Y2-160M1-2 三相異步電動機電磁設(shè)計及工藝分析 目 錄摘要 IAbstract II第一章 緒 論 - 4 -1.1 工程背景 - 4 -1.2 該課題設(shè)計的主要內(nèi)容 - 4 -第二章 三相異步電動機 - 6 -2.1 三相異步電動機結(jié)構(gòu) - 6 -2.1.1 異步電動機的定子結(jié)構(gòu) - 7 -2.1.2 異步電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) - 8 -2.1.3 三相異步電動機接線圖 - 8 -2.2 三相異步電動機工作原理 - 9 -2.3 三相異步電動機的機械特性和工作特性 - 12 -第三章 三相異步電機電磁設(shè)計 - 14 -3.1 主要尺寸和空氣隙的確定 - 14 -3.2 定子繞組與鐵芯設(shè)計 - 14 -3.2.1 定子繞組型式和節(jié)距的選擇 - 15 -3.2.2 定子沖片的設(shè)計 - 16 -3.3 額定數(shù)據(jù)及主要尺寸 - 17 -3.4 磁路計算 - 19 -3.5 性能計算 - 22 -3.5.1 工作性能計算 - 22 -3.5.2 起動性能計算 - 26 -第四章 電機轉(zhuǎn)動軸的工藝分析 - 28 -4.1 轉(zhuǎn)動軸的加工工藝分析 - 28 -4.2 選擇設(shè)備和加工工序 - 30 -4.3 成品的最后工序 - 31 -小結(jié)與致謝 - 32 -參考文獻 - 33 -附 錄 - 34 -附錄A：電動機電磁設(shè)計源程序 - 34 -附錄B：定轉(zhuǎn)子沖片圖 - 44 -Y2-160M1-2 三相異步電動機電磁設(shè)計摘要：由于本設(shè)計書是針對三相異步電動機電磁系統(tǒng)進行的設(shè)計研究和工藝分析，先簡單的了解電機行業(yè)的發(fā)展狀況再查閱一些三相異步電動機的相關(guān)文獻，然后通過閱讀關(guān)于三相電動機的相關(guān)論文，了解到三相異步電動機的一些相關(guān)領(lǐng)域知識，同時針對性的了解Y2系列三相異步電動機，及其設(shè)計特點，參考具體文獻進行電磁設(shè)計，深入具體研究Y2-160M1-2型號三相異步電動機，對其工藝優(yōu)缺點進行具體分析。

關(guān)鍵詞：Y2-160M1-2；定轉(zhuǎn)子；繞組分布；電磁設(shè)計 IAbstractThis article mainly about electromagnetic design and calculation of motor. 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 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 parameters 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, electromagnetic- II -第一章 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Y2-160M1-2電機進行了電磁設(shè)計計算1.2 該課題設(shè)計的主要內(nèi)容1.設(shè)計目標：設(shè)計出電機的主要性能指標，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，部分性能指標最好有所改善2.設(shè)計的范圍：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：《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)4.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達到設(shè)計任務(wù)書的要求3) 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第二章 三相異步電動機2.1 三相異步電動機結(jié)構(gòu)電機的機組結(jié)構(gòu)主要由磁路部分，電路部分以及機械三部組成，如圖磁路又是由定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成的 定子鐵心是由0.35mm～0.5mm厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，減少了由于交變磁通通過而引起的鐵心渦流損耗鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來嵌放定子繞圈用的轉(zhuǎn)子鐵心用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路的一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組電路部分是由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成的定子繞組三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成線圈由絕緣銅導線或絕緣鋁導線繞制機械部分主要是機座、端子、軸和軸承等組成 圖 2.1 電機主要結(jié)構(gòu)異步電動機根據(jù)轉(zhuǎn)子的繞組的結(jié)構(gòu)不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組本身自成閉合回路，整個轉(zhuǎn)子形成一個堅實的整體，其結(jié)構(gòu)簡單牢固、運行可靠、價格便宜，應(yīng)用最為廣泛，小型異步電動機絕大部分屬于這類。

繞線式異步電動機的結(jié)構(gòu)比鼠籠式復(fù)雜，但啟動性能較好，需要時還可以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速三相鼠籠式異步電動機的結(jié)構(gòu)較為優(yōu)越2.1.1 異步電動機的定子結(jié)構(gòu)定子是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的，主要由定子鐵心、定子繞組和機座等部分組成鼠籠式和繞線式異步電動機的定子結(jié)構(gòu)是完全一樣的1）定子鐵心：異步電動機定子鐵心是電動機磁路的一部分，由0.35mm～0.5mm厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，由于硅鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，所以減少了由于交變磁通通過而引起的鐵心渦流損耗鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來嵌放定子繞圈. （2）定子繞組：是三相電動機的電路部分，三相電動機有三相繞組，通入三相對稱電流時，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差120°電角度線圈由絕緣銅導線或絕緣鋁導線繞制中、小型三相電動機多采用圓漆包線，大、中型三相電動機的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)定子三相繞組的六個出線端都引至接線盒上，首端分別標為U1, V1, W1 ，末端分別標為U2, V2, W2 這六個出線端在接線盒里的排列方式，可以接成星形或三角形連接。

（3）機座是電動機的外殼和支架，它的作用是固定和保護定子鐵心、定子繞組并支撐端蓋，所以要求機座具有足夠的機械強度和剛度，能承受運輸和運行過程中的各種作用力中、小型異步電動機通常采用鑄鐵機座，定子鐵心緊貼在機座的內(nèi)壁，電動機運行時鐵心和繞組產(chǎn)生的熱量主要通過機座表面散發(fā)到空氣中去，因此，為了增加散熱面積，在機座表面裝有散熱片對大型異步電動機，一般采用鋼板焊接機座，此時為了滿足通風散熱的要求，機座內(nèi)表面與鐵心隔開適當距離，以形成空腔，作為冷卻空氣的通道2.1.2 異步電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子是異步電動機的轉(zhuǎn)動部分，它在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下獲得一定的轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器或皮帶輪帶動其他機械設(shè)備做功轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部分組成1）轉(zhuǎn)子鐵心 是用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路的一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組2）轉(zhuǎn)子繞組異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機與籠形異步電動機 ① 繞線形繞組： 與定子繞組一樣也是一個三相繞組，一般接成星形，三相引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相連，這就有可能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻或電動勢以改善電動機的運行性能。

② 籠形繞組： 在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個槽中插入一根銅條，在銅條兩端各用一個銅環(huán)（稱為端環(huán)）把導條連接起來，稱為銅排轉(zhuǎn)子也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導條和端環(huán)風扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子，100kW以下的異步電動機一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子 2.1.3 三相異步電動機接線圖三相異步電機接線圖:三相電動機的三相定子繞組每相繞組都有兩個引出線頭 一頭叫做首端 ，另一頭叫末端規(guī)定第一相繞組首端用D 1表示，末端用D 4表示；第二相繞組首端用D2表示，末端用D5表示；第三相繞組首末端分別用D3和D6來表示這六個引出線頭 引入接線盒的接線柱上，接線柱相應(yīng)地標出D1～D6的標記，見圖(1)三相定子繞組 的六根端頭可將三相定子繞組接成星形或三角形，星形接法是將三相繞組的末端并聯(lián)起來， 即將D4、D5、D6三個接線柱用銅片連結(jié)在一起，而將三相繞組首端分別接入三相交流 電源，即將D1,D2,D3分別接入A、B、C相電源，如圖(2)所示而三角形接法則是 將第一相繞組的首端D 1與第三相繞組的末端D6相連接，再接入一相電源；第二相繞組的 首端D2與第一相繞組的末端D4相連接，再接入第二相電源；第三相繞組的首端D3與第 二相繞組的末端D5相連接，再接入第三相電源。