鼠笼型转子三相异步电动机电磁计算说明
一、
主要性能数据
1. 电动机五个重要的性能指标
效率[η]、功率因数[?cos ]、最大转矩倍数[st T ]、堵转转矩倍数[st T ]、堵转电流倍数[st I ]。 2. 电动机的额定值
额定功率：电动机在额定情况运行下，由轴端输出的机械功率，单位kW 。 额定电压：电动机额定运行时外加于定子绕组上的线电压，单位V 。 额定频率：电动机额定运行时电网频率，单位Hz 。
额定电流：电动机在额定电压、额定频率下、轴端有额定功率输出时，通过定子绕组的
线电流单位A 。
额定转速：电动机在额定电压、额定频率下、轴端有额定功率输出时，转子的转速，单
位min /r 。
3. 在电磁计算中什么是标幺值？怎么表示？
标幺值是一种比值，它表示的是实际值与基值的比例关系。一般按下面的方法表示。如
定子相电流1I 的表么值用'
1i 表示，KW
I I i 1'
1=
。
4. 为什么在电磁计算中要使用标幺值？
在电磁计算中采用标幺值不但可以方便计算，又可清楚的反映各参数之间的关系。 5. 电磁计算中基值有那些。
功率基值：额定输出功率2P ，单位kW 电压基值：额定相电压1U ，单位V 电流基值：功电流KW I ，单位A
阻抗基值：
KW
I U 1
，单位Ω 6. 输出功率的计算过程
ηφ????=112cos 3U I P (相电压每相电流、11U I )
因为，Y 接时13U U N ?=，△接时13I I N ?=(用相量计算可证明)
故：ηφ????=cos 32N N I U P 7. 功电流的计算
功电流：1
3
2310U P I KW
??=
，单位A 。 二、 三相交流绕组
1. 对三相交流绕组的要求
a. 在一定的导体数下，获得较大的基波电势和基波磁势。
b. 三相电势和磁势必须对称，即三相大小相等相位互差?120。
c. 电势和磁势波形尽可能接近正弦波，谐波分量要小。
d. 用铜量少，绝缘性能和机械性能可靠。
2. 三相绕组的分类
a. 按槽层数分类，可分为双层绕组和单层绕组。
b. 按每极每相槽数分类，可分为整数槽绕组和分数槽绕组。
c. 按排列方式可分为，双层绕组可分为迭绕组、波绕组；单层绕组可分为等元件
绕组、单层交叉绕组和单层同心绕组。
3. 每极每相槽数q
为了使三相电势相等，每相在每极下应占有相等的槽数，该槽数成为每极每相槽数。一般用q 表示，p
m Z
q ?=
（Z 为槽数，p 为极数）。q 可以是整数，也可以是分数。q 为
分数时c
b
a
q =中c 不能是3或3的倍数。 4. 最大并联支路数a
对于整数槽p a =max ，对于分数槽c b a q =，c
p a =max 。 5. 极距τ和节距y
极距p
Z
=
τ（槽），当线圈的节距τ=y 时成为等距绕组，当τ 三、 三相交流电机的磁路计算 1. 感应电势 当磁通密度幅值为m B 的正弦磁场以速度v 切割长度为l 的导体时，会在导体部感应强度为幅值E 的电势，即v l B E m ??=当m B 的单位为T ，l 的单位为m ，v 的单位为 s m /m/s 时，E 的单位为V 。 2. 导体电势 根据电路基础，导体电势得有效值Φ??==f E E m c c 22.22 11（推导过程省略），其中f 为频率，Φ为每极磁通。 3. 匝电势 线圈得两条边在不同极下，感应电势的大小相等、方向相反，且在时间上相差?180，故整距线圈的匝电势Φ??==f E E c t 44.4211，考虑到短距对电势的影响， 11144.42p c t K f E E ?Φ??==，其中)90sin( 1 1??=τ y K p 成为短距系数。 4. 线圈电势 ω匝线圈的电势11t y E E ?=ω 5. 线圈组电势 考虑到线圈的分布对电势的影响（存在电角度差），线圈组（q 个线圈）的电势 111d y q K E q E ??=，其中2sin 2sin 1 a q a q K d ??= ，称为绕组的分布系数。（1 Q p a π?=） 6. 相电势、每相磁通量 Φ????=f K E dp 144.4ω，其中111p d dp k k k ?=，Φ为每极磁通量，ω为每相串联导 体数。在电磁计算中一般要先假定电势求磁通，即1 122.2dp K f E ???= Φω， 1)95.0~85.0(U E ?=，其中1U 为定子绕组每相电压。 7. 磁通密度、磁势的计算 电机的每极磁路通过了2个定子齿、1个定子轭、2个转子齿、1个转子轭、2个气隙。 定子齿部磁密11t s t S F B Φ = 转子齿部磁密2 2t s t S F B Φ= 定子轭部磁密1121c c S B Φ?= 转子轭部磁密2 221c c S B Φ?= 气隙磁密g s g S F B Φ= 其中s F 是反应磁路饱和影响的波幅系数，S 为各部分磁路面积。 在求得磁路各部分磁通密度后，根据铁心的磁化曲线可获得各部分的单位长度磁势at ，用at 乘以各部分磁路长度l 可得到各部分磁路的磁势，但气隙磁势求法不同。 e g g g B AT ??=8.0，其中21c c e K K g g ??=为有效气隙长度。将各部分磁路的磁势相 加可得每极所需磁势AT 。 磁密的单位为Tesla （国际单位制）或Gauss ，G T 100001= 磁势的单位为A 或)Turn Amp (??T A 。 8. 磁化电流 满载磁化电流1 22.2dp m K m p AT I ????= ω单位A 。 满载磁化电流标么值kw m m I I i = ' 激磁电抗标么值' 1 m m i x = （m m I U X 1=） 空载电势标么值101x i e m ?-=（110X I U E m ?-=），其中1x 为考虑定子槽漏磁、端部漏磁、谐波影响的等效电抗，其实际值的单位为Ω。 满载电势标么值)(111x i r i e r p ?+?-=（)(111X I R I U E r p ?+?-=）其中p i 为定子电流中的有功分量的标么值?η cos 1 1?== i i p ，r i 为定子电流中的无功分量 ?sin 1?=+=i i i i x m r ，x i 为满载电抗电流其大小反应了电机的漏磁、谐波影响的程度， 可用电路法直接求解出。 利用电机空载电势和满载电势的比值可轻松求出空载磁路特性（如10 10t t B e e B = ），根据空载磁路可得空载磁化电流1 0022.2dp m K m p AT I ????=ω 9. 电机的电流 电流是电机计算中的最关键参数，电磁计算其实就是计算电机各部分电流。 有功电流概念：有功电流是指定子电流中以做功（发热或产生机械能）形式消耗掉的部分，用p I 表示。 无功电流概念：无功电流是指定子电流中用于能量转换（激励磁通、电抗电流）的部分， 其本身不产生热量，用r I 表示。 定子电流是有功电流分量和无功电流分量的矢量和，用1I 表示。 22 1r p I I I +=， 转子电流（导条电流）22 2x p i i i +=，有效值2 1 122Q K m I i I dp KW ???=ω，试中 2 1 1Q K m dp ??ω是将转子电流折算到定子侧的电流变比，由于铸铝转子绕组是一个对称的 多相绕组（每根导条为一相），实际上转子绕组共有N 根导体，其绕组系数为1。 端环电流p Q I I R ??=π22，即表示将端环电流按电角度（2Q p ?=πα）折算后，用导条电 流计算。 四、 电动机的功率方程 1. 平衡方程 fw s cu fe cu P P P P P P P -----=2112是功率平衡方程。方程中所有项目都为有功功率即 以发热和做功的形式消耗，以下逐项说明。 2. 额定功率 ?ηcos 32????=N N I U P 是通过电机转轴输出的额定机械功率。 3. 输入功率 ?cos 31???=N N I U P 是输入电机的有功电功率。 4. 定子铜耗 12113R I P cu ??=是定子电流与定子电阻产生的电功率，也发热形式消耗。 5. 定子铁耗 m fe R I P ??=2 03（）是定子铁心受磁滞现象和涡流现象影响的热损耗，在实际计算中是 通过铁心磁路各部分磁通密度查到对应的每单位损耗值，再乘以铁心总重量，在通过校 正系数得到的。铁耗的大小与最大磁密、额定频率、材料用量、单片厚度成正比。注意，实际中还存在转子铁耗，但转子频率非常低12f s f ?=，故可忽略不计。 6. 转子铜耗 22 22R I P cu ?=是转子电流与转子电阻产生的电功率，也发热形式消耗。 7. 杂散损耗 s P 是反应漏磁通、谐波磁通、磁谐波磁通产生的有害附加转矩对电机的损耗，一般按经 验或标准选取。 8. 机械损耗 fw P 是考虑风扇和轴承对电机的损耗，一般按经验取。 9. 转差率 fw s fe cu P P P P P S +++= ' 22表示为铜耗占总电磁功率的比例，式中' fe P 为旋转铁耗约占铁耗的65％。 10. 效率 1 2 P P = η为输出功率与输入功率的比值。 11. 功率因数 11cos I I I I p KW = ?=η? 五、 最大转矩 电动机的最大转矩与额定电压的平方成正比，与频率成反比。转差率可以影响最大转矩时转差点。 六、 起动计算 鼠笼型转子电动机的起动计算十分复杂，因为起动时，起动电流很大，导致磁路饱和， 磁路的各个参数改变，不能按原磁路参数计算。另外由于转子导条有集肤效应（又称挤流效应）使转子的有效槽高变短，又改变了转子参数。下面简单介绍一下这些关键参数。 Z K 起动时由于磁路饱和引起漏抗变化系数。 R K 考虑集肤效应使转子电阻增加系数。一般大于1 X K 考虑集肤效应使转子电抗减小系数。一般小于1 起动电流倍数'1 '111 i z I Z U I st st st ?=?=，表示起动电流与额定电压成正比与起动阻抗成反 比。 起动转矩倍数)1('2'2S z r T st st st -=，所以要想明显的增大起动转矩，就需要增大转子起动 电阻在总起动阻抗中的占有率。 七、 电磁计算中关键尺寸及其影响 1. 冲片、槽形尺寸 在相同磁密的情况下冲片尺寸越大其磁通越大，也就是出力越大。S B Φ= 。 在相同冲片的下，定子槽形越大，其能容纳的导体面积越大，可以降低电密，减小热负荷，减小电阻（匝数不变）和定子铜耗，降低槽满率（匝数、线规不变），但定子齿部磁密升高，激磁电流增大导致定子电流增大（满载时影响不大），铁耗增大。 在相同冲片的下，转子槽形增大，可降低导条电密，减小热负荷，减小转子电阻和转子铜耗，但转子齿部磁密升高，激磁电流增大导致定子电流增大（满载时影响不大），无转子铁耗故铁耗不受影响。但影响最大的是起动性能，使起动转矩大幅下降。 调整转子冲片槽形可以在起动转矩减小不大的情况下，有效的降低起动电流；采用短槽形可以增大起动转矩和转差率，适用于高转差电机。所以说，转子槽形的合理性是十分重要的。 2. 气隙尺寸 气隙是电机中机电能量转换的重要部分，其尺寸十分重要。空气的磁导率要远低于铁磁材料（相关知识见电磁场教材），所以虽然气隙很小但所需的激磁磁势却是最大的，由于激磁电流为无功电流，所以说减小气隙可以显著提高功率因数，但会导致气隙中的附加转矩增强，影响电机的转矩，杂散损耗增大，装配困难。 3. 铁心长度 在相同的磁通下，铁心越长磁密越低，铁耗越低，热负荷下降。有助于提高效率。加长铁心的最明显缺点是浪费材料，和可能造成端部紧。 4. 绕组匝数 这是个十分重要的参数，在感应电势一定时，匝数越少，产生的磁通就越大 1 122.2dp K f E ???= Φω，减小匝数可以提高电流，但磁密也相应提高，堵转转矩、最 大转矩增大，堵转电流也随之提高。 5. 绕组材料 鼠笼型电动机的定子绕组一般由铜圆线或扁铜线绕制而成，而转子鼠笼则根据不同需求采用不同的材料。 a. 普通低压鼠笼型电机和高转速高压电机一般采用铸铝鼠笼。其优点是工艺简 单，机械性能可靠，价格便宜，能满足一般。 b. 部分低转速的高压电机，和热容量要求大的低压电机一般采用铜条转子。其优 点是，转子电阻小，产生的热量小，可提高效率，材料材质均匀不会出现细条、断条、气孔等缺陷。其缺点也很明显，价格高，工艺性差（导条与端环焊接），转矩低，易受离心力影响。 c. 对于对起动转矩要求高的电机（如起重及冶金用电动机），转子鼠笼用铝锰合 金铸成，其特点是转子电阻率高，起动转矩大。但缺点是转子电阻大，转子发热大，电机效率低。（铜耗是普通铸铝的大约2倍）。 八、 电磁计算时各主要参数和常见问题 1. 定子电流、定子电流密度 定子相电流用1I 表示，是电磁计算中至关重要的物理量。定子电流的大小取决于激磁电流和转子电流，一般设计合理的电机不同方案的额定电流基本在一定围。定子电流密度1 11 1S a I J ?= 其中1S 为每匝导体有效面积，电流密度对电机的发热影响很大，应注意取值应在合理围（2 /0.4~5.2mm A ），太高则导致电机温升过高，太低则浪费材料。 2. 激磁电流 激磁电流m I （空载时为0m I ，m m I I >0）为纯无功电流，作用是建立旋转磁场。激磁电流过大会导致功率因数降低、定子损耗过大、效率降低。降低m I 的方法有减小气隙、采用磁化性能更好的铁磁材料（具体可参考铁磁材料的磁化曲线）、在磁通密度B 合理的条件下尽量减小磁路体积。其中减小气隙可有效的降低激磁电流提高功率因数，但会导致转子装配困难、增大寄生转矩和杂散损耗。 3. 转子电流 转子电流2I 基本上是有功电流（还包含无功的电抗电流），在电动机负载一定的条件下，转子电流的有功部分基本不变（转子电流的有功分量与负载大小成正比），其无功部分的与电机的等效电抗和有功电流的乘积成正比。 4. 定子电阻 定子电阻就是定子每相绕组的电阻，计算时是根据材料的电阻率算出，试验时是用直流电桥测出。电动机的定子电阻一般都很小，对磁路的影响也不大，但如果合理的控制绕组端部尺寸可减小定子电阻，从而降低定子铜耗提高效率。 5. 等效电抗 等效电抗X 是综合反应电机由于槽漏磁、绕组端部漏磁、谐波影响、斜槽设计对电机磁路的影响。等效电抗过大会增大无功电流使电机效率、功率因数降低。采用合理的节距可有效降低谐波影响。转子采用斜槽设计（也可采用定子斜槽）可有效降低齿谐波的影响。采用磁性槽楔或闭口槽设计可减少槽漏磁。减小端部尺寸可降低端部漏磁。 6. 磁通密度（磁感应强度） 磁通密度B 再磁路计算中一般分为5部分，其中气隙磁密一般取值T 8.0~5.0，定子齿部磁密冷轧片一般不要高于T 6.1，热轧片一般不要高于T 5.1（最好仔细研究材料的磁化曲线找出最佳磁密点）。因为转子频率非常低，转子磁密可以略高，但转子磁密太高会增大激磁电流和电抗电流，使转子铜耗增加。为了提高电机的效率，并使材料充分利用，定子磁密选在1.48T ～1.52T （硅钢片50W470）为最佳点，其它类型硅钢片需进一步试验总结。 7. 磁场强度 铁磁材料的磁场强度H 与磁通密度B 并非线性关系，需要根据铁磁材料的磁化曲线来查。而空气隙的磁场强度与磁通密度有如下关系0 μB H = ，其中 )/(10470m H -??=πμ为真空磁导率。 8. 效率 效率η是输出功率与输入功率的比值。要提高效率必须降低输入功率，实际上是降低各部分损耗。降低定子电流、定子电阻可降低定子铜耗；降低转子电流、转子电阻可降低转子铜耗；降低磁通密度、选择低损耗的硅钢板可降低铁耗。 9. 功率因数 功率因数?cos 是定子电流的有功分量与定子电流的比值1 cos I I p = ?，想提高功率因数 就必须降低额定电流中无功分量（激磁电流、电抗电流），减小气隙和降低磁密可有效的提高功率因数。 10. 起动电流、起动转距 起动电流st I 与起动转距st T 成正比关系。要增大起动转矩，需增大起动时转子电阻占起动阻抗的比例，采用高电阻率材料制造转子绕组可明显提高起动转矩，但会大幅度增加转子损耗使效率下降，温升降低。 11. 最大转矩 最大转矩M T 与电压的平方成正比。在电压一定的条件下，想要提高最大转矩必须降低定转子漏抗。 12. 转差率 转差率s 与负载成线性关系，在负载一定时要增大转差率应增大转子铜耗。 九、 电动机的等效电路和基本方程 1. 等效电路，注意下图是电机每相的等效电路 2. 基本方程 1111Z I E U ? ??+-=，该式说明额定相电压减去定子阻抗上的电压降等于在气隙中产生的 感应电势。 22'2 '2 Z I E U ? ??+-=，该式说明? ' 2U 是总机械功率的等效电阻上的电压。 ? ? ???-+=+=)(' 2 11I I I I I m L m ，该式表示定子电流等于激磁电流? m I 与定子产生与转子电流 ? '2 I 相平衡的电流? L I 1的矢量和。 ' 21E E =? ，该式表明定、转子平衡为电机运行的必要条件。 m m Z I E ? ?=-1，该式表明感应电势等于激磁电流与激磁阻抗的乘积。 目录 摘要 ..................................................................... I Abstract................................................................. II 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 - 辽宁工业大学 实验室开放课题设计（论文） 题目：异步电动机机械特性的MATLAB仿真》 院（系）：电气工程学院 专业班级：自动化 131 学号： 0 ` 学生姓名：徐峰 指导教师：赵丽丽 起止时间： 摘要 异步电动机以其结构简单、运行可靠、效率较高、成本较低等特点，在日常生活中得到广泛的使用。目前，电动机控制系统在追求更高的控制精度的基础上变得越来越复杂，而仿真是对其进行研究的一个重要手段。MATLAB是一个高级的数学分析和运算软件，可用动作系统的建模和仿真。在分析三相异步电动机物理和数学模型的基础上，应用MATLAB软件简历了相对应的仿真模型；在加入相同的三相电压和转矩的条件下，使用实际电机参数，与MALAB给定的电机模型进行了对比仿真。 第一章对异步电机的实验要求做出了相关的描述，第二章对MATLAB仿真软件做了一定的介绍，第三章是对异步电动机的机械特性、启动、制动和正反转进行理论分析和仿真模拟以及仿真结果的分析。 经分析后，表明模型的搭建是合理的。因此，本设计将结合MATLAB的特点，对三相异步电机进行建模和仿真，并通过实际的电动机参数，对建立的模型进行了验证。 关键词：异步电机、数学模型、MATLAB仿真、三相异步电动机 目录 第1章实验任务及要求 (1) 第2章 MATLAB及SIMULINK的介绍 (2) MATLAB介绍 (2) S IMULINK模块的介绍 (3) 第3章仿真实验 (4) 三相异步电动机的机械特性 (4) 三相异步电动机起动的仿真 (6) 三相异步电动机制动仿真 (8) 三相异步电动机正反转仿真 (10) 第4章总结 (12) 参考文献 (13) 附录 (14) 三相电机 额定电压U=380V，f=50HZ,机座号Y132，输出P2=8KW，p=4极 螈 1. 2.芄型号：Y132M 3. 4.蒂输出功率：P N=8KW 5. 6.袂相数：m1=3 7. 8.薇接法： 9. 10.莃相电压：Uφ=380V 11. 13. 14.极对数：p=2 15. 16.定子槽数：Z1=36 17. 18.转子槽数：Z2=32 19. 20.定子每极每相槽数： 21. 22.肂定子外径：D1=21cm D i1=13.6cm 荿定子内径： =0.4mm 蒃气隙长度：δ 转子外径：D2=13.52cm 13.6-0.04*2=13.52cm 转子内径：D i2=4.8cm 定子槽型：半闭口圆底槽 定子槽尺寸：b o1=0.35cm b1=0.67cm h o1=0.08cm R1=0.44cm h12=1.45cm 转子槽形：梯形槽 转子槽尺寸：b o2=0.1cm b r1=0.55cm b r2=0.3cm h o2=0.05cm h r12=2.3cm 23.极距： 24.定子齿距： 25.转子齿距： 26.气隙长度： 27.转子斜槽距：b sk=t1=1.187cm 28.铁芯长度：l=16cm 29.铁芯有效长度：无径向通风道：l ef=l+2δ=16.08cm 30.净铁芯长：无径向通风道：l Fe=K Fe l=0.95*16=15.2cm K Fe=0.95（不涂漆） 31.绕组型式：单层交叉式 32.并联支路数：a1=1 33.节距：1-9,2-10,11-18 34.每槽导线数：由后面计算的数据根据公式计算为： 每极磁通φ1=0.00784wb 波幅系数：K A=1.46 绕组系数：K dp1=0.96 11KW 变频起动永磁同步电动机电磁设计程序 及电磁仿真 1永磁同步电动机电磁设计程序 1.1额定数据和技术要求 除特殊注明外，电磁计算程序中的单位均按目前电机行业电磁计算时习惯使用的单位，尺寸以cm(厘米)、面积以cm 2(平方厘米)、电压以V （伏）、电流以A （安）、功率和损耗以（瓦）、电阻和电抗以Ω（欧姆）、磁通以Wb(韦伯)、磁密以T(特斯拉)、磁场强度以A/cm(安培/厘米)、转矩以N （牛顿）为单位。 1额定功率kw P n 11= 2相数 31=m 3额定线电压V U N 3801= 额定相电压Y 接法V U U N N 39.2193/1== 4额定频率50f HZ = 5电动机的极对数P =2 6额定效率87.0, =N η 7额定功率因数78.0cos , =N ? 8失步转矩倍数2.2* =poN T 9起动转矩倍数2.2* =stN T 10起动电流倍数2.2* =stN I 11额定相电流62.2478.087.039.21931011cos 105 , ,15=????=?=A U m P I N N N N N ?η 12额定转速1000=N n r/min 13额定转矩m N n P T N N N .039.1051000 11 55.91055.93=?=?= 14绝缘等级:B 级 15绕组形式:双层叠绕Y 接法 1.2主要尺寸 16铁心材料DW540-50硅钢片 17转子磁路结构形式:表贴式 18气隙长度cm 07.0=δ 19定子外径cm D 261= 20定子内径cm D i 181= 21转子外径86.17)07.0218(212=?-=-=cm D D i δ 22转子内径cm D i 62= 23定,转子铁心长度cm l l 1521== 24铁心计算长度cm l l a 152== 铁心有效长度cm cm l l a ef 14.15)07.0215(2=?+=+=δ 25定子槽数136Q = 26定子每极每相槽数332/362/11??==p m Q q =2 27极距cm P D i p 728.932/1814.32/1=??==πτ 28定子槽形:梨形槽 定子槽尺寸 cm h cm r cm b cm b cm h 72.153.078.038.008.002110101===== 29定子齿距cm Q D t i 5708.136 181 1 1== = π π 【最新整理，下载后即可编辑】 现场找不到功率表，要求以钳式电流表代替。即用电流表套住一根主电缆，测量其交流电流值，并换算为功率。 ※工人师傅的经验公式为：P=0.5*I 其中：P为电机有功功率，单位千瓦；I为实测电流，单位安培。 然则问题是，何以证明此经验公式？ 三、问题的研究 电机是普通三相异步电动机，Y型接法。额定电压380V，额定功率7.5KW，额定电流15.2A。 通过经验可知，三相电机总功率等于3乘以每相的功率，即p=3*u*i，其中： p为三相电机总功率，单位瓦 u为相电压，单位伏 i为相电流，单位安注：暂用字母大小写区分相电压与线电压 又查阅资料知，线电压等于1.732倍相电压，线电流等于相电流，即p=3*（U/1.732）*I，其中： p为三相电机总功率，单位瓦 U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安故:得到公式p=1.732*U*I 四、问题的解决 综上，P=1.732*U*I*cosφ/1000，其中： P为三相电机有功功率，单位千瓦 U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安cosφ为功率因数，针对电机通常取0.8 故：P=0.52*I≈0.5*I（KW），公式得证。 五、问题的补充 1 三相四线制 三相四线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-C方式，是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用NPE表示。故三根相线、一根中性线。 三相五线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-S方式，是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统。故三根相线、一根工作零线、一根保护零线。 单相三线制是三相五线制的一部分，即根据国际电工委员会(IEC)标准和国家标准而定的TN—S系统，在配电中出现了N线和PE线。故相线、零线、接地线。 三相三线制一般常用于电力输送和工厂强力电源供电，它不是国际电工委员会（IEC）规定的方式。 2 Y型接法 11KW变频起动永磁同步电动机电磁设计程序 及电磁仿真 1永磁同步电动机电磁设计程序 1.1额定数据和技术要求 除特殊注明外，电磁计算程序中的单位均按目前电机行业电磁计算时习惯使用的单位，尺寸以cm（厘米）、面积以cm2（平方厘米）、电压以V （伏）、电流以A （安八功率和损耗以（瓦）、电阻和电抗以门（欧姆）、磁通以Wb（韦伯）、磁密以T（特斯拉）、磁场强度以A/cm（安培/厘米）、转矩以N （牛顿）为单位。 1额定功率P n =11kW 2相数叶=3 3额定线电压U N1 =380V 额定相电压丫接法U N =U N1 / 3 = 219.39V 4额定频率f =50HZ 5电动机的极对数P=2 6额定效率N =0.87 7额定功率因数cos N =0.78 8失步转矩倍数T；°N =22 9起动转矩倍数T；N =22 10起动电流倍数I；N =2.2 12 额定转速n N =1000r/min 13额定转矩T N二9.55P N 103二 9.55 11 二105.039N.m n N 11额定相电流I N P N X105 0U N N COS N 11 105 3 219.39 0.87 0.78 A-24.62 14绝缘等级:B级 15绕组形式：双层叠绕Y接法 1.2主要尺寸 16铁心材料DW540-50硅钢片 17转子磁路结构形式：表贴式 18气隙长度：=0.07cm 19定子外径D1 =26cm 20定子内径D i1 =18cm 21 转子外径D2二D H—2、=(18 -2 0.07)cm =17.86 22转子内径D i2 =6cm 23定,转子铁心长度h日2 =15cm 24铁心计算长度l a J =15cm 铁心有效长度l ef =la 2、=(15 2 0.07)cm = 15.14cm 25定子槽数Q1 = 36 26定子每极每相槽数q =Q1 /2gp =36/2 3 3=2 27极距巨p =蔥D i1/2P =3.14 18/2 9.728cm 28定子槽形:梨形槽定子槽尺寸 h01= 0.08cm b01= 0.38cm bi = 0.78cm r1 二 0.53cm h o2 = 1.72cm 巧“18^ 29定子齿距t1卩 1.5708cm Q136 三相异步电动机功率的计算 2008-4-29 0:40:40 现场找不到功率表，要求以钳式电流表代替。即用电流表套住一根主电缆，测量其交流电流值，并换算为功率。 ※工人师傅的经验公式为：P=0.5*I 其中：P为电机有功功率，单位千瓦；I为实测电流，单位安培。 然则问题是，何以证明此经验公式？ 三、问题的研究 电机是普通三相异步电动机，Y型接法。额定电压380V，额定功率7.5KW，额定电流15.2A。 通过经验可知，三相电机总功率等于3乘以每相的功率，即p=3*u*i，其中： p为三相电机总功率，单位瓦 u为相电压，单位伏 i为相电流，单位安注：暂用字母大小写区分相电压与线电压 又查阅资料知，线电压等于1.732倍相电压，线电流等于相电流，即p=3*（U/1.732）*I，其中： p为三相电机总功率，单位瓦 U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安 故:得到公式p=1.732*U*I 四、问题的解决 综上，P=1.732*U*I*cosφ/1000，其中： P为三相电机有功功率，单位千瓦 U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安 cosφ为功率因数，针对电机通常取0.8 故：P=0.52*I≈0.5*I（KW），公式得证。 五、问题的补充 1 三相四线制 三相四线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-C方式，是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用NPE表示。故三根相线、一根中性线。 三相五线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-S方式，是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统。故三根相线、一根工作零线、一根保护零线。 单相三线制是三相五线制的一部分，即根据国际电工委员会(IEC)标准和国家标准而定的TN—S系统，在配电中出现了N线和PE线。故相线、零线、接地线。 三相三线制一般常用于电力输送和工厂强力电源供电，它不是国际电工委员会（IEC）规定的方式。 2 Y型接法 采用三相三线制的三角形接法，为三组线圈头尾相接，适用于4.5KW以下电动机 采用三相四线制的Y形接法又称星形接法，为三组线圈的三个尾相接，形成一个Y形，适用于4.5KW以上电动机 永磁同步电机磁钢退磁计算 磁钢退磁风险及退磁性能评估是永磁电机无法回避的问题，本文针对永磁同步电机，说明采用Altair Flux 进行磁钢退磁分析的过程。 1、退磁率评估 所谓退磁率评估其实是一个电磁场后处理过程，在执行完成瞬态磁场计算后，根据指定的退磁评估点（如90%剩磁Br），由软件提取永磁体中的磁场强度H和磁密B，计算出永磁体内部的新的剩磁Br’，并计算出永磁体剩磁低于指定退磁点剩磁的面积或体积大小，即永磁体中出现退磁现象且低于指定剩磁的占比。而静态退磁评估是指在瞬态磁场计算过程中，永磁体的剩磁始终保持不变，即不考虑永磁体退磁、回复过程及引起的磁场变化和设备电气性能输出的变化（如电机电磁转矩下降）。 2、动态退磁分析 动态退磁指的是在磁场计算过程之中同时考虑永磁体由于退磁及回复过程（recoil）导致的永磁体结构中剩磁的改变，以及在新剩磁数值下的磁场分布。Altair Flux2019.1新增永磁体动态退磁分析功能，即在瞬态磁场计算过程中软件自动计算并更新永磁体退磁后的剩磁材料属性，并用于下一时间步的磁场计算。Flux 中要考虑永磁体动态退磁过程，只需在永磁体材料属性定义界面中勾选中“求解过程中考虑退磁”选项即可，其他分析设置过程与常规瞬态磁场分析设置相同，无需额外的特别设定。Flux软件计算永磁退磁过程中会自动考虑永磁体的回复线，软件内部根据定义的非线性退磁曲线结合Preisach磁滞回线模型进行。 动态退磁分析适用于2D和3D瞬态磁场分析，且在瞬态分析中初始计算设置为从静态计算开始。该退磁过程只考虑由于反向磁场引起的退磁，不考虑由于温度变化引起的热退磁。 以8极48槽三相永磁同步电机2D瞬态磁场分析为例，计算模型以及使用磁钢材料属性如下图所示： 中小型三相感应电动机（单笼转子）电磁计算程序 一． 额定数据及主要尺寸 1． 输出功率P N 2． 外施相电压U N ф，Y 接法3 N N U U = φ，Δ接法N N U U =φ 3． 功电流 φ N N KW U m P I 1= 4． 效率 η’ 按照设计任务书的规定 5． 功率因数cos φ’ 按照设计任务书的规定 6． 极对数p 7． 定转子槽数 Z 1、Z 2 8． 定转子每极槽数 p Z Z p 21 1= 9． p Z Z p 22 2= 10． 定转子冲片尺寸（见图1） 11． 极距 p D i 21 πτ= 12． 定转子齿距 1 1 1Z D t i π= 2 2 2Z D t π= 13． 节距 y —— 以槽数计 14． 转子斜槽宽 b sk （一般取一个定子齿距t 1，也可按需要设计） 15． 每槽导体数 双层线圈 N s1 =2×每线圈匝数 单层线圈 N s1 =每线圈匝数 16． 每相串联导体数 111 11a m Z N N s = φ 17． 绕组线规（估算）1 11 11''''J a I A N c t = I ’1（定子电流初步值）= ' cos '?ηKW I 18． 槽满率 ⑴槽面积 2 )'(222 21 1121r h h b r A s s π+-+= ⑵槽绝缘占面积 双层绕组 )22(112121' b r r h A s t t +++?=π 单层绕组 )2(21'r h A s t t π+?= ⑶槽有效面积 t s ef A A A -= ⑷槽满率 %100211?=ef s t f A d N N S 19． 铁心长l t 铁心有效长 无径向通风道 δ2+=t ef l l 定转子径向通风道不交错 ' 11v v t sf b n l l -= 定转子径向通风道交错 )('22'11v v v v t sf b n b n l l +-= 'v b 由图9查出 净铁长 无径向通风道 t Fe Fe l k l = 有径向通风道 )(v v t Fe Fe b n l k l -= 20． 绕组系数 111p d dp K K K = ⑴分布系数 2sin 2sin 111 αα q q K d = ⑵短距系数 βπ2sin 1 =p K 21． 每相有效串联导体数 11dp K N φ 二． 磁路计算 22． 每极磁通 1 11 11122.24dp dp Nm K fN E fN K K E φφ≈ = 其中φεN L U E )1(' 1-= （假设'1'L E K ε-=） 23． 每极齿部截面积 定子 111p t t Fe t Z b l K A = 转子 222p t t Fe t Z b l K A = 对于非平行齿，则b t 取离最窄齿三分之一齿高处的齿 中小型异步电动机的MATLAB计算程序%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%第一部分额定数据和主要尺寸%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% myflag1 = 1; %myflag1 myflag1=1是三角形接法,myflag1=0是星 形接法 myflag2 = 0; %myflag2 myflag2=1是双层槽绝缘占面 积,myflag2=0是单层槽绝缘占面积 myflag3 = 1; %myflag3 myflag3=1是无径向通风道的铁心长 度,myflag3=0是定转子径向通风道不交错，其它是通 风道交错 myflag4 = 1; %myflag4 myflag4=1是无径向通风道的净铁心长 度,myflag4=0是有径向通风道的净铁心长度 myflag5 = 2; %myflag5 myflag5=1是双层线圈,myflag5=2是单层 线圈 myflag6 = 0; %myflag6 myflag6=1是平底槽,myflag6=0是圆底槽myflag7 = 0; %myflag7 myflag7=1是平底槽,myflag7=0是圆底槽myflag8 = 1; %myflag8 myflag8=1是圆底槽,myflag8=0是半开口 平底槽,其它为开口平底槽 myflag9 = 1; %myflag9 myflag9=1是半开口槽和半闭开口 槽,myflag9=0是开口槽 myflag10 = 1; %myflag10 myflag10=1是单层线圈,myflag10=0是双 层线圈 myflag11 = 1; %myflag11 myflag11=1是无径向通风道,myflag11=0 是有径向通风道 myflag12 = 3; %myflag12 myflag12=1是双层叠绕组,myflag12=2单 层同心式,myflag12=3单层同心式(分组的）、交叉 式,myflag12=4 单层链式 myflag13 = 1; %myflag13 myfalg13=1是无径向通风道,myflag13=0 是径向通风道 永磁电机电磁计算 传统的电机学和电机设计中，习惯地把电机的分析和计算归结为电路和磁路的计算问题。实际上，电路和磁路中的各个参数是由电机电磁场的场量得来，由于数值计算和仿真技术的不断发展，我们可以直接使用有限元对电机的电磁场进行分析和计算。 本文将应用ANSYS软件，对大型永磁电机的电磁场进行分析和计算。这里只研究平行平面场问题，即二维电磁场，因而只有一个自由度即矢量磁势Az。电机的对称周期取一对磁极范围。考虑漏磁的影响，把转轴和机座作为模型的内外边界。 定义电机材料特性 首先，定义硅钢片的材料属性与磁化曲线，如图1： 永磁体的材料特性需要说明的是，永磁体的退磁曲线是指剩磁密度Br 与矫顽力Hcb的曲线，以下简称BH曲线。退磁曲线通常在第二象限，但ANSYS 程序中需按第一象限输入。此外还需要知道永磁体的工作温度，即电机内部温度分布，Br的可逆温度系数，Hcb的可逆温度系数。 参数化建模 参数化建模具有很多优点，各个变量物理意义明确，便于查找和修改。而且可以通过对话框快速对电机尺寸参数进行调整，缩短调试程序和优化设计的时间。这里采用ANSYS内部的对话框进行交互，可以方便其他设计人员对程序的调试，提高程序的通用性，如图2： 有限元模型的建立和边界条件 定、转子应分别建模，这样两部分模型不会相互干扰。定、转子之间的气隙，可定义两层或更多层，再经过径向拼接得到整个求解区域。分网时应注意疏密结合，气隙部分网格要足够稠密，而且沿径向应均匀分网。其它部分网格可稀疏些。模型尽量使用四边形网格，并保证节点连续。 这里只研究电机转速恒定情况，用有限元法进行电机的电磁场分析，要模拟电机定、转子之间的相对运动。这里使用运动边界法，即假设定子模型静止不动，让转子部分旋转，和真实情况一样。具体如下：气隙模型中有一条定、转子网格重合的公共运动边界，分别为定、转子的运动边界上的节点编号，并且保证相邻节点径向间距相等，这样能保证转子旋转后运动边界上的节点重合，压缩重合的关键点（KP）、节点（node），保持网格的连续性。如图3 图3 运动边界示意图 后处理 三相异步电动机功率的计算 一、问题的由来 前两天国家抽验XA5032，我被临时调到现场帮忙，偶然被问到测量电机功率的问题，才发现基础知识已忘记太多了，现总结在此。 这些知识虽与数控机床关系不大，与嵌入式系统距离更远，不过作为基础知识了解一下还是很有必要的。 二、问题的起因 ※现场找不到功率表，要求以钳式电流表代替。即用电流表套住一根主电缆，测量其交流电流值，并换算为功率。 ※工人师傅的经验公式为：P=0.5*I其中：P为电机有功功率，单位千瓦；I为实测电流，单位安培。 然则问题是，何以证明此经验公式？ 三、问题的研究 电机是普通三相异步电动机，Y型接法。额定电压380V，额定功率7.5KW，额定电流15.2A。 通过经验可知，三相电机总功率等于3乘以每相的功率，即p=3*u*i，其中： p为三相电机总功率，单位瓦 u为相电压，单位伏 i为相电流，单位安注：暂用字母大小写区分相电压与线电压 又查阅资料知，线电压等于1.732倍相电压，线电流等于相电流，即p=3*（U/1.732）*I，其中： p为三相电机总功率，单位瓦 U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安 故:得到公式p=1.732*U*I 四、问题的解决 综上，P=1.732*U*I*cosφ/1000，其中： P为三相电机有功功率，单位千瓦 U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安 cosφ为功率因数，针对电机通常取0.8 故：P=0.52*I≈0.5*I（KW），公式得证。 五、问题的补充 1三相四线制 三相四线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-C方式，是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用NPE表示。故三根相线、一根中性线。 三相五线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-S方式，是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统。故三根相线、一根工作零线、一根保护零线。 单相三线制是三相五线制的一部分，即根据国际电工委员会(IEC)标准和国家标准而定的TN—S系统，在配电中出现了N线和PE线。故相线、零线、接地线。 三相三线制一般常用于电力输送和工厂强力电源供电，它不是国际电工委员会（IEC）规定的方式。 无刷同步电机电磁计算程序 5.1 额定数据和主要尺寸 1．额定电压 U N V 380= 2．额定转速 n N 3000/min r = 3．额定频率 ?HZ 50= 4．额定功率因数 cos ?=0.9 5．额定电流 80N I A = 6．相数 m=3 7．确定功率: 600800.8 1.173.16P kw =???= 针对有会员 对公式7提出的质疑，经过分析和讨论，公式7更正为： P=sqrt(3)×600×80×0.8=66.5kW ，以下步骤用此数据代入，恕不一一修正。 另，其他公式目前暂未发现错误之处，欢迎大家继续批评指正 8．根据功率取对应T2X-250L 电机，额定功率75N P kw = 9．效率 91.4%η= 10．极数 2p 12012050 41500 N f n ?= == 11．计算功率： ' 1.0875 101.25cos 0.8E N K P P kw ??= == 式中 1.08E K =（对于同步发电机取值） 12．极弧系数：极弧长度(0.630.72)p b τ=～ 取' p α= 0.67p b τ = 13．气隙磁密 (0.71.07)B T δ=～ 取0.8B T δ= 14．取线负荷 280/280/ A K A m A c m == 15．电机的计算体积 3' 2'16.110il p B dp N P D lef K K A B n δα????=? ?? 33 33 6.110101.25100.67 1.110.92280000.81500 27.110m -???= ?????=? 16．主要尺寸比：0.6 2.5λ=～ 17．定子铁心内径取值范围 il D = 0.23990.3860m ==～ 18．定子铁心铁外径： ()111.42 1.420.23990.3407i D D m ===～0.3860～0.5481 按标准选取1430D mm = 则定子内径：11430302.823001.42 1.42i D D cm mm ==≈≈ 19．定子铁心有效长度： 23122127.1100.30113000.3i i D lef l lef m mm D -??≈==≈≈ 20．定子铁心净长度： ()3000.92276Fet Fet k k Fet l K l n b K l mm =-=?=?= 式中Fet K =0.92(对0.5mm 厚硅钢片) 在对发电机的计算中,k k n b 不计入Fet l 中 本次设计选用的硅钢片型号为：DR530-50对应的老牌号为D22 21．磁极铁心总长度：300m ef l l mm == 22．磁极铁心净长度： 0.953028.5Fem Fem m l K l cm =?=?= 式中Fem K =0.95（对于1 1.5mm ～厚钢片） 23．极距： 1300235.524i D mm p ππτ?=== 24．圆周速度：223.55/1000 f m s τ ν=?= 25．气隙长度： 最小气隙：c K B A ???= δ τ δ）～（30.025.0 Equation Chapter 2 Section 1. 题目：Y160-M4型三相异步电动机设计 姓名 ___ __ _ __ 学号_ __ __ 年级 ____ _ 专业 _电气工程及其自动化 目录 目录 ......................................................................................................................................... I 摘要 ..............................................................................................................................................II 第一章异步电动机的概述 . (1) 1.1异步电动机的用途及分类 (1) 1-2.定子的结构组成及工作原理 (1) 1.3电机设计的过程 (2) 1.4异步电动机主要性能指标 (3) 第二章电机设计计算准备 (4) 2.1电机主要尺寸，绕组构成和原理 (4) 2.2主磁路 (5) 2.3电抗 (6) 2.4损耗与效率 (7) 2.5通风散热 (8) 2.6电机设计要求 (8) 第三章电机设计计算程序 (11) 3.1额定数据和主要尺寸 .............................................................................. 错误！未定义书签。 3.2磁路计算 .................................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3参数的计算 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.4启动性能的计算 ...................................................................................... 错误！未定义书签。 3.5电机设计的分析比较 .............................................................................. 错误！未定义书签。第四章总结 . (36) 参考文献 (37) 摘要 Y2系列电机是在Y系列电机基础上更新设计的一般用途电机，它具有结构简单、制造、使用和维护方便，运行可靠，以及重量轻，成本低等优点，在电机噪声、振动水平优于Y系列电机，外观更加满足国内外的用户需求，本文为Y2-112M-2的电磁设计。 在设计过程中，掌握了中小型三相感应电机的设计原理，熟悉相关的技术条件，基于给定的参数结合相关的技术条件，确定与电机的电磁性能有关的尺寸，选择定、转子的槽数和槽配合，确定槽型尺寸，选定有关材料，编程进行电磁计算，结合前面的数据计算出相应的工作性能和起动性能，包括效率、功率因数、最大转矩倍数、起动转矩倍数、起动电流倍数等。为了减小误差和计算量，还在MATLAB中编写了电磁计算程序。此外，本设计还用CAD绘制了定、转子冲片图以及定子绕组分布图,最终使技术指标符合任务书的要求。 通过对电机性能尺寸的确定，以及对槽型的选取，选定了有关尺寸，通过编程的反复调试，使其技术指标符合任务书的要求，最终设计出符合任务书要求的电机。 关键词：Y2-112M-2三相异步电动机;定、转子；电磁设计计算 Abstract Y2 series motors is designed on the basis of Y series motor update general purpose motor. it has a simple structure, convenient manufacture, use and maintenance, reliable operation .as well as light weight, low cost advantages, the motor noise and vibration level is better than that of Y series motor. appearance more meet the needs of users at home and abroad, this paper designed for electromagnetic Y2-112m - 2. In the process of design, master the design principles of small and medium-sized three-phase induction motor, familiar with relevant technical conditions, based on the given parameters combining with related technical conditions, determine the size of the associated with the electromagnetic performance of the motor, \"option, rotor slot number and groove, groove type size ,selected materials programming electromagnetic calculation, Finally, combined with the previous data to calculate the working performance and the corresponding starting performance, including efficiency, power factor, the maximum torque, starting torque, starting current ratio etc. In order to reduce the error and the amount of calculation, prepared electromagnetic calculation program in MATLAB. In addition, the design also drawing, the rotor and the stator , windings distribution prints with CAD. the technical indicators in line with the requirements of specification. To determine the size of the motor performance, as well as to the trough type selection, the selected size, by the repeated debug programming, make the technical indicators meet the requirements of the specification, the final design conform to the requirements of the specification of the motor. Key Words: Y2-112M-2three-phase asynchronous motor, the stator , the rotor Electromagnetic design calculation 永磁同步电机设计1电机仿真模型 N S N S N S N S （a）原型电机（b）新型电机 图1 PM-Y2-180-4电机整体有限元仿真模型 图2 新型电机转子1/4模型 2静态有限元仿真结果比较 2.1永磁磁场分布 当永磁体单独作用时，两种电机的磁力线分布如图3所示。 （a）原型电机（b）新型电机 图3 两种电机永磁磁场分布 2.2 永磁气隙磁密波形 当永磁体单独作用时，两种电机一个周期范围（即一对永磁体范围）的永磁气隙磁密波形如图4所示。 （a ）原型电机 （b ）新型电机 50100 150200250300 -1.25 -1-0.75-0.5-0.2500.250.50.7511.25Distance/mm B r /T 原型电机新型电机 （c ）两种电机比较 图4 两种电机永磁气隙磁密分布 3 空载稳态有限元仿真结果比较 3.1 空载永磁磁链、空载永磁反电势波形 空载情况下，两种电机的三相绕组电流均设置为零，电机中磁场由永磁体单独产生。设置电机稳态运行转速为n =3000r/min ，可得到两种电机的空载永磁磁链、空载永磁反电势波形分别如图5、图6所示。由于三相绕组对称，在此仅给出A 相绕组仿真结果。 48 121620 -0.6-0.4-0.200.20.4 0.6 时间/ms 空载永磁磁链/W b 原型电机 新型电机 图5 两种电机空载永磁磁链 48 121620 -400 -300-200-1000100200 300400时间/ms 空载反电势/V 原型电机新型电机 图6 两种电机空载永磁反电势 3.2 空载永磁磁链、空载永磁反电势谐波分析 利用Matlab 对图5、图6的波形进行傅里叶分析，可得到两种电机磁链及反电势的各次谐波分量，如图7所示。 23456789101112131415 1 2 3 4 谐波次数 相对于基波分量百分比/% 原型电机 新型电机 23456789101112131415 24681012 谐波次数 相对于基波分量百分比/% 原型电机新型电机 （a ）空载永磁磁链 （b ）空载永磁反电势 图7 磁链及反电势谐波分量分析 通过对两种电机的空载永磁磁链和空载永磁反电势进行谐波分析，得到以下结论：（1）3次谐波分量是主要谐波分量；（2）偶次谐波分量几乎为零，奇次谐波分量相对较大；（3）采用新型电机结构可在一定程度上削弱3次谐波分量，但同时会引起5、7次谐波分量增加，总体削弱谐波效果并不明显。 Private Sub Command1_Click() End Sub Private Sub Form_Load() Const UN = 380 Const f = 50 Const Z1 = 48 Const Z2 = 44 Const π = 3.14159 Const PN = 18500 Const m1 = 3 Const η1 = 0.90 Const Cosθ = 0.82 Const p = 2 Const b01 = 3.8 Const h01 = 0.8 Const h11 = 1.2 Const b11 = 6.75 Const h21 = 17 Const r21 = 4.47 Const δ = 0.55 Const b02 = 1 Const h02 = 0.5 Const h12 = 3 Const h22 = 28 Const r22 = 1.1 Const b12 = 2.2 Const D1 = 290 Const Di1 = 186 Const Di2 = 70 Const Ns1 = 32 Const a1 = 2 Const Ni1 = 2 Const d11 = 15 Const d111 = 1.18 Const d222 = 1.3 Const Δi = 0.3 Const lt = 200 Const KFe = 0.95 Const β1 = 0.833 Const h = 2 Const KU1 = 0.875 Const KL1 = 0.906 Const ρcu = 8.9 * 10 ^ 3 Const ρFe = 7.8 * 10 ^ 3 Const q = 4 Const ∑s = 0.0055 Const ρcuw = 0.0217 * 10 ^ -6 α = p * 2 * π / Z1 UNθ = UN Ikw = PN / (m1 * UNθ) Zp1 = Z1 / (2 * p) Zp2 = Z2 / (2 * p) D2 = Di1 - 2 * δ η = π * Di1 / (2 * p) t1 = π * Di1 / Z1 t2 = π * D2 / Z2 bsk = t1 Nθ1 = Ns1 * Z1 / (m1 * a1) N1 = Nθ1 / 2 Ac11 = 0.985 hss = h21 + h11 bt111 = π * (Di1 + 2 * h01 + 2 * h11 + 2 * h21) / Z1 - 2 * r21 bt211 = π * (Di1 + 2 * h01 + 2 * h11) / Z1 - b11 bt11 = (bt111 + bt211) / 2 Ass = (2 * r21 + b11) / 2 * (hss - h) + π * r21 ^ 2 / 2 Ai = Δi * (2 * hss + π * r21) Aef = Ass - Ai sf = Ni1 * Ns1 * d222 ^ 2 / Aef lef = lt + 2 * δ lfe = KFe * lt MMM = Sin(q * α / 2) NNN = q * Sin(α / 2) Kd1 = MMM / NNN Kp1 = Sin(π / 2 * β1) kdp1 = Kd1 * Kp1 bt12 = π * (D2 - 2 * 2 / 3 * (h22 + h12 + h02)) / Z2 - b12 kE1 = 0.954 110: E1 = kE1 * UNθ Kss = 1.195 50: Dim kh(8, 1) As Single kh(0, 0) = 1: kh(0, 1) = 1.1095 kh(1, 0) = 1.2: kh(1, 1) = 1.09 kh(2, 0) = 1.5: kh(2, 1) = 1.08 kh(3, 0) = 1.7: kh(3, 1) = 1.072 kh(4, 0) = 2: kh(4, 1) = 1.06 kh(5, 0) = 2.2: kh(5, 1) = 1.057Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计解读
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