī)定的電網(wǎng)頻率為50HZ，除出口電動機（多為60HZ）外，國內(nèi)用的異步電動機的額定頻率都是50HZ。（5）額定功率因數(shù)（）指電動機額定運行時，定子相電壓與相電COSN流之間的相位差。（6）額定轉(zhuǎn)速（NN）指電動機在額定頻率、額定電壓下，且軸端輸出額定功率時，轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分（R/MIN）。（7）額定效率（N）指電動機在額定運行時的效率。（8）絕緣等級指電動機在額定運行時，繞組允許的溫度升高值（即繞組的溫度比周圍空氣穩(wěn)定高出的數(shù)值）。允許溫升的高低取決于電動機使用的絕緣材料。絕緣材料的耐熱等級見表22，也有些電動機制造廠在銘牌上直接給出電動機的允許溫升。表22絕緣材料的耐熱等級耐熱等級YAEBFHC最高工作溫度（）901051201301551801809標準編號指電動機產(chǎn)品按這個標準生產(chǎn)，技術(shù)數(shù)據(jù)能達到這個標準的要求。例如國際GB7552000。（10）工作制或定額指三相電動機的運行狀態(tài)，即允許連續(xù)使用的時間，分為連續(xù)、短時、斷續(xù)周期三種。連續(xù)工作制（S1）的電動機在銘牌規(guī)定的額定負載范圍內(nèi)允許長期連續(xù)使用。短時工作（S2）的電動機在銘牌規(guī)定的條件下，只能在規(guī)定的時間內(nèi)短時運行，短時運行的持續(xù)時間標準有四種10MIN、30MIN、60MIN及90MIN，達到規(guī)定的時間后必須停機，待三相電動機完全冷卻后才可以開機運行。斷續(xù)周期工作制（S3）的電動機在銘牌規(guī)定的額定值下只能斷續(xù)周期性使用，斷續(xù)運行常以負載持續(xù)率百分數(shù)表示，標準負載持續(xù)率分為四種15、25、40、60，每周期為10MIN。（11）聯(lián)結(jié)指三相電動機定子繞組的六根引出線頭的接線方法，即接成Y還是。接線時必須注意電動機電壓、電流、聯(lián)結(jié)三者之間的關(guān)系。2三相異步電動機的主要技術(shù)經(jīng)濟指標效率（）指電動機輸出機械功率與輸入電功率之比,通常用百分數(shù)表示。功率因數(shù)（）指電動機輸入有效功率與視在功率之比。COS堵轉(zhuǎn)電流（IK）指電動機在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子堵住時從供電回路輸入的穩(wěn)態(tài)電流有效值。堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（TK）指電動機在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子堵住時所產(chǎn)生的最小測得值。最大轉(zhuǎn)矩（TMAX）指電動機在額定電壓、額定頻率和運行溫度下,轉(zhuǎn)速不發(fā)生突降時所產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。24三相異步電動機的工作原理三相對稱的繞組通過三相對稱的電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，其轉(zhuǎn)速即為同步速N160F/P；轉(zhuǎn)子直流勵磁產(chǎn)生固定磁極；輔助電動機起動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步N1時，其異性磁極就被旋轉(zhuǎn)磁場拉住，即定子旋轉(zhuǎn)磁場就拖著固定磁場（轉(zhuǎn)子）以轉(zhuǎn)速N（N1轉(zhuǎn)子逆著磁場方向旋轉(zhuǎn)（N0），電機既從電網(wǎng)吸收電功率又從軸上吸收機械功率，消耗在電機內(nèi)部。25三相異步電動機的功率平衡關(guān)系三相異步電動機以轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行時，定子繞組從電源輸入的電功率為N113COSPUI定子銅損耗為2CUPR轉(zhuǎn)子鐵損耗很小，可忽略不計，故鐵損耗主要是定子鐵心損耗203FEMIR電磁功率221121133MCUFESSPPIRRI電磁功率也可表示為222223COSCOSMPEIMEI轉(zhuǎn)子繞組中的銅損耗為2CUMPIRSP電磁功率PM減去轉(zhuǎn)子繞組中的銅損耗PCU2就是等效電阻上的損耗。21SR這部分等效損耗實際上是傳輸給電機轉(zhuǎn)軸上的機械功率，用PM表示。它是轉(zhuǎn)子繞組中電流與氣隙旋轉(zhuǎn)磁通密度共同作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，帶動轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所對應(yīng)的功率。N2213MMCUMSPPIRSP電動機在運行時，會產(chǎn)生軸承以及風阻等摩擦阻轉(zhuǎn)矩，這也要損耗一部分功率。把這部分功率叫做機械損耗，用PM表示。在異步電動機中，除了上述各部分的損耗外，由于定、轉(zhuǎn)子開了槽和定、轉(zhuǎn)子磁動勢中含有諧波磁動勢，還要產(chǎn)生一些附加損耗，用PA表示。PA一般不易計算，往往根據(jù)經(jīng)驗計算，在大型異步電動機中，PA約為輸出額定功率的05；而在小型異步電動機中，滿載時可達輸出額定功率的13或更大些。機械功率PM減去機械損耗PM和附加損耗PA,才是轉(zhuǎn)軸上真正輸出的功率,用P2表示。AP可見異步電動機運行時，從電源輸入電功率P1到轉(zhuǎn)軸上輸出功率P2的全過程為122CUFECUMAPPP從以上功率關(guān)系定量分析中看出，異步電動機運行時，電磁功率、轉(zhuǎn)子回路銅損耗和機械功率三者之間的比例關(guān)系是21CUMMPS26三相異步電動機的機械特性和工作特性1三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性是指電動機轉(zhuǎn)速N與電磁轉(zhuǎn)矩M之間的函數(shù)關(guān)系，即NFM。三相異步電動機的機械特性有不同的表達形式，如物理表達式、參數(shù)表達式和實用表達式。本文中僅介紹參數(shù)表達式。三相異步電動機的電磁功率為（1）21MRMISP所以，電磁轉(zhuǎn)矩為（2）211RIS三相異步電動機近似等值電路如下由圖可知（3）21221UIRXS而（4）1FP由式（2）、（3）、（4）得出（5）21122RUMPSMFRXA式（5）即為三相異步電動機機械特性的參數(shù)表達式。2三相異步電動機的工作特性三相異步電動機的工作特性是指在電動機的定子側(cè)加額定電壓，電壓的頻率又為額定值時，電動機的轉(zhuǎn)速N、定子電流I1、功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩T、1COS效率等與輸出功率P2的關(guān)系。即U1UN、F1FN時，N，I1，T，F(xiàn)P2COS（1）效率特性2F，電機空載時，P20,0，隨著輸出功率P2的增加，212PP效率也增加，當鐵損耗與機械損耗之和等于定、轉(zhuǎn)子銅損耗之和時，電動機的效率達到最大。但當負載繼續(xù)增大時，效率反而降低。一般來說，電動機的容量越大，效率越高。（2）功率因數(shù)特性電動機運行時必須吸取滯后無功功率，21COSFP其功率因數(shù)總小于1?？蛰d時，功率因數(shù)很低，不超過02。當負載增大時,定子電流中的有功電流增加，使功率因數(shù)提高,額定負載時最高，如負載再增大,功率因數(shù)又反而減少。（3）定子電流特性I1FP2空載時，轉(zhuǎn)子電流差不多為零，定子電流2I等于勵磁電流，隨著負載的增加，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)子電流增大，定子電流也增0I大。（4）電磁轉(zhuǎn)矩特性TFP2空載時，電磁轉(zhuǎn)矩TT0。隨著負載增大，P2增大，但由于機械角速度變化不大，電磁轉(zhuǎn)矩T隨P2的變化近似為一條直線。（5）轉(zhuǎn)速特性NFP2空載時，轉(zhuǎn)速N接近N1，隨著負載的增加，轉(zhuǎn)速N略微降低，隨著輸出功率P2的增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速N下降，轉(zhuǎn)差率S增大。第三章電機設(shè)計基本理論31電機制造與設(shè)計的概況在我國，電機制造工業(yè)的發(fā)展趨勢大概為產(chǎn)品品種、規(guī)格不斷增加，單機容量迅速增大，技術(shù)經(jīng)濟指標逐步提高；積極采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝；標準化、系列化和通用化程度不斷提高；積極開展電機理論、測試技術(shù)和新型發(fā)電方式的研究。電機設(shè)計的任務(wù)可歸納為四要點1、滿足用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格（如功率、電壓、轉(zhuǎn)速等）和技術(shù)要求（如效率、參數(shù)、溫升限度、機械可靠性等）；2、貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，結(jié)合生產(chǎn)的經(jīng)濟性和可靠性；3、運用有關(guān)的理論和計算方法4、正確處理設(shè)計時遇到的各種矛盾。電機設(shè)計的目的就是設(shè)計性能好、體積小、運行可靠、維修方便的電機。電機設(shè)計時通常給定數(shù)據(jù)額定功率、額定電壓、相數(shù)及相間連接方式、額定頻率、額定轉(zhuǎn)速或同步轉(zhuǎn)速、額定功率因數(shù)。在此次的中小型異步電動機的設(shè)計中，以上6個數(shù)據(jù)都已給出。總的電機設(shè)計分三個階段準備階段、電磁設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計。（一）準備階段首先是熟悉國家標準，收集相近電機的產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料，并聽取生產(chǎn)和使用單位的意見與要求；然后編制技術(shù)任務(wù)書或技術(shù)建議書。（二）電磁設(shè)計根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書的規(guī)定，參照生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，通過計算和方案比較，來確定與所設(shè)計電機電磁性能有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算其電磁性能。（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計確定電機的機械結(jié)構(gòu)、零部件尺寸、加工要求與材料的規(guī)格及性能要求，包括必要的機械計算及通風和溫升計算。通常，首先根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書（技術(shù)建議書）中規(guī)定的防護型式、安裝方式與冷卻方式，再考慮電磁計算中所選負荷的高低，來選取合適的通風冷卻系統(tǒng)；然后安排產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)，繪制總裝配草圖。然后分別繪制部件的分裝配圖和零件圖，并對總裝配草圖進行必要的修改。由于本次設(shè)計主要針對電磁設(shè)計，故只對電磁設(shè)計部分作重點介紹。32電磁設(shè)計電磁設(shè)計分四大步驟1額定數(shù)據(jù)及主要尺寸；2磁路計算；3參數(shù)計算；4起動計算。一個好的設(shè)計方案應(yīng)該達到節(jié)省材料的目標，即將定子用銅量、轉(zhuǎn)子用鋁量、硅鋼片用量盡量降到最小，另外，電機性能良好，即效率和功率因數(shù)應(yīng)該盡可能大、起動電流盡可能小、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)盡量大。然而，電機的各項性能之間以及技術(shù)指標和經(jīng)濟指標之間，經(jīng)常存在矛盾，長了此短了彼。例如，當采取措施改善某個性能時，常會使其他一些性能變差，因此必須全面照顧。又如，在設(shè)計電機時，不能片面追求體積小和材料省，因為這樣容易導致電機性能變差，特別是效率降低，加工工時增加，而使運行費用或制造成本上升，并造成浪費。因此，設(shè)計人員必須全面、綜合地看問題。以下著重介紹電機的五個性能指標及改善方法1效率1010PP是電動機所有損耗標幺值之和。12FWCUSFEPP針對本次設(shè)計，由于風摩損耗和雜散損耗基本上不容變動，所以，通常導致效率低的原因有定子銅損耗大、轉(zhuǎn)子鋁損耗大、鐵損耗大。針對不同原因，采取不同的措施來提高效率。1）定子銅損耗大降低定子繞組電阻，可采取的措施A增大導條面積，減少每相導體數(shù)；B減少每槽導體數(shù)；C減少繞組端部長度。2）轉(zhuǎn)子鋁損耗大降低轉(zhuǎn)子繞組電阻，可采取的措施A增大轉(zhuǎn)子槽面積；B增大端環(huán)尺寸。3）鐵耗大降低定子鐵心磁密，A減少定子內(nèi)徑，改變定子槽型適當?shù)亟档投ㄗ哟琶?，使定、轉(zhuǎn)子齒、軛部磁密和損耗分配合理；B增加鐵心長，降低旋轉(zhuǎn)鐵耗；C減少定、轉(zhuǎn)子槽口寬度以及采用閉口槽和磁性槽鍥；D增加定子繞組匝數(shù)實現(xiàn)。2功率因數(shù)COS112PPQII導致效率低的原因通常是磁化電流大和漏電抗大。當磁化電流大可以通過A增加定子繞組每槽導體數(shù)；B使磁通密度下降增加鐵心長；C減少氣隙；D調(diào)整槽型尺寸，使定、轉(zhuǎn)子齒、軛部磁密分布合理四種方法來降低磁化電流。而減少每槽導體數(shù)、減少鐵心長或改變槽型尺寸來減少槽漏抗都可以減小漏電抗。3起動電流倍數(shù)IST221,STKWTSTSTSTTIIIZRX歸根結(jié)底，漏抗過小導致起動電流過大。要降低起動電流，可通過以下方法來增大漏抗增加每槽導體數(shù)；改變定轉(zhuǎn)子槽型，使槽變成深而窄；減少槽口，肩部斜度增加，使漏磁磁路不至于過分飽和。4起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)TST21STSTNTRSZSN是對應(yīng)于額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)差率。一般說來，起動轉(zhuǎn)矩越大越好。通常起動轉(zhuǎn)矩太小是因為漏電抗太大或轉(zhuǎn)子電流太小。針對漏電抗太大，可采取措施適當減少定子繞組每槽導體數(shù)和改變定轉(zhuǎn)子槽型，增加槽寬減小槽高。而當轉(zhuǎn)子電流太小時，則可以通過改變轉(zhuǎn)子槽型使槽增加擠流效應(yīng)和適當縮小槽面積和端環(huán)面積來增大電流從而增大起動轉(zhuǎn)矩。5最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)TMAXMAX21NSRX通常最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)大好。導致最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)太小的緣故也是因為漏電抗太大或轉(zhuǎn)子電流太小。因此，增大最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的方法與增大起動轉(zhuǎn)矩的方法是一樣的?？戳艘陨系慕榻B，就會發(fā)現(xiàn)當采取措施改善某個性能時，常會使其他一些性能變差。例如，當漏電抗較大導致功率因數(shù)、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)偏小，然而當采取措施如減少每槽導體數(shù)時，雖然功率因數(shù)、起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩都有所改良，但也可能導致起動電流過大。因此，要綜合考慮，在各項性能指標達到要求后盡量去提高其中某些性能。第四章畢業(yè)設(shè)計要求及結(jié)果分析41手算程序設(shè)計中小型三相感應(yīng)電動機，型號是Y180M222KW。給定數(shù)據(jù)輸出額定功率PN22KW,額定電壓UN380V（接法），額定頻率為50HZ，極數(shù)是2，相數(shù)M13，B級絕緣，外殼的防護等級為IP44，冷卻方式為IC0141。主要性能指標按技術(shù)JB307482規(guī)定，依照手算電磁計算程序，進行各個項目的核算，具體步驟詳見附錄I。通過手算鞏固所學的電機學與電機設(shè)計的理論知識，熟悉電機設(shè)計的整個過程，對各個參數(shù)對消耗硅鋼片、銅、鋁等材料量與電機性能的影響有了更深的理解。從而給下一步的三個優(yōu)化方案的研究和調(diào)試打下基礎(chǔ)。42優(yōu)化方案1方案一（節(jié)省材料）為了在手算方案基礎(chǔ)上節(jié)省材料（定子銅重和硅鋼片重），我在本方案中采取的措施是減小鐵心長到170（原值175），減小定子外徑到285（原值290）、減小定子槽寬到71（