感應(yīng)電機(jī)的電磁設(shè)計

許通

摘要： 電磁計算是感應(yīng)電機(jī)設(shè)計的關(guān)鍵部分。本文主要以YXKK560-4型電機(jī)為模型，說明中小型三相感應(yīng)電動機(jī)的電磁計算中的幾個關(guān)鍵部分，包括：主要尺寸與氣隙的確定；定轉(zhuǎn)子繞組與沖片的設(shè)計；工作性能的計算；起動性能的計算等。

Abstract： Electromagnetic calculation is the key part of induction motor design. This paper mainly takes YXKK560-4 motor as the model， explains several key parts in electromagnetic calculation of small and medium-sized three-phase induction motor， including： the determination of main dimensions and air gap， the design of stator and rotor windings and punches， the calculation of working performance，the calculation of starting performance， etc.

關(guān)鍵詞： 感應(yīng)電機(jī)；電磁設(shè)計；YXKK560-4型

Key words： induction motor；electromagnetic design；YXKK560-4

中圖分類號：TM346 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）19-0120-02

1 電磁負(fù)荷及磁密的選擇

為確定此次電磁負(fù)荷，我們將高功率密度電機(jī)YXKK560-4與原有YKK560-4電機(jī)進(jìn)行對比，具體如表1、表2所示。

定、轉(zhuǎn)子的槽形和尺寸顯著影響電機(jī)的各項性能參數(shù)[1]。根據(jù)對比確定定子、轉(zhuǎn)子槽形的主要尺寸如圖1（a）、（b）、（c）所示。

2 性能指標(biāo)對比分析

將YXKK560-4電機(jī)的主要性能指標(biāo)與手算結(jié)果比較，見表3。

將YKK560-4電機(jī)與YXKK560-4電機(jī)性能進(jìn)行對比，見表4。

經(jīng)過YKK560-4電機(jī)與YXKK560-4電機(jī)對比分析得到，鐵心長度減少，降低了鐵耗和成本，為了降低磁密減小槽高同時增加了軛部高度，保證了定子外徑，轉(zhuǎn)子外徑不變原則，對于新產(chǎn)品可以使用原有模具，節(jié)約了成本[2]。

可見YXKK560-4電機(jī)中效率，功率因數(shù)，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，起動電流倍數(shù)這五個指標(biāo)中，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)偏差有些過大，進(jìn)一步調(diào)整時可采用以下三種方案。

改變線規(guī)：每槽導(dǎo)體數(shù)由設(shè)計的20減少到18；

改變鐵心長：將原有的750mm變成700mm；

改變轉(zhuǎn)子導(dǎo)體材料：將轉(zhuǎn)子銅條換成鑄鋁材料。

為了驗證YXKK560新型電機(jī)電磁結(jié)果的合理性，建立有限元模型，采用場運算，通過場路運算的比較得出較為合理的電磁數(shù)值，為高效電機(jī)提供改進(jìn)的依據(jù)[3]。

3 有限元分析

通過Ansoft軟件建立YXKK560-4電機(jī)的二維模型，如圖2所示。

為了得到準(zhǔn)確的仿真效果，模型的有網(wǎng)絡(luò)剖分是很重要的，YXKK560-4電機(jī)的局部網(wǎng)絡(luò)剖分特征如圖3所示。

設(shè)定完模型的各主要數(shù)值，對模型進(jìn)行模擬求解分析，接下來可以得到電機(jī)的磁通密度分布圖、電負(fù)荷分布圖和起動性能圖。如圖4-圖8所示。

4 結(jié)論

本文首先根據(jù)三相感應(yīng)電機(jī)的一個計算實例，研究了中小型三相感應(yīng)電機(jī)電磁計算，并針對電機(jī)提出改進(jìn)方案，進(jìn)一步優(yōu)化電機(jī)，提高電機(jī)性能。不過，手算的電機(jī)電磁計算，十分復(fù)雜，并且精確度不高，需要一個更好的方法來實現(xiàn)電機(jī)的電磁計算。建立有限元分析模型仿真分析與路運算結(jié)果進(jìn)行對比得出比較合理的結(jié)果，所以現(xiàn)在多數(shù)引用場路結(jié)合的方法進(jìn)行電磁設(shè)計，提高運算的合理性。

參考文獻(xiàn)：

[1]溫德華.異步電機(jī)槽形尺寸計算公式的探討[J].排灌機(jī)械，1995（1）：61-64.

[2]陳世坤.電機(jī)設(shè)計[M].二版.機(jī)械工業(yè)出版社，2000：380-409.

[3]關(guān)恩祿.計算機(jī)輔助電機(jī)設(shè)計[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1990：2-5.