Y2160M12三相异步电动机电磁设计

1、 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 定子绕组型式和节距的选择- 15 -3.2.2 定子冲片的

2、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

3、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 abstractthis article mainly about electromagnetic design and calculation of motor. first it determined the main dimensions relat

4、ed 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

5、 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 tech

6、nical 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%，

7、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

8、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

9、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0.5mm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

10、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.

11、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

12、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

13、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。（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

14、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

15、。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

16、，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。即在接线板上将接线柱d1和d6、d2和d4、d3和d5分别用铜片连接起来，再分别接入三相电源，如图(3)所示。一台电 动机是接成星形还是接成三角形，应视厂家规定而进行，可以从电动机铭牌上查到。三相 定子绕组的首末端是生产厂家事先设定好的，绝不可任意颠倒，但可将三相绕组的首末端一 起颠倒，例如将三相绕组的末端d4、d5、d6倒过来作为首端，而将d1、d2、d3作为末端，但绝不可单独将一相绕组的首末端颠倒，否则将产生接线错误。如果接线盒中发 生接线错误，或者绕组首末端弄错，轻则电动机不能正常起动，长时间通电造

17、成启动电流过 大，电动机发热严重，影响寿命，重则烧毁电动机绕组，或造成电源短路。在承受相同电压及相同线径的绕组线圈中，星型接法比三角型接法每相匝数少根号3倍(1.732倍)，功率也小根号3倍。成品电机的接法已固定为承受电压380v，一般不适宜更改。只有三相电压级别与正常380v不同时才改变接法，如三相电压220v级别时，原三相电压380v星型接法改为三角型接法就能适用；如三相电压660v级别时，原三相电压380v三角型接法改为星型接法就能适用，其功率不变。一般小功率电机是星型接法，大功率的是三角接法。额定电压下，应该使用三角形连接的电动机，如果改成星形连接，则属于降压运行，电动机功率减小，启动

18、电流也减少。额定电压下，应该使用星形连接的电动机，如果改成三角形连接，则属于超压运行，是不允许的。大功率电机(三角型接法)起动时的电流很大，为了减少起动电流对线路的冲击，一般采用降压起动，原三角型接法运行改为星型接法起动就是其中一种方法，星型接法起动后转换回三角型接法运行。2.2 三相异步电动机工作原理目前较常用的主要是交流电动机，它可分为两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机为例介绍其基本工作原理。下图2-2所示为一台三相笼型异步电动机的示意图。在定子铁心里嵌放着对称的三相绕组u1-u2、v1-v2、w1-w2。转子槽

19、内放有导条，导条两端用短路环短接起来，形成一个笼型的闭合绕组。定子三相绕组可接成星形，也可以接成三角形。图2.2三相笼型异步电动机的示意图由旋转磁场理论分析可知，如果定子对称三相绕组被施以对称的三相电压，就有对称的三相电流流过，并且会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个磁场的转速n1称为同步转速，它与电网的频率f1及电机的磁极对数p的关系为： n1=60 f1/p 转向与三相绕组的排列以及三相电流的相序有关，图中u、v、w相以顺时针方向排列，当定子绕组中通人u、v、w相序的三相电流时，定子旋转磁场为顺时针转向。由于转子是静止的，转子与旋转磁场之间有相对运动，转子导体因切割定子磁场而产生感应电

20、动势，因转子绕组自身闭合，转子绕组内便有电流流通。转子有功电流与转子感应电动势同相位，其方向可由右手发电机定则确定。载有有功分量电流的转子绕组在定子旋转磁场作用下，将产生电磁力f，其方向由左手电动机定则确定。电磁力对转轴形成一个电磁转距，其作用方向与旋转磁场方向一致，拖着转子顺着旋转磁场的旋转方向旋转，将输入的电能变成旋转的机械能。如果电动机轴上带有机械负载，则机械负载随着电动机的旋转而旋转，电动机对机械负载做了功。 对称三相交流电流通入对称三相绕组时，便产生一个旋转磁场。下面选取各相电流出现最大值的几个瞬间进行分析。当 =0时，u相电流达到正最大值，电流从首端u1流入，用 表示，从末端u2流

21、出，用表示；v相和w相电流均为负，因此电流均从绕组的末端流入，首端流出，故末端v2和w2应填上 ，首端v1和w1应填上，合成磁场的轴线正好位于u相绕组的轴线上。当 =120时，v相电流为正的最大值，因此v相电流从首端v1流入，用 表示，从末端v2流出，用表示。u相和w相电流均为负,则u1和w1端为流出电流，用表示，而u2和w2为流入电流，用表示，此时合成磁场的轴线正好位于v相绕组的轴线上，磁场方向已从 =0时的位置沿逆时针方向旋转了120。当 =240和 =360时，合成磁场的位置。当 =360时，合成磁场的轴线正好位于u相绕组的轴线上，磁场方向从起始位置逆时针方向旋转了360，即电流变化一个

22、周期，合成磁场旋转一周。由此可见，对称三相交流电流通入对称三相绕组所形成的磁场是一个旋转磁场。旋转的方向从uvw，正好和电流出现正的最大值顺序相同，即由电流超前相转向电流滞后相。如果三相绕组通入负序电流，则电流出现正的最大值的顺序是uwv。通过图解法分析可知，旋转磁场的旋转方向也为uwv。综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原则是：(1)三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场，其转速为异步转速，且 1= f/p式中： f为电源频率，单位为hz；p为电机极对数。(2)转子导体切割旋转磁场产生感应电动势和电流。(3)转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转矩，驱使电动机转

23、子转动，其转速（n）小于同步转速（1）。异步电动机的转速不可能达到定子旋转磁场的转速，即同步转速，因为如果到达同步转速，则转子导体与旋转磁场之间没有相对运动，随之在转子导体中不能感应出电势和电流，也就不能产生推动转子的电磁力。因此，异步电动机的转速总是低于同步转速，即两种转速之间总是存在差异，异步电动机因此而得名。又因为异步电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。（4） 异步电动机的旋转方向始终与旋转磁场的旋转方向一致，而旋转磁场的方向又取决于异步电动机的三相电流相序，因此，三相异步电动机的转向与电流的相序一致。要改变转向，只要改变电流的相序即可，即任意对调电动机的两根电

24、源线，便可使电动机反转。综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原理是： （1） 三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场。 （2） 转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流； （3） 转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，驱使电动机转子转动。2.3 三相异步电动机的机械特性和工作特性1.三相异步电动机的机械特性：三相异步电动机的机械特性是指电动机转速n与电磁转矩m之间的函数关系，即n=f(m)。三相异步电动机的机械特性有不同的表达形式，如物理表达式、参数表达式和实用表达式。本文中仅介绍参数表达式。三相异步电动机的电磁功率为 （1）所以，电磁转矩为 （2）三相异步电动机近

25、似等值电路如下： 图2.3 等效电路图由图可知： （3）而 （4）由式（2）、（3）、（4）得出： （5）式（5）即为三相异步电动机机械特性的参数表达式。2.三相异步电动机的工作特性：三相异步电动机的工作特性是指在电动机的定子侧加额定电压，电压的频率又为额定值时，电动机的转速n、定子电流i1、功率因数、电磁转矩t、效率等与输出功率p2的关系。即：u1=un、f1=fn时，n，i1，t，=f(p2).（1）效率特性：，电机空载时，p2=0, =0，随着输出功率p2的增加，效率也增加，当铁损耗与机械损耗之和等于定、转子铜损耗之和时，电动机的效率达到最大。但当负载继续增大时，效率反而降低。一般来说，

26、电动机的容量越大，效率越高。（2）功率因数特性：电动机运行时必须吸取滞后无功功率，其功率因数总小于1。空载时，功率因数很低，不超过0.2。当负载增大时,定子电流中的有功电流增加，使功率因数提高,额定负载时最高，如负载再增大,功率因数又反而减少。（3）定子电流特性i1=f(p2)：空载时，转子电流差不多为零，定子电流等于励磁电流，随着负载的增加，转速下降，转子电流增大，定子电流也增大。（4）电磁转矩特性t=f(p2)：空载时，电磁转矩t=t0。随着负载增大，p2增大，但由于机械角速度变化不大，电磁转矩t随p2的变化近似为一条直线。（5）转速特性n=f(p2)：空载时，转速n接近n1，随着负载的增

27、加，转速n略微降低，随着输出功率p2的增加，转子转速n下降，转差率s增大。第三章 三相异步电机电磁设计3.1 主要尺寸和空气隙的确定根据电机额定功率和转速，充分考虑本次设计改进条件下，选择电磁负荷a和值后，可得 （4.14）其中和可根据设计任务规定数值选取；（1-）一般为0.850.95，功率大者和极数少者用较大值。一般为1.401.52，根据选定的绕组型式和节矩算得。选择适当和适当的，令=a,近似认为代入式中得 （4.15）算得d1后，根据标准直径进行调整，然后根据，再以下式求得 （4.16）以上是我们研究了确定主要尺寸所考虑的有关因素及对电机性能和经济性的影响，为设计选择尺寸及分析调整方案

28、提供理论依据。但在生产实际中，由于中小型异步电动机已经积累了丰富的实践经验，一般不这样计算，通常采用比较的方法，即根据所设计电机的具体条件，参照已生产的同类型相近规格电机的尺寸，直接初选定子铁心内径、外径和长度。在三相异步电机的设计中，正确选择空气隙的大小是非常重要的，它对电机的性能影响很大。为了减少磁化电流以改善功率因数，应该使气隙尽量少些，但是气隙不能太小，气隙过小使电机的制造和运行都增加了困难，而且使某些电气性能变坏。3.2 定子绕组与铁芯设计定子绕组是由多个线圈联接而成的。每个线圈（也叫做元件）都由导线绕成。元件边嵌在铁心槽内，出线头留在端部。把一相所有元件的出线头按一定规律联接起来就

29、得到定子的一个相绕组，每个相绕组的联接及排列都相同，只是在空间上依次相差120度电角度。3.2.1 定子绕组型式和节距的选择（1）单层绕组优点： 槽内无层间绝缘，槽利用率高； 同槽内导线同相，不会发生相间击穿； 线圈总数比双层少一半，嵌线方便。缺点： 不易做成短距，磁势波形较双层为差； 电机导线粗时，绕组嵌放和端部整形较困难。（2）双层绕组适用于功率较大的感应电动机 优点： 可选择有利的节距以改善磁势、电势波形，使电机电气性能好； 端部排列方便； 线圈尺寸相同，便于制造。 缺点：绝缘材料多，嵌线麻烦（3）单双层绕组和y-混合绕组1. 单双层绕组：短距时，某些槽内上下层导体属于同一相，而某些槽内

30、上下层属于不同相。把属于同相上下层导体合起来，用单层绕组代替，而不同相的仍保持原来的双层，按同心式绕组端部形状将端部连接起来。2. y-混合绕组：把普通60相带三相绕组分成两套三相绕组；其空间相位 30电角度，一套y，一套；电流在时间相位上互差30。因为此电机功率较大，故选择双层绕组。（4）绕组节距的选择 削弱5、7次谐波（5）每相串联导体数、每槽导体数计算=380。大小影响、数值。，。设计时常通过改动来取得若干不同设计方案进行优化。每槽导体数：（6）电流密度的选择及线规、并绕根数和并联支路数的确定 电密： 大、中、小型铜线电机：对大型电机：参考极距的大小来选择（热负荷）。=5线规： =0.0

31、14并联支路数：双层： 条件 =整数， =13.2.2 定子冲片的设计（1）槽形：半闭口槽（梨形槽、梯形槽）半开口槽开口槽为了便于嵌线故选取开口槽。（2）槽满率： 导线有规则排列所占的面积与槽有效面积之比。 （3）槽形尺寸的确定考虑因素： 槽满率； 齿部和轭部磁密要适当； 齿部有足够机械强度，轭部有足够刚度； 槽形尺寸深宽比对电机参数的影响。由于是开口槽所以槽口宽13.7，槽口高0.7，槽高72，槽宽13.7. 3.3 额定数据及主要尺寸(1) 输出功率pn=11kw。(2) 相电压因为该电机为接法，所以相电压。(3) 功电流(4) 效率标准值。(5) 功率因数标准值。(6) 极数对数。(7)

32、 频率。(8) 定、转子槽数定子槽数，转子槽数。(9) 定、转子每极槽数定子每极槽数：转子每极槽数：(10) 定、转子冲片尺寸定子外径，定子内径，气隙长度，转子外径，转子内径。定子槽形尺寸（见附录c）：，。转子槽形尺寸：，。(11) 极距(12) 定、转子齿距定子齿距：转子齿距：(13) 绕组节距。(14) 每相串联导体数其中，每槽导体数每圈匝数；并联支路数。(15) 绕组线规根据经验，一般按类比法选取线规，本文中选取的线规为。绝缘后直径d=1.27mm,截面积。(16) 槽满率槽面积：其中，槽楔高度按文献6中表2-7选取，取。对于双层叠绕组，槽绝缘所占面积为：其中，槽绝缘厚度按表文献6中2-

33、7查取。槽有效面积：槽满率：其中，导体并饶根数；导体绝缘后外径。(17) 铁芯长铁芯有效长：净铁芯长：其中，铁芯叠压系数取。(18) 每相有效串联导体数其中，绕组系数的计算详见附录b中(1)。3.4 磁路计算(1) 每极磁通设负载电势系数初值，,参考资料得，则每极磁通为： (2) 齿部截面积定子齿截面积：转子齿截面积：其中，为定子齿部计算宽度；、为转子齿部计算宽度，一般取靠近齿最狭小的处的宽度。(3) 轭部截面积定子轭部截面积：转子轭部截面积：(4) 空气隙截面积(5) 波幅系数从这里开始进行饱和系数计算，一般需要进行多次的循环。这里先假设饱和系数，对应的波幅系数。(6) 定子齿磁密(7) 转

34、子齿磁密(8) 定子轭磁密(9) 转子轭磁密(10) 空气隙磁密(11) 各部分磁路的磁场强度根据计算出的各部分磁密，按照磁化曲线可查出各部分磁场强度如下：21.9a/cm，20.1a/cm，5.792a/cm，11.42a/cm，15.66a/cm。(12) 有效空气隙长度其中气隙系数计算详见附录b中(3)。(13) 定、转子齿部磁压降定子齿部磁压降：转子齿部磁压降：其中，定、转子齿部磁路计算高度、和的计算详见附录b中(4)。(14) 定、转子轭部磁压降定子轭部磁压降：转子轭部所需安匝数：其中，定、转子轭部磁路计算长度和的计算详见附录b中(5)；定、转子轭部磁路长度校正系数、按文献6中图2-

35、15查取。(15) 空气隙磁压降(16) 饱和系数由于上述计算出的饱和系数值与假设值较为接近，即满足，故可以继续计算，否则必须返回重新计算直至满足要求。(17) 每极磁势(18) 满载磁化电流(19) 满载磁化电流标幺值(20) 励磁电抗标幺值 (21) 定子槽漏抗标幺值 (22) 定子谐波漏抗标幺值 (23) 定子端部漏抗标幺值(24) 定子漏抗标幺值(25) 转子槽漏抗标幺值 (26) 转子谐波漏抗标幺值 (27) 转子端部漏抗标幺值其中，转子导条长度；端环直径。(28) 转子斜槽漏抗标幺值 (29) 转子漏抗标幺值(30) 定、转子总漏抗标幺值(31) 定子绕组直流电阻 (32) 定子相

36、电阻标幺值(33) 有效材料用量定子铜的重量：其中，为考虑导线和引线质量的系数，漆包圆铜线c=1.05；为铜的密度。硅钢片的重量：(34) 转子电阻导条电阻：端环电阻：其中， ；对于铸铝转子。导条电阻标幺值：端环电阻标幺值：转子电阻标幺值：3.5 性能计算在主要尺寸、气隙以及定转子绕组和铁心设计好以后，就要进行工作性能的计算和起动性能的计算，以便与设计任务书或技术任务书或技术条件中规定的性能指标相比较，在此基础上对前面的设计进行必要的调整。多速绕组大多具有不规则的绕组排列，因此产生远较普通单绕组为多的谐波，从而影响电机的起动、振动、噪声、温声等性能，绕组的设计需兼顾几个速度下的性能要求，并根据

37、电机的工作状态，是接近恒功率还是恒转矩来决定各个转矩下的输出，因此，工作性能的计算和起动性能的计算尤为重要。3.5.1 工作性能计算(1) 满载电流有功分量标幺值从这里开始进行效率的计算，一般需要进行多次的循环。这里先假定效率初值，则(2) 满载电抗电流标幺值其中，。(3) 满载电流无功分量标幺值(4) 满载电势系数 (5) 空载电势系数(6) 空载定子齿磁密(7) 空载转子齿磁密(8) 空载定子轭磁密(9) 空载转子轭磁密(10) 空载气隙磁密根据上述计算出的各部分空载磁密，按照热轧硅钢片dr510牌号磁化曲线，查取各部分磁路所对应的磁场强度，然后继续进行计算。所查得的结果为：a/cm，a/

38、cm，a/cm，a/cm，a/cm。(11) 空载时定子齿部磁压降(12) 空载时转子齿部磁压降(13) 空载时定、转子轭部磁压降(14) 空载气隙磁压降(15) 空载时每极磁势(16) 空载磁化电流(17) 定子电流(18) 定子电流密度(19) 线负荷(20) 转子电流导条电流：端环电流：(21) 转子电流密度导条电密：端环电密：(22) 定子铜耗(23) 转子铝耗(24) 杂散损耗杂散损耗的大小与设计参数和工艺情况有关，目前尚难以准确计算，故以推荐值为主。这里推荐：=0.02(25) 机械损耗根据经验，一般按类比法选取机械损耗。这里参照文献6中表2-15选取，其取值如下：(26) 铁耗定

39、子轭部铁耗：定子轭部重量：定子齿部铁耗：定子齿部重量：其中， 和可根据和查资料可得，按经验取=2.5，=2。(27) 总铁耗 (28) 总铁耗标幺值(29) 总损耗标幺值(30) 输入功率标幺值 (32) 效率由于上述计算出的效率值与假设的效率初值相差很小，即满足，故可继续计算，否则需要重新假设初值，直到满足要求为止。(33) 功率因数(34) 转差率旋转铁耗：(35) 转速(36) 最大转矩倍数3.5.2 起动性能计算三相异步电机的起动性能主要是指起动转矩和起动电流对相应额定值的倍数。与正常运行时比较，异步电机起动时有两个显著特点：一是起动电流很大，这使定转子的漏磁路高度饱和；二是转子电流频

40、率等于电源频率，比正常运行时高很多；使转子屠要中的电流产生集肤现象。(1) 起动电流假定初值从这里开始进行电流的循环计算，一般需进行多次的循环，起动电流假定初值为：(2) 起动时定子槽漏抗标幺值 (3) 起动时定子谐波漏抗标幺值其中，起动时漏磁路饱和系数取0.417。(4) 定子起动漏抗标幺值(5) 起动时转子槽漏抗标幺值 (6) 起动时转子谐波漏抗标幺值(7) 起动时转子斜槽漏抗标幺值(8) 转子起动漏抗标幺值(9) 起动时定、转子总漏抗标幺值(10) 转子起动电阻标幺值其中，电阻增加系数取4.79。(11) 起动总电阻标幺值(12) 起动总阻抗标幺值(13) 起动电流起动电流倍数：由于上述

41、计算出的起动电流倍数与假设的初值相差很小，即，故可以继续计算，否则需要重新假设起动电流倍数的初值，直至满足要求。(14) 起动转矩 第四章 电机转动轴的工艺分析4.1 转动轴的加工工艺分析确定主要表面的加工方法：传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面m、n、p、q的公差等级(it6)较高，表面粗糙度ra值较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为： 粗车半精车磨削。粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。精基准

42、选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该零件的几个主要配合表面(q、p、n、m)及轴肩面(h、g)对基准轴线a-b均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中

43、心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。划分加工阶段：对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该传动轴加工划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。顶尖孔的研磨：因热处理、切削力、重力等的影响，常常会损坏顶尖孔的精度，因此在热处理工序之后和磨削加工之前，对顶尖孔要进行研磨，以消除误差。常

44、用的研磨方法有以下几种。（1）用铸铁顶尖研磨（2）用油石或橡胶轮研磨（3）用硬质合金顶尖刮研（4）用中心孔磨床磨削工序的确定要按加工顺序进行，应当掌握两个原则：（1） 工序中的定位基准面要安排在该工序之前加工。例如，深孔加工所以安排在外圆表面粗车之后，是为了要有较精确的轴颈作为定位基准面，以保证深孔加工时壁厚均匀。（2）对各表面的加工要粗、精分开，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工应安排在最后。为了改善金属组织和加工性能而安排的热处理工序，如退火、正火等，一般应安排在机械加工之前。为了提高零件的机械性能和消除内应力而安排的热处理工序，如调质、时效处理等，一般应安排在

45、粗加工之后，精加工之前。热处理工序安排：轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。综合上述分析，该传动轴的工艺路线如下：下料车两端面，钻中心孔粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆，车槽，倒角车螺纹划键槽加工线铣键槽修研中心孔磨削检验。加工尺寸和切削用量：车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。工件的装夹方法：粗加工时，由于切削

46、余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡顶法可避免这种现象的产生。精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。拟定工艺过程：定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还

47、要考虑次要表面的加工。在半精加工52mm、44mm及m24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经济效益。一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。因此，在制订工艺规程时，必须从实际出发，根据设备条件、生产类型等具体情况，尽量采用先进加工方法，制订出合理的工艺规程。4.2 选择

48、设备和加工工序设备的选择：数控车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。它具有广泛的加工工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。合理选用数控车床，应遵循如下原则： 确定典型零件的工艺要求、加工工件的批量。 满足典型零件的工艺要求 典型零件的工艺要求主要是零件的结构尺寸、加工范围和精度要求。根据精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求来选择数控车床的控制精度。 根据可靠性来选择 可靠性是提高产品质量和生产效率的保证。数控机床的可靠性是指机床在规定条件下执行其功能时，长时间稳定运行而不出故障。

49、即平均无故障时间长，即使出了故障，短时间内能恢复，重新投入使用。选择结构合理、制造精良，并已批量生产的机床。本论文根据被加工零件的外形和材料等条件，选用ck400数控车床。确定加工顺序及进给路线：加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。由于该零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。对刀具的要求： 数控车床能兼作粗、精加工。为使粗加工能以较大切削深度、较大进给速度地加工，要求粗车刀具强度高、耐用度好。精车

50、首先是保证加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。为减少换刀时间和方便对刀，应可能多地采用机加工车刀。数控车床还要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具寿命管理功能。在使用刀具寿命管理时，刀片耐用度的设定原则是以该批刀片中耐用度最低的刀片作为依据的。在这种情况下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均寿命更重要。修改程序：这种方法主要用于控制程序中的部分的尺寸误差较大的。按程序加工出来的如出现与实际编程数值误差较大的现象，我们就要把数值修改与实际相近，修改时切记不要一次修改太多，同时为了节约时间，然后利用跳段的方法加工从新加工直到合格为止。4.3 成品的最后工序尺寸检测：零件最终检测时，用千分尺进行

51、检测，各项结果要在公差范围之内。若公差范围之内，光洁度达标则合格，若尺寸有误差则分析超差的主要原因，再进行重新加工。淬火：将成形工件进行淬火，完成后进行工件硬度检测 达到规定要求。 小结与致谢三相鼠笼式异步电动机的电磁设计是决定该电机电磁性能好坏的重要因素，也是整个电机设计中最重要的环节。电机的电磁设计不同于结构设计，首先，需要确定电机的主要参数，参数的确定对整个电磁设计很重要，决定电机主要性能指标。其次，应该严格按照电磁计算步骤进行计算，在计算过程中，反复调整相关参数，使性能指标满足要求。本设计是对y2-160m1-2型异步电动机的电磁设计。通过查阅相关技术手册，确定该电机的主要参数，包括定、转子内外径，气隙和铁心长度，节距和绕组型式，槽形、槽形尺寸和槽配合，以及所需材料等。设计结果表明，所确定的主要参数和选用的材料均符合设计