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1、Y2-160M1-2 三相异步电动机电磁设计及工艺分析 目 录摘要IAbstractII第一章 绪 论- 4 -1.1 工程背景- 4 -1.2 该课题设计的主要内容- 4 -第二章 三相异步电动机- 6 -2.1 三相异步电动机结构- 6 -2.1.1 异步电动机的定子结构- 7 -2.1.2 异步电动机的转子结构- 8 -2.1.3 三相异步电动机接线图- 8 -2.2 三相异步电动机工作原理- 9 -2.3 三相异步电动机的机械特性和工作特性- 12 -第三章 三相异步电机电磁设计- 14 -3.1 主要尺寸和空气隙的确定- 14 -3.2 定子绕组与铁芯设计- 14 -3.2.1 定子
2、绕组型式和节距的选择- 15 -3.2.2 定子冲片的设计- 16 -3.3 额定数据及主要尺寸- 17 -3.4 磁路计算- 19 -3.5 性能计算- 22 -3.5.1 工作性能计算- 22 -3.5.2 起动性能计算- 26 -第四章 电机转动轴的工艺分析- 28 -4.1 转动轴的加工工艺分析- 28 -4.2 选择设备和加工工序- 30 -4.3 成品的最后工序- 31 -小结与致谢- 32 -参考文献- 33 -附 录- 34 -附录A：电动机电磁设计源程序- 34 -附录B：定转子冲片图- 44 -Y2-160M1-2 三相异步电动机电磁设计摘要：由于本设计书是针对三相异步电动
3、机电磁系统进行的设计研究和工艺分析，先简单的了解电机行业的发展状况再查阅一些三相异步电动机的相关文献，然后通过阅读关于三相电动机的相关论文，了解到三相异步电动机的一些相关领域知识，同时针对性的了解Y2系列三相异步电动机，及其设计特点，参考具体文献进行电磁设计，深入具体研究Y2-160M1-2型号三相异步电动机，对其工艺优缺点进行具体分析。关键词：Y2-160M1-2；定转子；绕组分布；电磁设计 IAbstractThis article mainly about electromagnetic design and calculation of motor. First it determin
4、ed 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 dra
5、w 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
6、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 绪 论1.1 工程背景三相异步电动机具有结构简单，价格低廉，维修方便
7、等优点，在电网的总负载中，异步电动机的容量约占整个动力负载的85%，是目前工农业生产中使用最广泛的一种电动机，可见其使用的广泛性和重要性1。此外，异步电动机还派生出了各种防护型式以适应不同环境条件的需要，也具有较高的效率和较好的工作特性。异步电动机可分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机，两者相比，鼠笼式异步电动机在运行、维护及成本方面都比绕线式异步电动机更有优势。因此本设计对Y2-160M1-2电机进行了电磁设计计算。1.2 该课题设计的主要内容1.设计目标：设计出电机的主要性能指标，如起动转矩、最大转矩、起动电流倍数、效率和功率因数等要满足设计任务书的要求。在此基础上，部分性能指标最好有所
8、改善。2.设计的范围：包括根据相关技术手册确定与电机的电磁性能有关的主要尺寸、槽形及槽配合、绕组型式和节距、线规和材料等，用MATLAB编程进行电磁计算，用CAD画出定、转子冲片图及绕组分布图。3.设计依据：(1) 类似电机的电磁设计资料。(2) 国家现行有关设计规程、技术手册，主要包括：实用电机设计计算手册（黄坚，郭中醒主编）Y2系列三相异步电动机技术条件(JB/T8680.1-1998)4.本文的主要工作：(1) 三相鼠笼式异步电动机主要参数的确定根据设计任务书的要求，结合相关的技术手册，确定出与电机电磁性能有关的主要尺寸、槽形及槽配合、绕组型式及节距、线规和材料。(2) 电磁计算根据所确
9、定出的主要参数，编程进行电磁计算，计算可分为四个模块，包括额定数据及主要尺寸计算、磁路计算、参数计算和起动计算。在计算过程中需要反复调整相关参数，直到计算出的主要性能指标达到设计任务书的要求。(3) CAD画图本设计中使用CAD画出定、转子冲片图，槽形尺寸图和定子绕组分布图。第二章 三相异步电动机2.1 三相异步电动机结构电机的机组结构主要由磁路部分，电路部分以及机械三部组成，如图。磁路又是由定子铁心和转子铁心构成的。 定子铁心是由0.35mm0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕圈用的。转子铁心用0.
10、5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路的一部分，一方面用来安放转子绕组。电路部分是由定子绕组和转子绕组构成的。定子绕组三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组又由若干线圈连接而成。线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。机械部分主要是机座、端子、轴和轴承等组成。 图 2.1 电机主要结构异步电动机根据转子的绕组的结构不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式异步电动机的转子绕组本身自成闭合回路，整个转子形成一个坚实的整体，其结构简单牢固、运行可靠、价格便宜，应用最为广泛，小型异步电动机绝大部分属于这类。绕线式异步电动机的结构比鼠笼式复杂，但启动性能较好，需要时
11、还可以调节电动机的转速。三相鼠笼式异步电动机的结构较为优越。2.1.1 异步电动机的定子结构定子是用来产生旋转磁场的，主要由定子铁心、定子绕组和机座等部分组成。鼠笼式和绕线式异步电动机的定子结构是完全一样的。（1）定子铁心：异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分，由0.35mm0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕圈. （2）定子绕组：是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组
12、又由若干线圈连接而成。每个绕组即为一相，每个绕组在空间相差120电角度。线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。中、小型三相电动机多采用圆漆包线，大、中型三相电动机的定子线圈则用较大截面的绝缘扁铜线或扁铝线绕制后，再按一定规律嵌入定子铁心槽内。定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上，首端分别标为U1, V1, W1 ，末端分别标为U2, V2, W2 。这六个出线端在接线盒里的排列方式，可以接成星形或三角形连接。 （3）机座是电动机的外壳和支架，它的作用是固定和保护定子铁心、定子绕组并支撑端盖，所以要求机座具有足够的机械强度和刚度，能承受运输和运行过程中的各种作用力。中、小型异步电动机通常采用铸铁机
13、座，定子铁心紧贴在机座的内壁，电动机运行时铁心和绕组产生的热量主要通过机座表面散发到空气中去，因此，为了增加散热面积，在机座表面装有散热片。对大型异步电动机，一般采用钢板焊接机座，此时为了满足通风散热的要求，机座内表面与铁心隔开适当距离，以形成空腔，作为冷却空气的通道。2.1.2 异步电动机的转子结构转子是异步电动机的转动部分，它在定子绕组旋转磁场的作用下获得一定的转矩而旋转，通过联轴器或皮带轮带动其他机械设备做功。转子由转子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。（1）转子铁心 是用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路的一部分，一方面用来安放转子绕组。（
14、2）转子绕组异步电动机的转子绕组分为绕线形与笼形两种，由此分为绕线转子异步电动机与笼形异步电动机。 绕线形绕组： 与定子绕组一样也是一个三相绕组，一般接成星形，三相引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电路相连，这就有可能在转子电路中串接电阻或电动势以改善电动机的运行性能。 笼形绕组： 在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环（称为端环）把导条连接起来，称为铜排转子。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子，100kW以下的异步电动机一般采用铸铝转子。 2.1.3 三相异步电动机接线图三相异步电机接线图:三相电动机的
15、三相定子绕组每相绕组都有两个引出线头。 一头叫做首端 ，另一头叫末端。规定第一相绕组首端用D 1表示，末端用D 4表示；第二相绕组首端用D2表示，末端用D5表示；第三相绕组首末端分别用D3和D6来表示。这六个引出线头 引入接线盒的接线柱上，接线柱相应地标出D1D6的标记，见图(1)。三相定子绕组 的六根端头可将三相定子绕组接成星形或三角形，星形接法是将三相绕组的末端并联起来， 即将D4、D5、D6三个接线柱用铜片连结在一起，而将三相绕组首端分别接入三相交流 电源，即将D1,D2,D3分别接入A、B、C相电源，如图(2)所示。而三角形接法则是 将第一相绕组的首端D 1与第三相绕组的末端D6相连接，再接入一相电源；第二相绕组的 首端D2与第一相绕组的末端D4相连接，再接入第二相电源；第三相绕组的首端D3与第 二相绕组的末端D5相连接，再接入第三相电源。
