开题报告_Y180L-8三相感应电动机电磁设计

附件B：

毕业设计（论文）开题报告

1、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等）

电机是一种机电能量转换或信号转换的电磁机械装置。就能量转换的功能来看，电机可以分为发电机和电动机两大类。发电机用以把机械能转换为电能。在发电站中，通过原动机先把各类一次能源（燃料发出的热能、水的位能、原子能、风能等）蕴藏的能量转换为机械能，然后通过发电机把机械能转换为电能，再经输、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种场合供公众使用。电动机把电能转换为机械能，用来驱动各种用途的生产机械和装置，满足不同的需求。另外，电力变压器则是将一种交流电压、电流转换成同频率的另一种电压、电流的静止电器。根据应用场合的要求和电源不同，电动机有直流电动机、交流同步电动机、交流感应电动机，以及满足不同要求的特种电动机[1]。纵观电机的发展，其应用范围不断扩大，使用要求不断提高，结构类型不断增多，理论研究也不断深入，技术水平逐步提高。

1.1、我国电机制造工业的发展概况[2]

20世纪50年代以仿制国外产品为主，60年代走上自行设计的道路；50年代初只能生产一般中小型电机，不久能制造大型发电设备和特殊用途电机，与此同时新技术、新材料、新结构、新工艺的应用日益广泛。电机在国内的主要发展为： 产品品种、规格不断增加，单机容量迅速增大，技术经济指标逐步提高在发电机方面，继第一台10MW空冷水轮发电机（1955年）、6MW空冷汽轮发电机(1956年)和12MW双水冷汽轮发电机（1958年）诞生后，又制成100MW 双水冷和氢内冷、125MW与200MW双水内冷、200MW水氢冷和300MW双水内冷与水氢冷汽轮发电机，225MW空冷、300MW双水内冷与空冷水轮发电机和600MW水氢冷汽轮发电机。国产汽轮发电机，从空冷、氢冷发展到双水内冷和水氢冷，掌握了大型汽轮发电机除全氢冷以外的各种主要冷却方式的技术。此外，基本掌握了各种主要类型水电机组的设计和制造技术。

我国生产的中小型电机系列，除一般电机或基本系列外，还有防爆、船用、潜水、单绕组多速、力矩、起重冶金、高起动转矩、辊道、电磁调速、热带型、屏蔽电机、磁阻式同步电机及永磁电机等派生系列和专用系列。此外还研制了中小型无槽直流电机、晶闸管供电直流电动机、潜油电机、钻探电机、谐波励磁同步发电机等多种新产品。目前，电机技术指标也逐步提高，Y系列小型电机三相感应电动机和JO2系列相比，效率提高0.41%，堵转转矩平均提高33%，体积缩

小15%，重量减轻12%，有效材料用量则相当。中型感应电动机新的JS2、JR2系列（低压部分）比老的JS、JR系列平均节省硅钢片23%、转子用铜量22%，相同功率电机可缩小一个机座号。小型同步发电机新的T2系列采用了晶闸管励磁装置，与原有的T2系列相比，效率（绝对值）平均提高1.18%，总重量降低约35%有效材料节省10%以上。

②积极采用新技术、新材料、新结构和新工艺

利用电子计算机进行电机的电磁计算以及磁场、温度场计算和零部件机械计算。感应电机的单绕组多速绕组，同步电机的无刷励磁、静止半导体励磁、谐波励磁和整块励磁，直流电动机的晶闸管供电和无槽电枢，以及双水内冷技术、直线电机等也先后用于生产。电机生产中，电机绝缘主要采用E、B（其中E级约占2/3），F、H级仅在少数要求较高或特殊用途的电机上应用，前者正积极地分别向B、F级过渡。环氧玻璃粉云母和无溶剂浸渍漆、聚酰亚胺、DMD复合绝缘、涂敷用环氧粉末和适形材料等新兴绝缘材料在电机上大量应用。小型电机的机座与转轴加工、静电喷漆、总装实验等采用自动线；级进式冲模、大型压铸机、定子绕组自动下线机、插槽绝缘机、端部整形机、自动绕线机等设备及真空压力浸渍、中型感应电机转子导条环氧粉末涂敷、机座射压造型等新工艺的应用，提高工效，同时也提高电机的质量。

③标准化、系列化和通用化程度不断提高

1953年以后多次组织了电机产品的改型设计和新系列统一设计，使我国从发电设备、大型直流电机一直到种类繁多的中小型电机，都有了自己的系列，建立了产量大、使用面广的基本系列，而且还有用于特殊场合的派生系列和专用系列。在电机零部件和安装尺寸、机座号等的标准化、系列化、通用化方面做了大量工作，形成了自己的体系，制订了电机专业的许多国家标准，并且逐步接近国际电工委员会的标准。

④积极开展电机理论、测试技术和新型发电方式的研究

对电机绕组、附加损耗、附加转矩、电机冷却、大型电机的端部磁场、电机测试技术以及超导电技术在电机中的应用等方面展开了一系列研究，取得了不少成果。

1.2、国外电机制造工业的发展状况

在大型机组及其采用的某些新材料、新结构的基础上，在充分保证可靠性和足够的运行经验的前提下，稳步发展更大机组；于此同时，努力寻求更好的绝缘材料和结构，以提高电压等级；并采用更为合理的励磁系统与冷却系统，以提高运行的稳定性和在可供应的转子锻件范围内提高单机容量等等。20世纪60年代以来，一些主要工业国家还相继发展了中小型电机的新系列，或对原有系列进行了

改型，其共同点如下：

①应用电子计算机进行设计，从而提高了计算精度，缩短了设计周期。

②功率等级和安装尺寸尽量与国际电工委员会的标准接近。

③由注意“小型轻量化”（减轻重量、降低中心高）转为注意“省能化”和“无公害化”，提高效率和降低噪声。

④积极采用新材料。目前B级绝缘的电极所占的比重日益增大，E级减少，而且呈现向F级过渡的趋势、有的为了提高电机的使用寿命和可靠性，把F级当作B级，留有较大的温升裕度；在同一系列中，按电机温升高低或机座号大小，分别采用E、B、F级绝缘、在电机中普遍采用无硅低碳冷轧电工钢片、半冷轧无取向硅钢片和磁性槽楔。另外，有的国家还发展铝线电机新系列。

⑤扩大原有的功率划分范围，改进结构，提高通用化程度，注意维修使用方便。中小型同步电机和感应电机都大量采用箱型结构或通用定子，小型电机采用密封轴承，中型电机采用不停机添加润滑脂的滚动轴承并有甩油盘自动排除废油。

1.3、Y系列电机现状

Y系列电动机是全封闭自冷式鼠笼型三相异步电动机。其额定电压为380V，额定频率为50Hz，3kW及以下“Y”接法，4kW以上为“△”接法，具有高效、节能、起动转矩高、噪声小、可靠性高、寿命长等优点。一般用于无特殊要求的机械设备，如风机、水泵、机床、搅拌机等。Y系列三相异步电动机分为IP23（防护式）和IP44（封闭式）两个基本系列。Y系列（IP23）为三相防护式笼型异步电动机，其防护结构型式能防止手指触及机壳内带电导体或转动部分；防止直径大于12毫米的小形固体异物进入；并防止沿垂直线成60度角或小于60度角的淋水滴入电动机。该系列三相异步电动机的功率范围则为5.5千瓦→132千瓦，共有14个功率等级、6个机座号和45个规格。全系列电动机的功率等级、安装尺寸均符合IEC国际标准，电动机的同步转速有3000、1500、1000、750及600转/分，绕组采用B级绝缘材料，电动机均为“△”接法，其冷却方式为IC01。Y系列（IP44）三相异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式笼型异步电动机，它适用于拖动无性能要求的各种机械设备，如鼓风机、空气压缩机、水泵和金属切削机床等。其功率范围为0.55→160千瓦，共有22个功率等级。电动机的同步转速有3000、1500、1000、750及600转／分，其冷却方式为IC0141。在Y系列基本系列的基础上，适当变更部分电磁结构设计或加工工艺，即可派生出许多不同类型的派生系列和专用系列。

1.4、电机设计与MATLAB仿真

电机设计是一个非线性数值计算问题，且变量很多，一台三相感应电动机设