1 引言
1.1 電機介紹
電機（英文：electric machinery，俗稱「馬達」）是指依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置。在電路中用字母m（舊標準用d）表示。
它的主要作用是產生驅動轉矩，作為用電器或各種機械的動力源。發電機在電路中用字母g表示。它的主要作用是利用機械能轉化為電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動發電機轉子來發電。
電機按結構和工作原理可劃分：可分為直流電動機、非同步電動機、同步電動機。
1）同步電機可劃分：永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。
2）非同步電機可劃分：感應電動機和交流換向器電動機。
感應電動機可劃分：三相非同步電動機、單相非同步電動機和罩極非同步電動機等。
交流換向器電動機可劃分：單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。
本次設計的是三相非同步電動機。三相非同步電動機的結構與單相非同步電動機相似，其定子鐵心槽中嵌裝三相繞組（有單層鏈式、單層同心式和單層交叉式三種結構）。定子繞組成接入三相交流電源後，繞組電流產生的旋轉磁場，在轉子導體中產生感應電流，轉子在感應電流和氣隙旋轉磁場的相互作用下，又產生電磁轉櫃（即非同步轉櫃），使電動機旋轉。
1.2電機在社會中的作用和發展。
電機生產技術向集約化、柔性化、自動化、專業化以及生產協作配套網路化發展。「柔性」可以克服以多品種小批量為特點的微電機生產組織上的困難，生產方式集約化、生產自動化和專業化、生產協作配套網路化則可以使以大批量生產為特點的微電機實現規模化經濟。此外，電機的設計會有效地利用系統軟體把設計分析、設計綜合、優化緊密地聯絡起來，還將資訊管理、圖形顯示、專家系統等有機地聯絡起來，構成乙個新的整合軟體體系，計算越來越精確。
電機效率的提高對家電產品用能的減少有決定性作用，因此，在中國「十一五」規劃提出單位國內總產值能源消耗降低２０％左右的目標的大背景下，如何使電機效率更高更節能，已經成為電機發展最重要的方向。
現在社會中，電能是使用最廣泛的一種能源，在電能的生產、輸送和使用等方面，作為動力裝置的電機是不可缺少的發電機主要用於移動電源、風力發電、小型發電裝置中；三相非同步電動機在生產和交通運輸中得到廣泛使用，電機是把電能轉換成機械能或者機械能轉換為電能的裝置，它分布於各個使用者處。
在工業方面，它被廣泛用於拖動各種工具機。水幫浦、壓縮機、攪拌機、起重機械等。在農業方面，他被廣泛用於拖動排灌機械、脫粒機及各種農產品的加工機械。
在家用電器和醫療器械和國防設施中，非同步電動機也應用十分廣泛，作為拖動各種機械的動力裝置。隨著科學技術的不斷創新和工農業的迅猛發展，電氣化與自動化水平不斷提高，國民經濟各部門對非同步三相非同步電動機的需求量日益增加，對其效能，質量，技術經濟指標也相應地提出了越來越高的要求。
因此，對三相非同步電動機效能提出了許多新的更新的要求，必須適時實地做出更新與發展，以適應各個新興工業領域不同的特殊要求，特別是對需求量最大的中小型三相非同步電動機，在保證其質量執行，壽命長和能滿足使用要求的同時，進一步節約銅、鐵等材料，提高效率和功率因數，以提高其經濟技術指標與降低耗電。
而在當前，尤其是近些年來,隨著研製開發技術的不斷創新、迅速發展和完善，如整合化技術、智慧型化技術、網路化技術、虛擬技術等，設計出 「更快、更精、更淨」的產品。同時節能減排越來越受到國家重視，電機作為用電大戶，節能潛力巨大。電機生產企業應該開發超高效率電機、高效永磁同步電機、中型高低壓電機、再生能源配套發電機等新產品的技術攻關和開發，以環保指標作為開發新產品的要求，大力降低雜訊，提高行業技術水平。
電機正向著小型、微型化方向發展，很多企業紛紛轉型，改進生產技術，開發新產品，微電機市場規模迅速擴大，微電機市場前景廣闊。電動汽車受益於國家產業政策，發展迅速，帶動電動汽車電機行業快速發展。
1.2介紹
1.2.2 型號含義
yz系列電機為派生電機，用於冶金起重的電機。此電動機具有良好的密封性，用於一般場所的電動機防護等級為ip44，用於冶金場所的電動機防護等級為系列為繞線轉子三相非同步電動機，yz系列為鼠籠轉子三相非同步電動機。
型號含義：如yz-200l-8：「yz」表示電機的型號，為派生電機的一種，「200」表示中心高，「l」表示機座長短號，「 「8」表示極數，通過這個型號可以了解自己所要設計電機的基本要求。
型號含義：如y2-200l2-6e：「y2」表示非同步電動機第二次改型設計，「200」表示中心高，「l」表示機座長短號，「2」表示鐵心長度序號，「6」表示極數，「e」表示第二種設計。
1.2.3 結構簡介
系列電動機機座外輪廓呈四方形兼圓形，散熱片呈垂直，水平平行分布，全部採用鑄鐵結構。另外h63～112還兼有鋁合金壓鑄結構。
2.本系列電動機採用淺端蓋結構，增加了內部加強筋的數量和尺寸，全部採用鑄鐵結構，另外h63～112還兼有鋁合金壓鑄結構。為方便使用者使用和檢修，h180及以上增設了不停機的注油裝置。
3.接線盒防護等級為ip44。為了減輕電機重量，h63～280接線盒用鋁合金壓鑄(也可用鑄鐵件)，h315～355使用鑄鐵件。
且盒內設有專用的接地裝置，h160及以上機座考慮有熱保護裝置的安裝位置，電源進線孔採用雙孔進線，並有兩種密封結構：一種為加密封蓋，另一種為鎖緊密封。接線盒一般位於機座頂部，並可以四面出線，另外h80～355鑄鐵機座的接線盒還可以位於機座側面
2 電機的設計與任務
2.1 設計任務與給定資料
電機設計的任務：根據使用者提出的產品規格（如功率，電壓，轉速等），技術要求（如效率，引數，溫公升限度，機械可靠性要求等），結合技術經濟方面國家的方針政策和生產實際情況，運用有關的理論和計算方法，正確處理設計時遇到的矛盾，從而設計出效能好，體積小，結構簡單，執行可靠，製造和使用維修方便的先進產品。本設計的任務是設計符合上述要求的三相非同步電動機。
電機設計所給定的資料：
輸出功率=45kw，額定電壓=380v，f級絕緣，連續工作制，封閉式，相數，頻率hz，極對數p=2，效率=92.8%，功率因數=0.87，起動電流倍數6，起動轉矩倍數2.
5，最大轉矩倍數2.5.
2.2 電機設計的過程
2.2.1 準備階段
通常包括兩方面內容：首先是熟悉國家標準，收集相近電機的產品樣本和技術資料，並聽取指導老師的意見和要求；然後在國家標準有關規定及分析相應資料的基礎上，編制技術任務書。
2.2.2 電磁設計
本階段的任務是根據任務書的規定，參照生產實踐經驗，通過計算和方案比較，來確定與所設計電機電磁效能有關的尺寸和資料，選定有關材料，並核算其電磁效能。本次設計的電磁計算部分見後。
2.2.3 結構設計
結構設計的任務是確定電機的機械結構，零部件尺寸，加工要求與材料的規格及效能要求，包括必要的機械計算及通風和溫公升計算。
2.3 設計過程中的理論分析
本應用程式的用途即是依據估算的設計參量，求出各項效能引數。因此，三相感應電動機的電磁計算程式是本設計中最為關鍵，最為重要的組成部分。
2.3.1 額定資料和主要引數尺寸計算過程中的理論分析
a）定子衝片設計
1）槽形
功率在100kw以下，電壓在500v以下的感應電動機，常用梨形槽與梯形槽。因為這些電機通常採用由圓導線饒成的散嵌繞組。採用半閉口槽可以減少鐵心表面損耗和齒內脈振損耗，並使有效氣隙長度減小，功率因數得到改善。
梨形槽與梯形槽是半閉口槽，槽的底部比頂部寬，使齒壁基本平行。常用梨形槽與梯形槽相比，前者的槽面積利用率較高，衝模壽命較長，而且槽絕緣的彎曲程度較小，不易損傷，所以用的較為廣泛。本設計程式所選用的定子槽即為梨形槽。
2）槽滿率
定子槽必須有足夠大的截面積，使每槽所有導體能比較容易的嵌進去。在採用圓導線的半閉口槽中，用槽滿率來表示槽內導線的填充程度。槽滿率是導線有規則排列所佔的面積與槽的有效面積之比，即：
較高的槽滿率不僅可以縮小槽面積（鐵心尺寸也可以相應縮小），而且有利於槽內導線的散熱；但是卻給嵌線帶來了困難並增加嵌線工時。槽滿率太高了在嵌線時極易引起絕緣損壞。所以槽滿率不能太高，一般控制在75%～80%左右。
3）槽形尺寸的確定
確定槽形尺寸時除了考慮上述槽滿率外，還要求齒部和軛部磁密要適當；齒部有足夠的機械強度，軛部有足夠的剛度。槽口尺寸主要由電氣效能，衝模製造，沖壓和下線等因素決定。一般去槽口寬b01=2.
5～3.0mm,為了嵌線方便，b01應比線徑大1.2～1.
6mm。在機械化嵌線時，槽口還需適當放寬。槽口高度h01=0.
5～2.0mm。α1角一般採用30度左右。
b）轉子槽形的選擇和槽形尺寸的確定
1）轉子槽形
常用的轉子槽形有平行齒、平行槽、梯形槽、刀形槽和凸形槽。平行槽的集膚效應對改善起動效能有利，結合電動機的具體特性，本次設計選用平行槽作為轉子槽形。
2）轉子槽形尺寸確定
轉子槽形尺寸對於電動機的一系列效能引數如：起動電流，啟動轉矩，最大轉矩，起動過程中的轉矩，轉差率，轉子銅耗，功率因數，效率，溫公升等都有相當大的影響；此外，槽的各部分尺寸對這些技術引數又有程度不同，性質不同的影響。其中起動轉矩，起動電流，最大轉矩和轉差率與轉子槽形尺寸的關係最密切，由於起動電流和最大轉矩之間存在一定的比例關係，因此籠型轉子尺寸的確定除與定子槽形尺寸的確定有一些相似的原則之外，還必須著重考慮起動效能的要求。
c）鐵心長度的確定
參考同型別電機，通過暫設鐵心長度為175mm
d）氣隙的確定
通常氣隙選取得盡可能小，以降低空載電流，因為感應電動機的功率因數主要決定於空載電流。但是氣隙不能過小，否則除影響機械可靠性外，還會使諧波磁場及諧波磁抗增大，導致起動轉矩和最大轉矩減小，諧波轉矩和附加損耗的增加，進而造成較高溫公升和較大雜訊。氣隙的數值基本上決定於定子內徑，軸的直徑和軸承間的轉子長度。
且取=0.55mm。
e）端環的確定
端環外徑通常比轉子外徑小3mm～8mm，本設計取端環外徑比轉子外徑小5mm參考同型別電機，取端環面積ar=300m2
f）定轉子槽數的選擇
選擇定子槽數應考慮：為減少諧波磁動勢，每極每相槽數一般取整數，非同步電機一般取為2～5。為降低雜散損耗和提高功率因數，應選用較多的槽數。
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