电机设计开题报告课件

开题报告

Y160M-4三相感应电动机电磁设计

姓名：孙浩学号：14级电气8班指导老师：李景灿开题报告

Y160M-4三相感应电动机电磁设计姓名：孙1一、研究意义和目的

研究意义国内外现状发展趋势一、研究意义和目的研究意义国内外现状发展趋势2研究意义1感应电机的广泛应用感应电机优点：小型轻量化、调速范围宽、控制装置简单、制造成本低、高可靠性、易实现高速旋转等感应电机应用现状：产量最大的电动机，广泛应用于工业、农业、商业及公共设施等各个领域研究意义1感应电机的广泛应用感应电机优点：小型轻量化、调速范31电机行业发展方向国内外现状高效、低噪、调速、智能2国内外设计水平

目前国外知名的电机企业主要通过有限元软件设计电机，而国内的电机企业主要依靠磁路法进行设计，对于有限元软件的应用不够重视。1电机行业发展方向国内外现状高效、低噪、调速、智能2国内外设43电机设计方法国内外现状传统“路”的设计方法：

电机电磁场求解的问题通过简化、等效规则可以转化成磁路进行计算。可以等效为三种模型，分别是精确等效电路（T型、π型）和简化等效电路（型），如图1，图3，图2。3电机设计方法国内外现状传统“路”的设计方法：53电机设计方法国内外现状传统“路”的设计方法：

在简化等效电路（型）中，励磁支路忽略了定子电阻、定子漏抗和励磁电阻，励磁支路全为无功电流，定转子有功电流相同，避开了转差率s未知造成的困难，由效率作为迭代量判断校核是否完成。在精确等效电路（T型、π型）中可以先确定电路中来求解电路，以s为迭代量，以输出功率为判据来校核。这是两种不同电路计算的主要区别。3电机设计方法国内外现状传统“路”的设计方法：63电机设计方法国内外现状传统“路”的设计方法：

其优点是能够简洁快速的计算，有明确的物理概念，对设计人员来的相关专业知识储备要求不高，已总结出固定的计算过程，对于同步、感应电机已经相当成熟。传统“路”的设计方法设计传统电机相对比较简单，所以大量应用于设计同步、感应电机。传统磁路的计算方法过程中含有较多的参数，并且许多参数之间没有明显的解析函数，只能通过不断的迭代进行计算，要通过不断的修改电机的参数得到最优的设计结果。3电机设计方法国内外现状传统“路”的设计方法：7国内外现状4电机设计方法有限元法：

有限元法是将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。国内外现状4电机设计方法有限元法：有限元法是将8国内外现状4电机设计方法有限元法：

在电机设计中，有限元分析计算的一般步骤为建模、赋予材料属性、剖分、施加边界条件、加载、求解和后处理等。对于不同的将电机电磁参数计算的方法和所需精确度不同，有限元法的使用也会略微有不同和改变。

目前ASOFT、ANSYS等有限元软件由于计算速度快，收敛性好，应用较广泛，其中ANSYS是功能最全面的。ANSYS软件进行电磁场分析时以麦克斯韦方程组为基础，需要输入电磁场的磁通量，再推导出其他物理量。国内外现状4电机设计方法有限元法：在电机设计9国内外现状4电机设计方法结构设计：

目前在结构设计方面大量使用了CAE(ComputerAidedEngineering)软件进行辅助设计分析，有效的提高电机设计效率并电机设计水平。相比之下，传统产品结构设计和二热源热路法和等效网络法的弊端越来越突出，需要进一步发展新的设计方法。国内外现状4电机设计方法结构设计：目前在结构设计10发展趋势1设计方法的发展

包括有限元方法在内的CED技术的发展和应用是电机设计技术方面发展的主要方向。总体趋势：发展趋势1设计方法的发展包括有限元方法在内的C11发展趋势1设计方法的发展1.将有限元方法与其它理论和方法相结合：是有限元方法发展的一个新方向,如自适应网格剖分,三维场建模求解,拥合问题,开域问题,高磁性材料及具有磁滞饱和非线性特性介质的处理等,还包括一些尚处于探索性阶段的工作2.有限元软件向着智能化和“傻瓜化”的方向发展:有限元软件越来越专业、全面，同时操作技术门槛降低让设计人员的操作难度在逐渐降低，所以有限元法在工业设计中引用越来越广泛。电磁设计：发展趋势1设计方法的发展1.将有限元方法与其它理论和方法相结12发展趋势1设计方法的发展电磁设计：3.数据库技术的发展：在有限元方法中数据库技术是一个重要的环节，可以对设计过程中的大量设计信息和数据进行科学的组织和管理，具有数据结构化、最低冗余度、充分共享、较高的程序与数据独立性、安全性、完整性、易于扩充等优点。所以数据库技术对有限元软件变得越来越重要。发展趋势1设计方法的发展电磁设计：3.数据库技术的发展：13结构设计：由于计算力学、计算数学、工程管理学的运用，特别是信息技术的飞速发展极大地推动了相关产业和学科研究的进步，CAE作为一种新兴的数值模拟分析技术，在工程设计中应用越来越广泛。现在通过CAE结构设计可以从微观上评定电机机座结构设计是否合理、通过CFD仿真技术可以模拟电机的真实流体结构，准确描述流动与传热等物理问题，并能够将计算结果用直观的方法表达出来。发展趋势1设计方法的发展结构设计：发展趋势1设计方法的发展14二、课题任务、重点研究内容及实现途径

课题任务设计步骤和途径可能遇到问题和解决方案二、课题任务、重点研究内容及实现途径课题任务设计步骤和途15课题任务1.在学习掌握三相感应电动机基本结构、运行原理与设计方法的基础上，重点学会三相感应电动机内部电磁关系的分析计算方法及其对技术经济指标的影响。2.独立完成两套合格电磁设计方案的手工计算。3.对自己所设计的两套电磁方案进行分析、讨论，对比其技术经济指标的优劣。4.利用Matlab进行第一套方案的运行特性的仿真，得到其工作特性。课题任务1.在学习掌握三相感应电动机基本结构、运行原理与设计16课题任务主要技术指标：Y160M-4，定子绕组1-△接法，B级绝缘，11kW，380V，50Hz结构数据：D1＝260mm，Di2＝60mm技术指标：ηn≥0.88，cosφ≥0.84，I*st≤7.0，T*st≥2.2，T*m≥2.2课题任务主要技术指标：17设计步骤和途径1第一套设计方案

基本上依照手算用《电机学》附录“中小型三相感应电机电磁计算程序”包括的项目逐条进行计算。确定电机主要尺寸之后的电磁计算流程如右图所示。然后将方案中计算得到的电机主要性能指标与技术条件中的标准进行比较。有任意一项不符合技术指标标准，则方案需要返回相应的步骤重新计算直到符合设计标准为止。最后绘制绕组展开图。设计步骤和途径1第一套设计方案基本上依照手算用182第二套设计方案设计步骤和途径

在第一套方案的基础上进行改进，在满足技术指标的情况下使电机的效率更高、起动转矩更大、使用有效材料减少或损耗更小等。然后从电机的启动性能、运行性能、制造经济性、运行经济性利用系数等方面对两套方案进行技术经济指标进行比较。3仿真分析利用MATLAB对第一套方案进行仿真得到其运行特性，得到其工作特性。2第二套设计方案设计步骤和途径在第一套方案的基19

可能遇到问题和解决方案1电磁校核计算

中小型三相感应电动机电磁计算程序步骤较多，其中许多参数要根据书中图表的数据选取，并且有几个参数需要不断的进行迭代计算来符合要求，导致计算量很大。这时可以使用EXCEL表格编写相应的函数对计算过程重复量较大的部分进行简化。可能遇到问题和解决方案1电磁校核计算中小20

在完成计算程序后得到相应的性能指标，若性能指标不符合技术指标要求，可以使用一些调整措施来改善性能指标。同时要注意不同性能指标之间的互相影响，对于裕量较大的指标可以损失部分裕量使其整体指标满足技术指标要求。可能遇到问题和解决方案2性能指标有偏差在完成计算程序后得到相应的性能指标，若性能21

可能遇到问题和解决方案2性能指标有偏差

可能遇到问题和解决方案2性能指标有