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1、 Three-Phase Induction Motor Design GENERAL DATA Given Output Power (kW):11Rated Voltage (V):380Winding Connection:DeltaNumber of Poles:4Given Speed (rpm):1460Frequency (Hz):50Stray Loss (W):110 Frictional Loss (W):102 Windage Loss (W):0 Type of Load:Constant TorqueOperating Temperature (C):75 STATO
2、R DATA 1定转子槽配合 Number of Stator Slots:36 定转子槽配合：36/26国内外标准规定的槽配合，理论分析和实践表明，若Q1/Q2配合不当将使电动机的性能变坏，甚至不能运行，因此槽配合的选择都是按经验选择。槽配合选择往往都是采用成熟的推荐值，下面介绍世界各国一些槽配合经验推荐值见表，供设计时参考。1.1三相笼形异步电机推荐槽配合1.2 Y、Y2系列异步电机推荐的槽配合2定转子内外径Outer Diameter of Stator (mm): 260Inner Diameter of Stator (mm): 170IP：International Protect
3、ion 第1个数字： 0：无防护，对外界的人或物无特殊的防护 1：防止大于50mm的固体物侵入。防止人体如手掌因意外而接触到内部之零件 2：防止大于12mm的固体物的侵入 3：防止大于2.5mm的固体物的侵入 4：防止大于1.0mm的固体物的侵入 5：防尘，完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘侵入，但侵入的灰尘量不影响电气设备工作。 6：完全防止外物、灰尘侵入第2个数字： 0：无防护 1：防止滴水侵入，垂直滴下的水滴对设备不会造成影响 2：电机倾斜150时仍可防止滴水侵入 3：防止喷洒的水侵入，防止与垂直夹角小于600的淋水 4防溅水电机：承受任何方向的溅水应无任何影响 5防喷水电机：承受任何
4、方向的喷水应无任何影响 6防海浪电机：承受猛烈的海浪冲击或强烈喷水时，电机的进水量应不达到有害 的程度7防浸水电机: 当电机浸入规定压力的水中经规定时间后，电机的进水量应不达 到有害的程度8. 持续潜水电机:电机在制造厂规定的条件小能长期潜水，电机一般为水密形， 但对某些类型的电机，也可允许进入，但应不达到有害的程度。Type of Stator Slot:2Dimension of Stator Slot hs0 (mm): 0.8 hs1 (mm): 0.975 hs2 (mm): 15.83 bs0 (mm): 3.8 bs1 (mm): 7.28 bs2 (mm): 10.05Top
5、Tooth Width (mm): 7.86988Bottom Tooth Width (mm): 7.869773细长比Length of Stator Core (mm): 155定子有效长度与极距之比（ ）称为主要尺寸比。当电动机有效部分体积不变时，值较大的电动机细长，反之则较粗短。值的大小对电动机的技术经济性能有明显的影响。值选择要点： (1)要求转动惯量小，经常正、反转的电动机，值应较大； (2)在合理选值范围内，值较大的电动机，绕组端部用铜量及端盖等结构件的材料用量较少，电动机较轻；(3)值较大的电动机，绕组端部铜耗及端部漏抗减少；线圈匝数较少，减少了线圈加工工时和绝缘材料用量；
6、(4)值较大时，通风冷却条件变坏，转子刚度可能较差。因铁心冲片数量增加，从而增加了冲片冲剪、铁心叠压和下线的工时。高速电动机的转子直径受材料强度限制，其值较大，可达34，而中小型异步电动机的值，一般为0.53.0。Y系列电动机值范围见下表。Stacking Factor of Stator Core:0.984 铁磁材料Type of Steel:50DW47050硅钢片的厚度100，本项目的厚度为0.5mm。硅钢片的厚度通常为0.5mm、0.35mm、0.3mm470磁密：B=1.5T时单位公斤铁磁材料的铁心损耗1004.1硅钢片型号表示方法（1）冷轧无取向硅钢带（片）表示方法：DW+铁损值
7、（在频率为50HZ，波形为正弦的磁感峰值为1.5T的单位重量铁损值。）的100倍+厚度值的100倍。如DW470-50 表示铁损值为4.7w/kg，厚度为0.5mm的冷轧无取向硅钢，现新型号表示为50W470。（2）冷轧取向硅钢带（片）表示方法：DQ+铁损值（在频率为50HZ，波形为正弦的磁感峰值为1.7T的单位重量铁损值。）的100倍+厚度值的100倍。有时铁损值后加G表示高磁感。如DQ133-30表示铁损值为1.33，厚度为0.3mm的冷轧取向硅钢带（片），现新型号表示为30Q133。（3）热轧硅钢板热轧硅钢板用DR表示，按硅含量的多少分成低硅钢（含硅量2.8%）、高硅钢（含硅量2.8%）
8、。表示方法：DR+铁损值（用50HZ反复磁化和按正弦形变化的磁感应强度最大值为1.5T时的单位重量铁损值）的100倍+厚度值的100倍。如DR510-50表示铁损值为5.1，厚度为0.5mm的热轧硅钢板。家用电器用热轧硅钢薄板的牌号用JDR+铁损值+厚度值来表示，如JDR540-50。4.2 武钢生产的电工钢片片 P1.5/50：施加50Hz、B=1.5T的工频磁场的单位公斤铁磁材料铁耗 B5000：H=5000A/m时的B4.3 各种电机选用材料推荐用途无取向硅钢类型HILITECOREHILITECOREHOMECOREDGX系列WTG系列DWK系列35WW230-35WW40035WW4
9、4050WW700-50WW130050WW250-50WW47050WW600电机大型电机中型电机一般交流电机密封电动机小型电动机间歇交流电机高效电机中、高频电机变压器大型电源变压器中小型电源变压器配电变压器电抗器和磁放大器声频变压器交流器和测量用变压器整流器电焊变压器磁力开关铁芯注：表示最合理牌号品种晶粒取向磁性钢带（片）牌号27QC95-27QG13030QG100-30QG13035QG125-35QG13527Q120-27Q14030Q120-30Q18035Q135-35Q185DG3-DG7大型电机.大型变压器.中小型变压器.分配变压器.调压器.电抗器及磁放大器.中频变压器.互
10、感器.电视机变压器.收音机变压器.无线电广播变压器.焊接变压器.4.4 高效电机硅钢片的选择热轧硅钢片是磁性无取向硅钢片,属硅铁合金。与冷轧片相比具有材料稳定性好、冲剪应力远低于冷轧片、比重小、同板差较大等特点。冷轧硅钢片属低硅低碳合金,具有铁损小、磁感高、表面光滑、厚度均匀、同板差小等特点。电机铁心采用硅钢片代替碳钢板和纯铁,在历史上是一个巨大的进步,低损耗的硅钢片改善了电机性能,缩小了电机体积。现在用无硅钢片代替硅钢片的小型电机铁心,是因为现代技术冶炼的无硅钢片,不同于原来的低碳钢板,它不但具有高的磁感应强度,而且具有与硅钢片相近的铁耗。无论是冷轧硅钢片还是无硅钢片,它的磁感应强度和损耗对
11、机械应力都非常敏感,因此冲制后如何恢复其原有导磁性能和铁损,是选用硅钢片时应考虑解决的问题。4.4.1小功率高效率电机高效电机硅钢片的选择不要只追求高牌号，铁损低的，而事实上要综合考虑，虽然牌号越高铁损越低，但导磁能力会相对较差，而对于小型电机导磁能力尤为重要。1. 5kW电动机中因无功电流占定子电流的比例较大，因此空载电流(主要是磁化电流)在满载电流中占了相当大的比例，达到70%左右，随着功率的增加，空载电流所占满载电流的比例逐渐减小。因此对于功率较小的电机，定子铜耗所占总损耗的比例较大，应优先采用导磁性能好的电工钢片做为定子铁心，这样可以大大降低激磁电流,明显的改善铁耗和定子铜耗。4.4.
12、2大功率高效电机由于空载电流所占满载电流的比例较小,铁耗在总损耗中已占相当大的比例,选用高导磁的硅钢片,对于提高效率效果并不明显,因此降低铁心材料的单位损耗将有助于减少铁耗。由于电动机设计和制造的原因,电动机试验的铁耗大大超过按钢厂提供的单位铁损值所计算的数值,铁耗增加的原因主要是钢厂的单位铁损值是按Ep2stein方圈法对条料试品进行测试,但在材料经过冲剪叠压后,受到很大的应力而使冲片的导磁性能恶化和铁损增加,此外由于齿槽的存在引起气隙齿谐波磁场在铁心表面引起空载高频损耗,这些都将导致电动机产成后铁耗显著增加,因此除了选择较低单位铁损的磁性材料外,尚需控制叠片压力和采取必要的工艺措施以降低铁耗。虽然早在2002 年底,国家提出要推广冷轧片,即“以冷代热”,但冷轧片的种种弊端(如冷轧片的失效期问题和对机械应力的敏感) ,对于高效电机的研制始终是个障碍。目前,国内主要高效电机制造厂硅钢片采用的是热轧片。该牌号硅钢片属高硅高碳、密度小、重量轻、材料稳定性好,基本无失效期,冲剪应力远小于冷轧片，其低场磁性并不是很好,但对于高效电机而言已经足够了,因为高效电机定子磁密在1.0T1.5T之间，转子磁密在1.0T1. 6T之间。 表1DGR420的电磁性能牌号 DGR420铁损P10 /50 (W /kg) 1. 63铁损P15 /50 (
