浙江大学城市学院电机毕业设计开题报告.docx

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1、毕业设计论文开题报告含文故综述、外文翻译题目小型三相异步电动机的设计姓名学号专业班级所在学院一信电指导教师（职称）二。年月日毕业设计论文开题报告三相异步电动机是交流电动机的一种，又称感应电机。具有结构简单，制造容易，巩固耐用，维修方便，本钱低廉等一系列优点。因其具有较高的效率及接近于恒速的负载特性，故能满足绝大局部工农业生产机械的拖动要求，从而成为各类电机中产量最大，运用最广的一种电动机。本毕业设计是在掌握电机理论和设计原理的根底之上，结合具体设计要求，定数据和主要尺寸、磁路计算、参数部，设计出一台性能合格的小型三相小和改变每槽导体数两种优化方案，通过感应电机的电磁设计，从中又细分为额计算、工

2、作性能计算和起动性能计算五个局异步电动机。在此成果后，通过改变气隙大最终设计得到一台性能优良的小型三相异步电动机。通过本次设计，了解国内外异步电动机的开展状况，掌握电机电磁设计过程并学会查找数据所需相应图表，了解利用计算机设计电机程序的概念，通过具体设计，了解Y系列IP44小型三相异步电动机的主要标准。1.选题的背景和意义电机包括变压器和旋转电机，都用于实现机械能和电能之间的转换。旋转电机分为直流电机和交流电机，交流电机又分为异步电机和同步电机。三相异步电动机隶属交流电动机，又称感应电机。具有结构简单，制造容易，巩固耐用，维修方便，本钱低廉等一系列优点。因其具有较高的效率及接近于恒速的负载特性

3、，故能满足绝大局部工农业生产机械的拖动要求。电机设计的任务是根据用户提出的产品规格、技术要求，结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计时遇到的各种矛盾，从而设计出性能好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用维修方便的先进产品。我国电机标准在总结以往电机设计、制造和使用经验的根底上，已出台相关国家标准，同时也积极采用国际标准和国外先进标准。通过收集各类书籍，杂志，网络相关资源，了解三相异步电动机在国内外的开展状况；通过电机设计相关教材，结合具体情况设计一台性能优良的小型三相异步电动机。设计一台小型三相异步电动机的意义在于：首先设计电机是电机原理和实践

4、电机相结合的环节，是设计者综合运用所学知识解决所学专业实际问题能力的检验，是学习深化知识和提高的重要过程。其次，三相异步电动机是各行各业生产过程及日常生活中普遍使用的根底设备，使用广泛，值得研究。设计结果在完成中小型三相感应电动机电磁计算过程后，得到一台性能合格的电机，并在此根底上通过改变其局部参数，根据具体设计要求，对其进行方案优化并最终设计得到一台性能优良的小型三相异步电动机。1.1选题的背景1970年到20世纪末，计算技术的飞跃开展为开展高性能驱动带来了时机:随着设计、评价、测量、控制、功率半导体、轴承、磁性材料、绝缘材料、制造加工技术的不断进步，电动机本体经历了轻量化、小型化、高效化、

5、高力矩输出、低噪音振动、高可靠、低本钱等一系列变革，相应的驱动和控制装置也更加智能化和程序化。进入21世纪，在以多媒体和互联网为特征的信息时代，电动机和驱动装置继续发挥支撑作用，向节约资源、环境友好、高效节能运行的方向开展。三相异步电动机隶属交流电动机，又称感应电机。具有结构简单，制造容易，巩固耐用，维修方便，本钱低廉等一系列优点。因其具有较高的效率及接近于恒速的负载特性，故能满足绝大局部工农业生产机械的拖动要求。1.2国内外研究现状(1)国内开展简史20世纪40年代以前，我国电机制造工业极端落后。中华人民共和国成立后，电机工业得到了迅速开展，产品的种类，数量的不断增加，技术水平逐步提高。50

6、年代以前我国主要是仿制国外产品为主，1953年以后屡次组织了电机产品的改型设计和系列统一设计，使我国从发电设备、大型交直流电机一直到种类繁多的中小型电机，大多数都有了自己的系列。不但建立了假设干产量大、使用面广的基本系列，还建立了应用场合比拟特殊的派生系列和专用系列。在电机零部件和安装尺寸、机座好等系列的标准化、系列化、通用化方面也进行了大量工作、己形成自己的体系，还制定了电机专业的许多国家标准，这些标准正逐步接近国际电工委员会的标准。60年代起即走上自行设计的道路；50年代只能生产一般中小型电机，不久后即能生产大型电机设备和特殊用途电机。与此同时，新技术、新材料、新结构和新工艺的日益广泛应用

7、，使我国电机工业的开展走上了更加成熟的道路。在国内中小型电机方面，自1953年进行第一次全国统一设计后，中小型电机的生产开始摆脱过去混乱的局面，走上了统一和系列化的道路。到目前为止我国生产的中小型电机系列，除一般电机或根本系列外，还有防爆、船用、潜水、单绕组多速等派生系列和专用系列。从目前情况来看，一般或根本系列中小型电机已经能够满足国民经济各部门的需要，其技术经济指数也在逐步提高。到2010年，我国平均每年将投产发电装机容量3700万千瓦以上,年均增长7.8%左右。而电动机的需求与发电设备的需求呈1:3.51的正比关系，也就是说，大型、中小型交流电动机产品在国内市场的有效需求会保持稳定增长。

8、(2)国外开展简史1960-1970年间，全世界电站的总装机容量增长了1.1倍，也就是十年间翻了一番以上，这不仅表现于发电设备的产量，还表现于单机容量。下面将国外中小型电机的状况简述如下：60年代初以来，一些主要工业国家相继开展了中小型电机的新系列，或对原有系列进行了改良。它们的共同特点是：1.应用电子计算机进行设计，从而提高了计算精度。2.缩短了设计周期，并功率等级和安装尺寸尽量和国际电工委员会的标准接近。3.注意从“小型轻量化”（减轻重量、降低中心高）转为注意“省能化”和积极采用新材料。4.扩大了原来的功率划分范围，例如将小型感应电机的功率范围已扩大到改善结构，提高通用化程度，注意维修使用

9、方便。5.为获得最正确方案创造了有利条件。“无公害化，提高效率和降低噪声等。原来属于中型感应电机的低压局部。1.3开展趋势技术状况及开展方向世界电机制造基地正在快速地向中国转移。当前，全球小功率电机年需求量在50亿台以上，随着全球经济一体化进程的加快，小功率电机生产的国际化已基本形成。参加WTO后，国家对中小企业的保护政策如进口关税逐步降低，直到取消关税，国外电机凭借其优越的品质和低廉的价格进入国内市场，而国内出口到国外的电机受到各国行业协会或政府纷纷设置的技术壁垒，让我国电机进入世界电机的争夺战之中。近年来，科学技术突飞猛进。随着电力电子技术、计算机技术和控制理论发展，电机调速技术得到迅速开

10、展，我国对电机绕组、附加损耗、电机测试技术以及超导电技术在电机的应用等方面开展了一系列研究，取得不少成果：积极采用新技术、新材料、新结构和新工艺，积极开展电机理论、测试技术的研究，使我国电机的标准化、系列化和通用化程度不断提高。我国现行电机优势是：1）效率水平较高；2）起动性能较好；3）噪声低振动小；4）防护性能较好；5）运行可靠使用寿命长；6）外形美观大方。提高我国电机的国际竞争力，必须依靠科技创新，靠一批高质量的名牌产品。促进企业的技术开发、技术改造、技术创新和技术进步是提高产品的质量和市场竞争力的有利壁垒。2 .研究的根本内容电机设计就是根据用户提出的产品规格（如功率，电压，转速等）、技

11、术要求(如效率、参数、温升限度、机械可靠性要求等)，结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计时遇到的各种矛盾，从而设计出性能好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用维修方便的先进产品。2.1 根本框架(1)电机的主要参数之间的关系设计一台电机时，必须确定许多尺寸，但其中起主要与决定作用的是电机的主要尺寸。确定主要尺寸是电机设计的第一步。电机的主要尺寸是指电枢铁心的直径和长度。对于直流电机，电枢直径是指转子外径；对于一般结构的感应电机和同步电机，那么是指定子内径。(2)磁路计算当绕组中通过电流，在电机的有效局部、端部及局部结构零件中就激发了磁场。磁路

12、计算的目的在于确定产生主磁场所必需的磁化力或励磁磁动势，并进而计算励磁电流以及电机的空载特性。通过磁路计算还可以校核电机各局部磁通密度选择的是否适宜。(3)参数计算电阻、电抗是电机的重要参数。电阻的大小不仅影响电机的经济性，并与电机的运转性能亦有极密切的关系。在设计电机绕组时，如果选取较高的电流密度，那么所用的导体截面就较小，用铜量就较少而电阻就较大。电阻越大，电机运行时绕组中的电损耗就较大，绕组电流中的瞬变电流增长或衰减速度那么较快。感应电机转子电阻的大小对其转矩特性影响特别突出。绕组电抗的大小亦对所设计电机的经济性及运行性能有很大的影响。一方而漏抗不能过小，否那么同步发电机短路时或感应电动

13、机起动时将产生不能允许的电流。另一方面漏抗又不宜过大，否那么会引起同步发电机的电压变化率增大，感应电动机的功率因数，最大和起动转矩降低，直流电机的换向条件恶化等。因此正确选定及计算这些参数是极其重要的。(4)损耗与效率效率是电机的一个重要性能指标，它的上下取决于运行时电机中所产生的损耗，损耗越大，效率就越低。损耗的大小与所选择的电磁负荷有很大的关系。为电机设计了降低损耗就得选取较低的电磁负荷以及电流密度等，但这样会增加电机的尺寸及材料的耗用量。此外，损耗的大小还与材料性能，绕组型式，电机结构等等有密切的关系。因此要设计出一台性能良好又经济的电机,必须熟悉电机的损耗与这些因素的关系。(5)感应电

14、机的电磁设计小型三相感应电动机电磁计算中主要包括：主要尺寸与气隙确实定；定转子绕组与冲片的设计；工作性能的计算；起动性能的计算等。以下电机设计局部在本论文中不做要求，故简述或不述。(6)电机的冷却(7)发热计算(8)结构设计和机械计算结构设计和机械计算是电机设计的一个组成局部，它主要在电磁设计完成后进行。其目的是解决机械局部的设计问题，对它的要求是从结构上来保证电机性能，制造时的经济合理和运行可靠性。从电机的进一步开展来看，除了采用新材料、新技术、新工艺外，很重要的一个方面就是进行结构改良。2.2 研究的重点和难点重点：磁路计算当绕组中通过电流，在电机的有效局部、端部及局部结构零件中就激发了磁

15、场。磁路计算的目的在于确定产生主磁场所必需的磁化力或励磁磁动势，并进而计算励磁电流以及电机的空载特性。通过磁路计算还可以校核电机各局部磁通密度选择的是否适宜。难点：损耗与效率效率是电机的一个重要性能指标，它的上下取决于运行时电机中所产生的损耗，损耗越大，效率就越低。损耗的大小与所选择的电磁负荷有很大的关系。为电机设计了降低损耗就得选取较低的电磁负荷以及电流密度等,但这样会增加电机的尺寸及材料的耗用量。此外，损耗的大小还与材料性能，绕组型式，电机结构等等有密切的关系。因此要设计出一台性能良好又经济的电机,必须熟悉电机的损耗与这些因素的关系。2.3 拟解决的关键问题选择定子槽数时应考虑：a.为减少

16、谐波磁动势，除极数较多或在系列设计中两种极数冲片通用的情况外，每极每相槽数q1.一般取为整数。b.为降低杂散损耗及提高功率因数，应选用较多的槽数。但槽数增多时，将增加槽绝缘，减低槽利用率，并增加线圈制造及嵌线工时，对高压电机尤为显着。一般异步电机q1.为25,功率小、极数多时取较小值，对功率较大的2极电机可达69。本毕业设计中，参考类似规格电机取q1.=4,那么Z1.=2m1pq1.=2324=48。2）转子槽数Z2转子槽数应与定子槽数配合确定，定子、转子槽配合的选择应使电机起动正常，转矩一转速特性平滑，起动及运转时无显著振动，电磁噪声，杂散损耗较小。在电机的有效局部、端部及局部结构零件中就激

17、发了磁场。3 .研究的方法及措施结合表3.1具体情况设计一台三相异步电动机，对该电动机进行电磁设计，确定电动机的主要尺寸、气隙、绕组、冲片、工作性能、起动性能，得到一台合格电机，在此根底上，改变局部参数对该电机进行优化设计，进行方案比拟，最终选取最优电磁设计方案。表3.1设计任务书原始资料产品型号Y-2001.-4额定功率30kW额定电压380V相数3额定效率50Hz联结方式转速1475rm电流57.6A效率91%功率因数0.874 .预期研究成果通过改变气隙大小和改变每槽导体数两种优化方案，最终设计得到一台性能优良的小型三相异步电动机。5 .研究工作进度方案6 .其他需要说明的问题参考文献（

18、含开题报告和文献综述）1陈世坤主编.电机设计2版M.北京：机械工业出版社，2000.2王生,全国中等职业学校电工作业教材编写组编.电机与变压器M.北京：高等教育出版社，1999（2004重印）.3俞鑫昌，刘家琼编著.电机、电器优化设计M.机械工业出版社.4方大千编.实用电机维修技术M.北京：人民邮电出版社，2004.8.5林友仰，叶云岳编著.电机优化技术电机优化技术M.浙江大学出版社出版.6机械工业信息研究院编.电动机与变频器产品供给目录M.北京：机械工业出版社，2002.3.7金续曾主编.电机绕组修理手册M.北京：中国水利水电出版社，2001.2.8机械工业部编.中小型电机产品样本M.北京：

19、机械工业出版社，1994.12.9乔长君编.电机绕组接线图册M.北京：化学工业出版社，2009.8.10电机工程手册M.北京：机械工业出版社，1979.12.11徐永明，孟大伟.“电机设计”课程教学改革与实践U1.中国电力教育，2009年10期：104-105.何琳琳,孙标,张敏.电机CAD软件中计算机辅助绘图模块的一种实现J.微电机，2009年42卷7期：27-28,39.13方瑞明.电机设计模糊综合评价系统的研究与实现J.中小型电机，2005年38卷5期:16-19,33.14陈义忠.异步电机设计方案的评审J.防爆电机，2006年41卷2期：9-12,15.15王爱龙，熊光熠.新型异步电机设计模型的研究J1.微特电机，2007年35卷8期:58-60.16电机学=EIeCtriCMaChinery美菲茨杰拉德，美小金斯利，美尤曼斯编著.电机学=EIeCtriCMaChinery6版（影印本）M.北京：清华大学出版社，2003.（美）查普曼（stephenJ.Chapman）原著；满永奎编译.电机原理及驱动一电机学根底：第4版M.北京：清华大学出版社，2008.7.