第十章 感应电机的电磁设计分解
高温超导直线感应电机的设计和电磁分析
————］＿
固２高温超导直线感应电机结构目
Ｆｌｚ０
Ｓｔｒｗｔｕｒｅ‘ＪｆＩｈｅＩｒｌＴＳＬＩＭ
高温超导材料临界电流的Ａ小直接跌定了高
温超导直线感麻电机的通流能力。Ｂ１．２２２３高温超
导材料在７７Ｋ温度，白场环境Ｆ的临界ｆｎ流，．为 ９８Ａ，制成敢饼线圈后由于弯曲形变的影响ｆ将会
ｒ降５％左打，真止影响，，的是初级栉ｉ漏磁通，ｆ目
高温超导直线感应电机的设计和电磁分析
赵佳１，张威１，方进１，扬中平１，郑琼林‘，刘友梅
（１北京互通大学电气Ｉ程学院，北京市海淀区
１ ０００４４】
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＨＴＳ Ｌｉｎｅａｒ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ
Ｚｈａｏ Ｊｉａｌ，ＺｈａｎｇＷｃｉｌ，Ｆａｎｚ Ｊｉｎｌ，ＹａｎＥＺｈｏｎｇ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ
图Ｉ高２超导线圈
Ｆｉ９１
Ｈ１Ｓ ｃｏｉｌ
第网膈中国高枝电力电子与电力传动学术年会论文集
，．．．．．．．．．．．．。！！ｌ，．．．一—— ｈＦ—ｌ
∞∞ｍ ∞ｍ＊”
ｏ．．．．．．．．．。．．，
④
ｔＨ
————－！——～——ｊ—一
％“（■＃ｔ＾＆自ｎ）ｈＩ—一Ｐｑ・＊＃＃
一｝。。．，．．
＿一
—————王———一
Ｔｈｅ
ｏｐｔｉｍａｌ
Ｓｅｃｏｎｄｌｙ ｔｈｅｍｏｄｅｌ Ｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒ ｕｓｉｎｇｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ
ｏ ｒｄｅｒ
ｄａｕ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｌｔｈｔｈｅｆｉｎｉｔｅ ｅ］ｃｍｅｎｔｍｅｌｈｏｄｉｎ
Ｉｏ
ｃｏｎｆｉ邢［ｈｅ
ａｃｃｏ［ａｃｙ
感应电机的电磁设计
其中对 Ist ,Tst ,Tmax, S 关系最密切
笼型转子尺寸的确定另须着重考虑起动性能的要求。 ②对于铸铝转子，槽面积和铝条面积认为相等，先估算转子导条电流
I2
I2
KI I1
m1 N 1 K dp1 m2 N2 Kdp2
m2 N2 Z2
Kdp2 1
I2
KI I1
3N 1 K dp1 Z2
（四）绕组节距的选择
双层绕组
正常电机： y 5 削弱5、7次谐波
6
两极电机： y 2
3
便于嵌线，缩短端部长度
单层绕组： 一般用整距
分布系数：
Kd1
sin(
2
q1)
q1 sin 2
短距系数：
K p1 sin 2
2 p
Z1
槽距电角
y1
m1q1
基波绕组系数：
Kdp1 Kd1 K p1
三、每相串联导体数、每槽导体数计算
2 pV
参考表10 3达式 Di1 D1
D1 按标准外径调整Di1 lef
V Di12
五、空气隙的确定
1、影响： Im cos
过小 影响机械可靠性 X ,Tst ,Tmax ,损耗,温升
2、气隙
基本上决定于定子内径、轴直径、轴承间的转子长度。
3、经验公式：
小功率电机：
0..3(0.4 7 Di1lt )103 m
④ 槽口高度：
h01 =0.5~2.0 mm
⑤
1 角： 30°左右
根据估算和选用数据，作图确定尺寸，核算槽满率，必要调整
2、平行槽 槽形尺寸和扁线尺寸及绝缘结构尺寸结合考虑，不须核算槽满率。
bs1 (0.45 ~ 0.62)t1 hs1 (3.5 ~ 5.5)bs1
电机电磁设计方法
电机电磁设计方法电机电磁设计就像是一场精心的魔法创作呢。
咱们先来说说电机电磁设计的基础——电磁理论。
这就好比魔法的咒语一样，像什么法拉第电磁感应定律啦，这可是非常关键的。
这个定律告诉我们，当导体在磁场中运动或者磁场发生变化时，就会产生感应电动势。
在电机里呀，这个原理可是到处都在起作用的。
比如说，电机的转子在磁场里转动的时候，就会产生感应电动势，然后就有电流啦，这电流又和磁场相互作用，让电机能欢快地转起来。
再聊聊电机的磁路设计。
磁路就像是电机里的魔法通道，我们得让磁力线乖乖地按照我们想要的路线走。
这就需要合理地选择铁芯材料哦。
好的铁芯材料就像一个听话的小助手，能让磁力线顺畅通过，而且还能减少能量的损耗。
就像我们挑东西一样，要挑那种磁导率高的材料，这样磁力线就更容易通过啦。
同时呢，磁路的长度和截面积也得好好设计，要是磁路太长，磁力线走起来就累，能量损耗就大；截面积要是不合适，也会有各种问题。
绕组设计也是电机电磁设计里很有趣的一部分。
绕组就像是电机的神经脉络。
绕组的匝数、线径这些都得好好考虑。
匝数要是多了，感应电动势会大，但是电阻也大了，电流就可能受影响；线径要是小了，电阻大，发热就严重，电机可能就会像个生病的小娃娃，没力气干活。
而且绕组的连接方式也很重要呢，不同的连接方式会让电机有不同的性能表现。
还有气隙这个小细节。
气隙虽然看起来就是个小小的间隙，但它对电机的性能影响可不小。
气隙要是太大，就像两个人之间距离太远，磁场的相互作用就弱了，电机的转矩就小了。
气隙太小呢，又容易让转子和定子“打架”，也就是发生摩擦，这可不好。
电机电磁设计其实就是要在这么多因素之间找到一个最佳的平衡。
就像走钢丝一样，要小心翼翼地调整每个参数，让电机既能高效地工作，又能稳定可靠地运行。
这需要我们不断地学习、尝试，有时候可能要失败几次才能找到那个最合适的设计方法。
不过只要有耐心，就像照顾小宠物一样细心地对待电机的电磁设计，一定能设计出很棒的电机的。
一种感应电机的解耦控制
感应电机的数学模型
01
02
03
04
电压方程
描述了定子绕组电压与电流之 间的关系。
磁链方程
描述了定子与转子绕组之间的 磁链关系。
转矩方程
描述了转矩与电流和磁链之间 的关系。
解耦控制对感应电机稳态性能的影响
总结词
解耦控制对感应电机稳态性能具有积极影响，能够提高电机在稳态运行时的性能指标。
详细描述
解耦控制通过优化电机的控制策略，减小了稳态运行时各变量间的耦合效应，提高了电 机在稳态运行时的性能表现。解耦控制能够减小稳态误差，优化电机的运行状态，提高 电机的效率和功率因数等性能指标。同时，解耦控制还可以减小电机在稳态运行时的振
优化
根据性能评估结果，对解耦控制策略进行改进和优化，以提高系统的整体性能。
04 解耦控制对感应电机性能 的影响
解耦控制对感应电机效率的影响
总结词
解耦控制可以有效提高感应电机的效率，减少能量损失，优化电机运行状态。
详细描述
解耦控制通过优化电机的输入输出关系，减小了各变量间的耦合程度，使得电机在运行过程中能够更加精准地跟 踪控制信号，从而提高了电机的效率。解耦控制能够减小转矩和磁通之间的耦合，降低铁损和铜损，进一步优化 了电机的效率。
一种感应电机的解耦控制
目 录
• 感应电机的基本原理 • 解耦控制的基本原理 • 一种感应电机的解耦控制方法 • 解耦控制对感应电机性能的影响 • 结论与展望
01 感应电机的基本原理
感应电机的定义与工作原理
感应电机是一种基于电磁感应原理的交流电机，通过定子绕 组产生的旋转磁场与转子绕组中的感应电流相互作用，实现 电能与机械能的转换。
三相笼型感应电动机系列电磁设计(课程设计)
一、设计任务的依据《电机设计》的课程设计是电气工程及其自动化专业电机电器及其控制方向（本科）、电机制造（专科）专业的一个重要实践性教学环节，通过电机设计的学习及课程设计的训练，为今后从事电机设计工作、维护的人才打下良好的基础。
电机设计课程设计的目的：一是让学生在学完该课程后，对电机设计工作过程有一个全面的、系统的了解。
另一个是在设计过程培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生查阅表格、资料的能力，训练学生的绘图阅图能力，为今后从事电机设计技术工作打下坚实的基础。
根据用户对产品提出的技术要求及使用特点，结合设计和制造的可能性而编制。
1设计的指导思想设计一般用途的全封闭自扇冷、笼型三相异步电动机，应具有高效节能、起动转矩大、性能好、噪声低、振动小、可靠性高，功率等级和安装尺寸符合IEC标准及使用维护方便等优点。
2产品的用途环境条件：海拔不超过1000米，环境空气温度随季节而变化，但不超过400C。
适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的一般场所和无特殊要求的机械上。
3.额定数据型号Y100L1额定容量 1.5KW额定电压220V额定电流 5.03A额定转速1430r/m4.主要性能指标效率0.81功率因数0.82起动电流倍数7起动转矩倍数 2最大转矩倍数 2.34.工作方式连续(SI)制5．结构与安装尺寸外壳防护等级IP44 安装结构B3绝缘等级B级外型L1*b/h转子结构铸铝热套安装A*B/6.主要标准（1）Y系列三相电动机产品目录（2）Y系列三相异步电动机技术条件二、设计内容：1.在查阅有关资料的基础上，确定电机主要尺寸、槽配合，定、转子槽形及槽形尺寸。
2.确定定、转子绕组方案。
3.完成电机电磁设计计算方案。
4.用计算机（手画也可以）画出定、转子冲片图，电机结构图。
三、课程设计的基本要求1．求每位同学独立完成一种型号规格电机的全部电磁方案计算过程，并根据所算结果绘出定、转子冲片图、电机总装图。
2．要求计算准确，绘出图形正确、整洁。
电磁感应中的感应电机教案理解感应电机的工作原理与感应电机的应用
电磁感应中的感应电机教案理解感应电机的工作原理与感应电机的应用电磁感应中的感应电机教案：理解感应电机的工作原理与应用引言：感应电机是一种重要的电机类型，广泛应用于各个领域。
本文将介绍感应电机的工作原理、特点及其应用领域，帮助读者更好地理解和应用感应电机。
一、感应电机的工作原理感应电机是基于电磁感应现象工作的。
当导体在磁场中运动或磁场变化时，会在导体中感应出电动势，从而产生电流。
感应电机利用这一原理实现电能到机械能的转换。
1. 磁通链结感应电机由定子和转子两部分组成。
定子上绕有线圈，称为定子绕组。
当通电时，定子绕组会产生磁场，称为磁通链结。
转子则是一个闭合的导体圆环，准确地说是一个铝圆盘。
当感应电机工作时，定子磁场的磁通线会穿过转子圆盘。
2. 感应电流的产生当感应电机通电后，定子绕组中产生的磁场会穿过转子圆盘。
由于磁场的变化，转子圆盘中会感应出一个涡电流，即感应电流。
涡电流的方向与磁场的变化相对应，具有抗拒磁场变化的作用。
涡电流的产生会导致转子圆盘受到涡电流的作用而开始转动。
3. 转动原理涡电流的产生会在转子圆盘内形成一个磁场，称为感应磁场。
感应磁场与定子磁场相互作用，产生力矩，导致转子圆盘开始转动。
由于转子圆盘的运动，磁场的变化会不断产生新的涡电流，使转子继续转动。
感应电机的工作原理就是依靠涡电流和磁场相互作用而实现的。
二、感应电机的特点感应电机具有以下几个特点，使其成为电动机中最常见的一种类型：1. 结构简单感应电机的结构相对简单，仅由定子和转子组成。
定子绕组通电产生磁场，转子产生感应电流，同时转动。
相比其他类型的电机，感应电机的制作和维护成本较低。
2. 工作可靠感应电机由于没有直接接触部件，因此摩擦和磨损少，机械部分相对耐用。
同时，感应电机的工作过程稳定，输出功率较为可靠。
3. 转速调节方便感应电机可以通过改变供电频率或转子绕组数量来调节转速。
通过这种方式，可以方便地实现转速的控制和调节，满足不同应用领域的需求。
感应电机的设计
ｌ ２转子设计。 转子包括一个 由压在电机轴上 的圆形迭片结构组成的 组成。 绕线由 —些贯穿转子的导条组 成。 导条互相 连接围绕在转子表面。 这些导条突出在定子表面， 在末端 由 一个短环连接在—起。这些导条的材料 通常是铝或铜。转 子 表面的位置、 、 区 形状 连接 域 和导条的材料决定了 转子的特性。 导条的位置比较深入转子 ， 会增加围绕导条 的铁的用量 ， 并且增加转子的电感值。导条的电抗 由电感和电阻组成 ，因此两个相 同尺寸的导条可 能显示 出来不同的交流电抗 ，因为这个数值与它 们相对于转子表面的位置有关。—个薄导条 由径 向方 向插入到转子当中， 一边接近转子的表面 ， 另 边朝向轴心。那么随着电流频率的变化它的电 阻也会随着变化 。 这是因为导条外部 的 交流电抗 要比内部的交流 电抗低 ，高频会提高与导条电抗 有关的导条的有效电抗。 在低频时， 到条的两个边 缘的电抗都会降低并 且基本相等。 转子的设 定 了电机的启动特眭。 诀 ２等效 电路 感应电机本质上可以等效成—个变压器进行 分析 。感应电机有定子漏 电抗 、 定子铜耗 ， 转子 电 路同样也有转子漏电抗 、 转子铜（ ） 铝 耗和周输 出 功率作为串联元件。 通 过校正转子部分值与变压器有效 比相一 致， 在等效电路 中 心的变压器可以去掉。 磁化电流分量和电机铁耗是电压函数而不是 负载函数， ， 另外 一个特殊 电机的全 电压启动 电流 是电 压和速度函 数担 不是负载函数。 磁化电流的变化取决于电机的设计。 对于小 电机， 这个磁化电流的比例可能占到 ６ ％以上 ， ０ 但 是对于大一点的两相 电机 ， 磁化 电 的 流 典型值可 能 占到 ２ ＇－ ５ ０ｏ２％。在设计电压下， 接近饱和 ， ７－ 铁 所以铁耗和磁化电流与电压之间可能不是线性的 关系 ，电压的微小增长都 会引起磁化电流和铁耗
《感应电机》课件
03
感应电机的控制与调速
感应电机的控制方式
直接转矩控制（DTC）
恒压频比控制（V/F）
通过直接控制电机的转矩和磁通来调 节电机的转速和转矩。
通过控制电机的输入电压和频率来调 节电机的转速。
矢量控制（VC）
通过控制电机的励磁和转矩电流来调 节电机的转矩和转速。
感应电机的调速原理
调速原理
通过改变电机的输入电压、电流 或频率，从而改变电机的转速和 转矩，实现调速。
02
感应电机的结构与工作原 理
感应电机的结构组成
01
02
03
转子
感应电机的主要旋转部分 ，由导条和转子铁芯组成 。
定子
固定部分，由定子铁芯和 缠绕在铁芯上的三相绕组 组成。
机座和端盖
支撑和保护电机的主要部 件。
感应电机的工作原理
当三相交流电流通过 定子绕组时，产生旋 转磁场。
感应电流与旋转磁场 相互作用产生电磁转 矩，驱动转子旋转。
案例三
总结词：创新设计
详细描述：介绍某电动汽车中感应电机控制系统的创新设计，包括控制策略、软硬件实现等方面的内容，以及该设计在实际 应用中的效果和优势。
旋转磁场与转子导条 相互作用，产生感应 电动势和电流。
感应电机的性能参数
额定功率
电机在额定工作条件下输出的 功率。
效率
电机输出功率与输入功率的比 值，表示电机的能量转换效率 。
温升
电机运行过程中产生的热量导 致电机温度升高，温升与电机 性能和使用寿命有关。
启动电流
电机启动时输入的电流值，启 动电流过大可能导致电网电压
05
案例分析
案例一：某工厂的感应电机应用案例
总结词：实际应用
电机电磁设计通俗讲解
电机电磁设计通俗讲解
电机电磁是指将电能转化为机械能的一种基本原理，它是利用电
磁的相互作用，使用一个固定的磁环而形成电磁转动势，在同一个固
定磁环上形成电磁转动转矩，从而使用另一个固定磁环形成电磁力，
形成电磁转动势，将电能转化为机械能。
在电动机工作中，它靠外界供电电流、保护电路板和控制系统，
电流和磁场相互作用，磁场能够在机械或电子结构上产生力，磁流圈
会产生受激响应电流，从而得到旋转动力。
再来看看电磁的物理原理。
电磁由两个部分组成，即电流和磁场，电流会产生一个磁场，磁场会影响其周围的电流。
当电磁场处于一定
的结构时，电动机的磁屏障会产生不同的电流，使其产生转动力矩，
由此可以实现电机的旋转。
因此，电机电磁设计其实就是利用电磁的上述原理，构建一个能
够有效利用电流和磁场影响彼此的电磁结构，以实现电机转动的目的。
永磁同步电机毕业设计--永磁同步电动机的电磁设计与分析[管理资料]
![永磁同步电机毕业设计--永磁同步电动机的电磁设计与分析[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/963a491a81c758f5f71f67da.png)
永磁同步电动机的电磁设计与分析摘要永磁同步电动机（PMSM）是一种新型电机，永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等优点，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。
和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而具有效率高，功率因数高，转矩惯量大，定子电流和定子电阻损耗小等特点。
本文主要介绍永磁同步电动机（PMSM）的发展背景和前景、工作原理、发展趋势，以异步起动永磁同步电动机为例，详细介绍了永磁同步电动机的电磁设计，主要包括额定数据和技术要求，主要尺寸，永磁体计算，定转子冲片设计，绕组计算，磁路计算，参数计算，工作特性计算，起动性能计算，还列举了相应的算例。
还通过Ansoft软件的Rmxprt模块对永磁同步电动机了性能分析，得出了效率、功率、转矩的特性曲线，并且分别改变了电机的三个参数，得出这些参数对电机性能的影响。
又通过Ansoft软件Maxwell 2D的瞬态模块对电机进行了仿真，对电机进行了磁场分布计算，求出了电流、转矩曲线和电机的磁力线、磁通密度分布图。
关键词永磁同步电动机；电磁设计；性能分析The design of Permanent-MagnetSynchronous MotorAbstractPMSM (Permanent-Magnet Synchronous Motor) is a new type of motor, which has the advantages of simple structure, small volume, light weight, low loss, high efficiency. Compared with the DC motor, it has no DC motor commutator and brush. Compared with the asynchronous motor, because it does not require no power excitation current, It has the advantages of high efficiency, high power factor, large moment of inertia, stator current and small stator resistance loss .The paper mainly introduces the PMSM's development background and foreground, working principle, development trend, taking asynchronous start permanent magnet synchronous motor as an example, it introduces in detail the electromagnetic design of PMSM, that mainly includes the rated data and technical requirements, main dimensions, permanent magnet calculation, rotor and stator punching, winding calculation, magnet circuit calculation, parameters calculation, performance calculation, calculation of starting performance , and also lists the revevant examples. We aslo can analyse the performance of PMSM through the Rmxprt module of Ansoft software and conclude that the characteristic curve of efficiency, power, torque. By changing two parameters of the motor, I get the optimal scheme of the motor. Through transient module of Ansoft software Maxwell 2D to simulate the motor parameters, the magnetic field distribution of the motor is calculated, I can be obtained the curves of the current and the torque, the distribution of magnetic line of force and the distribution of magnetic flux density.Keywords PMSM; Motor design; Performance analysis目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (4)课题背景 (4)永磁电机发展趋势 (5)本文研究主要内容 (6)第2章永磁同步电动机的原理 (7) (7)永磁材料的概念和性能 (7)钕铁硼永磁材料 (8) (9)转速和气隙磁场有关系数 (9)感应电动势和向量图 (10)交直轴电抗及电磁转矩 (12)小结 (13)第3章永磁同步电动机的电磁设计 (14)永磁同步电机本体设计 (14)永磁同步电动机的额定数据和主要性能指标 (14)定子冲片和气隙长度的确定以及定子绕组的设计 (15)转子铁心的设计 (16) (18)额定数据及主要尺寸 (18)永磁体及定转子冲片设计 (19)绕组计算 (23)磁路计算 (26)参数计算 (29)工作特性计算 (33)起动特性计算 (37)小结 (41)第4章永磁同步电动机的性能分析及磁场分析 (42)永磁同步电动机的性能分析 (42)永磁同步电动机性能曲线 (42)重要参数的变化对性能的影响 (44)永磁同步电动机的磁路分析 (46)永磁同步电动机的模型 (46)在Ansoft Maxwell 2D 中运行后的结果图 (47)小结 (52)结论 (53)致谢 (54)参考文献 (55)附录A (56)第1章绪论课题背景永磁同步电动机（PMSM）具有体积小、效率高、功率因数高、起动力矩大、力能指标好、温升低等特点。
电机学完整版分解
《电机学》第三版 许实章 机械工业出版社
《电机学》
汤蕴璆 机械工业出版社
《电机学》
胡虔生 中国电力出版社
2024年6月10日星期一
《电机学》 第一章 导论
5
※ 课程要求 1. 认真听课 2. 独立完成作业
2024年6月10日星期一
《电机学》 第一章 导论
6
第一章 导论
1.1 概述 1.2 电机发展简史 1.3 电机中的基本电磁定律 1.4 铁磁材料特性 1.5 磁路基本定律及计算方法
其中 N
2024年6月10日星期一
《电机学》 第一章 导论
24
e N d
dt
正电动势产生正电流—— 电流正方向 正电流产生正磁通 —— 右手螺旋定则
图1-2 电磁感应定律
2024年6月10日星期一
《电机学》 第一章 导论
25
磁通变化原因
在变压器和电机的绕组中，磁通的变化可以是磁通随 时间脉动
或磁通不变，而线圈在转动。
对特种电机还可以是磁通随时间脉动，而线圈也在转 动
f (x,t)
d dt dx t x
e N d
dt
e
N
t
Nv
x
eT
ev
2024年6月10日星期一
《电机学》 第一章 导论
26
e
N
t
Nv
x
eT
ev
变压器电动势
运动电动势
1. 磁通本身就是由交流电流所产生，也就是说磁通本 身随时间在变化着，这样产生的电势称为变压器电 势。（线圈与磁场相对静止）
2024年6月10日星期一
《电机学》 第一章 导论
20
2．电机的近代发展及趋势
电机设计期末复习总结
电机设计期末复习总结第二章电机的主要参数之间的关系电机的主要尺寸是指电枢铁心的直径和长度,直流电机中,电枢直径指的是转子外径,对于一般构造的同步电机和感应电机,那么是指定子径。
2-1 电机的主要参数之间的关系式1、电机进展能量转换时,能量都是以电磁能的形式通过定、转子之间的气隙进展传递的,对应的功率称之为电磁功率。
P’=mEI2、1)直流电机：P’=EαIα2)电机常数C A的表达式：电机常数大致反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料的体积,并在一定程度上反映构造材料的耗用量。
3、根据以上两个式子得出的重要结论：(1)电机的主要尺寸由其计算功率P’和转速之比P’/n或计算转矩T’所决定。
功率较大、转速较高的电机有可能和功率较小、转速较低的电机体积接近。
(2)电磁负荷A和Bδ不变时,一样功率的电机,转速较高的,尺寸较小；尺寸一样的电机,转速较高的,那么功率较大。
这说明提高转速可减小电机的体积和重量。
(3)转速一定时,假设直径不变而采用不同的长度,那么可得到不同的功率的电机。
(4)系数的数值一般变化不大,因此电机的主要尺寸在很大程度上和选用的电磁负荷A、Bδ有关。
电磁负荷越高,电机的尺寸就越小。
2-2电机中的几何相似定律1、几何相似定律：说明：在B和J的数值保持不变时,对一系列功率递增、几何形状相似的电机,每单位功率所需要有效材料的重量、本钱及产生的损耗,均与功率的1/4次方成反比,即随着电机容量的增大,其有效材料的利用率和电机的效率均将提高。
2-3电机负荷的选择由于正常电机系数实际变化不大,因此在计算功率P’与转速n一定时,电机的主要尺寸决定于电磁负荷和A、Bδ电磁负荷越高,电机的尺寸将越小,重量就越轻,本钱越低。
从而,一般选取较高的A和Bδ值。
1、电磁负荷对电机性能和经济性的影响1)线负荷A较高,气隙磁密Bδ不变。
(1)电机的尺寸和体积将较小,可节省钢铁材料。
(2) Bδ一定时,由于铁心重量减小,铁耗随之减少。
第十章异步电机电磁设计分解
JR JS2，JSL2 JR2，JRL2
Y
YR
YK
小型三相感应电动机 小型三相感应感应电动机 三相笼型转子感应电动机（中型） 三相绕线转子感应电动机（中型） 三相感应电动机（中型、低压） 三相感应电动机（中型、低压） 三相笼型转子感应电动机（大型） 三相绕线转子感应电动机（大型） 大型高速感应电动机
大、中型电机： Di1(129p)103 m
10.3 定子绕组与铁心的设计
一、定子槽数的选择 二、定子绕组型式和节距的选择 三、每相串联导体数、每槽导体数计算
四、电流密度的选择及线规、并绕根数和并联支路数的确定 五、定子冲片的设计
3 定子绕组与铁心的设计
一、定子槽数的选择
q1
Z1 2 pm
q 1 值大小对电机的参数、附加损耗、温升、绝缘材料耗量等有影响（P231页）
定子谐波磁场减小，pad ，X ↓
q1大
每槽导体数减少，Xs ,Z1 , 槽中线圈边总散热面积↑，利于散热
绝缘材料用量、工时↑，槽利用率↓
一般感应电动机：q 1 =（2~6） 取整数
极数少，功率大电机：q 1 取大些 （2极取 q 1 =（6~9））
极数多电机： q 1 取小些
3 定子绕组与铁心的设计
（H>0.63,D1>1m,P>400Kw,U=3000V或6000V）、中（H>0.3550.63,D1>0.5m-1m,P>45-132kW,U=380V、3000V或6000V） 、小型（H>0.080.315,D1>0.12m-0.5m,P>0.55-90kW,U=380V。
Y（IP44） J2，JO2
（1） Di12lefpK 6N .1m KdpA1BP nV
第10章 _感应电机的动态分析与矢量控制 PPT课件
第一节 三相坐标系中感应电机的动态方程 第二节 坐标变换与空间矢量 第三节 两相坐标系中感应电机的动态数学模型 第四节 三相感应电动机起动过程的动态分析 第五节 感应电动机的矢量控制
第一节 三相坐标系中感应电机的动态方程
建立三相感应电机动态数学模型时的假设： ➢ 忽略空间谐波，各绕组产生的磁动势在空间上正弦分布； ➢ 不考虑磁路饱和，并忽略铁耗，各绕组的自感和互感均与
一、坐标变换基础
2. 坐标变换与电机绕组等效 从物理意义上看，电机分析中的坐标变换可以看作
电机绕组的等效变换。进行坐标变换的目的是使方程简 化，三相坐标系中电机动态方程复杂的主要原因在于： 由于三相绕组非正交，三相定子绕组之间及三相转子绕 组之间存在复杂的耦合关系；同时由于定、转子绕组有 相对运动，使定、转子绕组间的互感随着时间变化。为 了简化方程，可以设想用两相正交绕组代替（或等效） 三相定、转子绕组，这样就可以消除定子绕组之间及转 子绕组之间的互感，如果进一步使定、转子绕组相对静 止，例如将转子绕组用静止绕组等效，则定、转子绕组 间的互感将变为常数，从而使微分方程大为简化。
一、坐标变换基础
一、坐标变换基础 所谓坐标变换就是将方程中的一组变量用一组新的
变量来代替，或者说用新的坐标系去替换原来的坐标系， 以便使分析、计算得以简化。若新、旧变量之间为线性 关系，则变换为线性变换，电机分析中用到的坐标变换 都是线性变换。
以前述感应电机动态方程为例，在转速恒定的情况 下，通过适当的坐标变换，可以将原来坐标系下含有时 变系数的电感矩阵变成常数阵，相应的电压方程变成常 系数微分方程，使解析求解得以实现。
绕组内的电流大小无关； ➢ 定、转子表面光滑，不计齿槽的影响； ➢ 不考虑频率和温度变化对绕组电阻的影响。
三相笼型感应电动机系列电磁设计(课程设计)
三相笼型感应电动机系列电磁设计（课程设计）一、设计任务的依据《电机设计》的课程设计是电气工程及其自动化专业电机电器及其控制方向（本科）、电机制造（专科）专业的一个重要实践性教学环节，通过电机设计的学习及课程设计的训练，为今后从事电机设计工作、维护的人才打下良好的基础。
电机设计课程设计的目的：一是让学生在学完该课程后，对电机设计工作过程有一个全面的、系统的了解。
另一个是在设计过程培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生查阅表格、资料的能力，训练学生的绘图阅图能力，为今后从事电机设计技术工作打下坚实的基础。
根据用户对产品明确提出的技术建议及采用特点，融合设计和生产的可能性而基本建设。
1设计的指导思想设计通常用途的全封闭自扇热、笼型三相异步电动机，应当具备高效率节能环保、起动转矩小、性能不好、噪声高、振动大、可靠性低，功率等级和加装尺寸合乎iec标准及采用保护便利等优点。
2产品的用途环境条件：海拔不少于1000米，环境空气温度随其季节而变化，但不少于400c。
适用于于C99mg易燃、易爆或腐蚀性气体的通常场所和并无特殊要求的机械上。
3.额定数据型号y100l1额定容量1.5kw额定电压220v额定电流5.03a额定输出功率1430r/m4.主要性能指标效率0.81功率因数0.82再生制动电流倍数7起动转矩倍数2最小转矩倍数2.34.工作方式连续(si)制5．结构与安装尺寸外壳防水等级ip44加装结构b3绝缘等级b级外型l1*b/h转子结构铸铝热套加装a*b/6.主要标准（1）y系列三相电动机产品目录（2）y系列三相异步电动机技术条件二、设计内容：1.在查阅有关资料的基础上，确定电机主要尺寸、槽配合，定、转子槽形及槽形尺寸。
2.确定定、转子绕组方案。
3.完成电机电磁设计计算方案。
4.用计算机（手画也可以）图画出定、转子冲片图，电机结构图。
三、课程设计的基本要求1．谋每位同学单一制顺利完成一种型号规格电机的全部电磁方案排序过程，并根据所算结果绘制的定、转子冲片图、电机总装图。
感应电机基本电磁关系
感应电机基本电磁关系
X2s = 2π f2L2 π = 2πs f1L2 π X2s = s X2 ※ X2 = 2π f1L2 π —— 转子静止时的漏电抗。 转子静止时的漏电抗。 转子每相电流 E2s sE2 = I2s= R2 + jX2s R2 + jsX2
感应电机基本电磁关系
3. 磁通势平衡方程式
感应电机基本电磁关系
转速 ① 转子旋转磁通势相对于转子的转速 60 f2 n2 = p = s n1 ② 转子旋转磁通势相对于定子的转速 n2 + n = s n1 + (1－s) n1 = n1 结论 ① 转子旋转磁通势与定子旋转磁通势在空间 是沿同一方向以同一速度旋转的。 是沿同一方向以同一速度旋转的。 二者组成了统一的合成旋转磁通势,共同产 ② 二者组成了统一的合成旋转磁通势 共同产 生旋转磁场。 生旋转磁场。
φm φ 2σ
F2
E 2σ = − j I 2 x2σ
感应电机基本电磁关系
1、定子、转子绕组内电势平衡方程式为：
U 1 = − E1 + I 1 (r1 + jx1σ ) = − E1 + I 1 Z1
E 2 = I 2 (r2 + jx2σ ) = I 2 Z 2
E1 = − I m (rm + jxm ) = − I m Z m
感应电机基本电磁关系
③ 阻抗的折算 折算前： 折算前： 折算后： 折算后： 阻抗比： 阻抗比： R2 E2 Z2= s + jX2 = I2 R2' E2' Z2' = s + jX2' = I2' |Z2'| E2' I2 kZ = = |Z2 | E2 I2' Z2' = kZ Z2 = ke ki
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
D1 1m
P 400kW
U 3000 .6000 V
小型：
H (80 315)mm D1 (0.12 0.5)m P (0.55 132)kW U 380 V
派生、专用系列：
YQ
YH YD YZ YQS YLB
高起动转矩感应电动机（小型）
高转差率感应电动机（小型） 变极多速感应电动机 起重及冶金用感应电动机 潜水感应电机 立式深井泵用感应电动机
二、 感应电动机的主要性能指标和额定数据
（一）主要性能指标
效率 功率因数 最大转矩倍数 起动转矩倍数
I st
预估 (1 L ) 0.85 ~ 0.95 ，完成磁路参数计算后，偏差
(1 L ) (1 L ) 0.5%
(1 L ) 经验公式估算：
2极小型：1 L 0.92 0.0866 ln PN
1 非2极小型： L 0.931 0.0108 ln P N 0.013 p
第十章 感应电机的电磁设计
§10-1 概述
主要内容：
① 主要尺寸与气隙的确定； ② 定转子绕组与冲片设计； ③ 工作性能的计算； ④ 起动性能的计算；
⑤ 深槽式、双笼转子感应电机的设计特点。
一、 我国感应电机主要系列 100个系列，500多个品种，5000多个规格 大型： H 630mm 中型：
基本系列： Y（IP44） 小型三相感应电动机 J2，JO2 JS 小型三相感应感应电动机
三相笼型转子感应电动机（中型）
JR
三相绕线转子感应电动机（中型）
JS2，JSL2 三相感应电动机（中型、低压） JR2，JRL2 三相感应电动机（中型、低压） Y YR YK 三相笼型转子感应电动机（大型） 三相绕线转子感应电动机（大型） 大型高速感应电动机
每槽导体数减少，
X s , Z1 ,
槽中线圈边总散热面积↑，利于散热 绝缘材料用量、工时↑，槽利用率↓
一般感应电动机： q1 =（2~6） 取整数 2、 极数多电机：q1 取小些
2
PN
TN 9550
PN
nN
§10-2 主要尺寸与气隙的确定 主要尺寸和计算功率 计算功率： P m1E1I1 额定功率： PN
m1U N I1 cos
D 2lef
p K Nm K dp
6.1
1 P P CA AB n n
E1 1 P PN U N cos
── 计算极弧系数；
2、参考表10-2选择 值， lef
Di1 lef Di1
2 3
Di1 2 p
2p
Di1 V
3
Di1 3
2 pV
初步计算
Di1 3 2 pV
参考表10 3达式
Di1 V D1 按标准外径调整 Di1 lef 2 D1 Di1
大、中型电机：
Di1 (1
9 ) 103 2p m
m
lt : 铁心长度
§10-3 定子绕组与铁心的设计 定子槽数的选择
q1 Z1 2 pm
q1 值大小对电机的参数、附加损耗、温升、绝缘材 1、 料耗量等有影响
定子谐波磁场减小， pad
X ↓
hs , X s bs
q1 大
,U )0 由前推导（相量图）： ( E 1 N
引入电势系数
KE
L
E1 * 1 ( I1*P R1* I1*Q X 1) 1 L U N
P (1 L )
1 PN cos
设计方法：
* , cos 已知， R1*, X 1 未知，需先假定一个 (1 L ) 值。
1 中型： L 0.892 0.0109 ln P N 0.01 p
二、电磁负荷的选择
磁化电流：I m
2 pF0 0.9m1N1Kdp1
① 每极磁势 F0 主要用来克服 F ，I m 决定于 B ，
Im B I KW A
B , A I m , cos
cos
TM
Tst
IN
起动电流倍数 绕组、铁心温升 起动过程中最小转矩
cu , Fe
TN
Tmin
TN
（二）
额定数据
PN 额定功率
UN
额定电压
额定转速
f N 额定频率
基值：
电压： U N 功率： PN 电流： 阻抗： 转矩：
I KW
Z KW
nN
PN
U N
m1U N
I KW m1U N
存在一定比例（表10-3）
D1 Di1 变动范围在5%左右。
Di1
四、主要尺寸的确定
1 P (1 L ) PN 参考图10 2, 表10 1 2 D cos i1 lef 选择 A, B n
1、
Di1 lef
2
p K Nm K dp
*
②
X
*
I KW X
U N
*
A B
B , A X ,Tst ,Tmax , I st
选取方法：
3 3 A ( 15 10 ~ 50 10 ) A/ m 中小型：
B (0.5 ~ 0.8)T
大 型： A, B
可略高
三、主要尺寸比的选择
对于一定的极数，定子铁心外径 D1 与内径
五、空气隙的确定 1、影响：
I m cos
过小 影响机械可靠性 X ,Tst ,Tmax , 损耗, 温升
2、气隙 基本上决定于定子内径、轴直径、轴承间的转子长度。 3、经验公式：
小功率电机： 0..3(0.4 7 Di1 n
KNm── 气隙磁场波形系数，当气隙磁场正弦分布时；K Nm 1.11
p
0.96 K dp1 定子基波绕组系数 0.92
单层 双层
2 Bav 0.637 正弦不饱和 p B 饱和 (0.66 ~ 0.71)