电机设计开题报告
合集下载
相关主题
- 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)。
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。
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。
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。
国内外现状
3 电机设计方法
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。
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
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
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
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。
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
结构设计：
目前在结构设计方面大量使用了CAE(Computer Aided Engineering)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。
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
2 第二套设计方案
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。
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。
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
发展趋势
1 设计方法的发展
总体趋势： 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。
发展趋势
1 设计方法的发展
电磁设计： 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:
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Байду номын сангаас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。
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。
国内外现状
3 电机设计方法
传统“路”的设计方法： 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。
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
一、研究意义和目的
研究意义 国内外现状 发展趋势
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
发展趋势
1 设计方法的发展
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。
国内外现状
1 电机行业发展方向
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。
国内外现状
3 电机设计方法
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。
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。
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。
国内外现状
3 电机设计方法
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。
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
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
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
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。
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
结构设计：
目前在结构设计方面大量使用了CAE(Computer Aided Engineering)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。
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
2 第二套设计方案
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。
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。
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
发展趋势
1 设计方法的发展
总体趋势： 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。
发展趋势
1 设计方法的发展
电磁设计： 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:
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Байду номын сангаас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。
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。
国内外现状
3 电机设计方法
传统“路”的设计方法： 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。
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
一、研究意义和目的
研究意义 国内外现状 发展趋势
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
发展趋势
1 设计方法的发展
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。
国内外现状
1 电机行业发展方向
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。
国内外现状
3 电机设计方法
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。