CAD电机_电机设计与CAD
哈尔滨远东理工学院2015——2016学年第二学期（大补考）分院：
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专业班级：学号：学生姓名：分数：2016年5月16日
一、设计过程及内容
异步电机是工农业生产中应用最广泛的电机。其性能的提高具有重要意义。在文章中简要介绍了异步电机设计的基础知识，阐述了中小型电机的设计方法与步骤，介绍了电磁设计的步骤与计算程序，也述及电机的优化设计。
电磁设计是根据设计技术要求确定电机的电磁负荷，计算转子、定子冲片和铁心各部分尺寸及绕组数据，进而核算电机各项参数及性能，并对设计数据做必要的调整，直到达到设计要求。本文也简单介绍了AutoCAD 绘图的基础知识。
首先应根据产品通用标准、技术条件设计原始数据，然后进行电磁设计和结构设计。电磁设计是根据设计技术要求确定电机的电磁负荷，计算转子、定子冲片和铁心各部分尺寸及绕组数据，进而核算电机各项参数及性能，并对设计数据做必要的调整，直到达到要求，提出电磁设计单。结构设计是根据设计技术要求及电磁设计确定的有关数据，确定电机总体结构、零部件尺寸、材料及加工要求，绘制总装图及零部件图，进行必要的机械计算及热计算，提出全套生产图样。
电机设计要进行多种方案的分析、比较，或采用优化设计方法，以权衡电机性能、运行费用、制造成本、运行可靠性等因素，决定最优的设计。中小型电机生产量大，使用面广，品种规格繁多，一般都成系列设计及制造。设计时，应充分考虑到标准化、通用化、系列化的要求。
主要尺寸比λ为交流电机的定子有效长度与极距之比，而对直流电机常指电枢长度与直径之比。当有效部分体积不变时，λ值较大的电机较细长，反之较粗短。
高速大型电机的转子直径受转子材料强度限制，其λ值较大，可达3~4；转动惯量较小的电机，λ值较大；
在合理范围内适当选取较大的λ值，可以减少绕组端部用铜量及端盖等结构件的材料用量；
绕组端部铜损耗及漏抗较小，而槽部铜损耗及漏抗一般较大；λ较大的电机，
λ值过大时，通风冷却条件变坏，转子刚性可能较差，还会增加冲片冲剪、铁心叠压和嵌线的工时。对直流电机还会使其换向性能变坏。中小型交流电机的λ值一般为0.5-3。
二、绕组构及成原理
三相交流绕组要求各相相轴在空间互差1200电角度，并有相同的有效匝数。以保正各相电动势对称（即大小相等、相位互差120电角度）。同时要求绕组感应电动势和产生磁动势的基波分量尽可能大，而谐波分量尽可能小。交流绕组有0多种分类方法，按绕组布置分类，有集中绕组及分布绕组；按相带分类，有120、600、300相带绕组及混相绕组；按每极每相槽数0q 分类，有整数槽绕组及分数槽绕组（q 为整数或分数）；按槽内线圈边层数分类，有单层绕组、双层绕组及单双层绕组；按线圈形状和端部连接方式分类，有叠绕组、波绕组以及同心式、链式、交叉式绕组。
磁路计算是按给定的电机端电压求得每极磁通，进而求取磁路各部分磁通密度（磁密）和磁位降，计算所需的磁动势、励磁电流以及空载特性。磁路计算方
法的依据是全电流定律，即总磁动势为磁场强度的线积分。实际计算是通过求各段磁路，如气隙、齿、轭、极身等部分磁位降的总和代替积分求得总磁动势。
三、电机的效率
漏磁通是绕组产生总磁通的一部分，一般只与初、次级中一侧交链，不参与能量转换。它能在绕组中感应电动势，该电动势频率与产生该磁通的电流频率相同，通常用漏抗压降表示，因而每种漏抗都与某一部分漏磁通相对应，相应的有槽漏抗、端部漏抗、齿端漏抗。设计中常把某种与初、次级都交链的互感磁通也归入漏抗，如谐波漏抗。
电机性能的提高要求效率、功率因数、起动转矩、最大转矩要有所提高，而起动电流则要求降低。
要提高效率，可从以下几个方面进行：
1、减少定子铜耗可以通过增大导线截面积、减少每相串联导体数、减少绕组端部长度等方法来实现。不过这样会使槽满率增大，增加嵌线工艺的难度；用铜量增加，漏抗减小，起动电流增高；齿、轭部磁密增高，铁耗增加，功率因数会降低。
2、减少铝耗通过增大转子截面积、增大端环尺寸等措施来降低转子绕组电阻，但这样会导致齿、轭部磁密增高，起动转矩降低。
3、减少杂散损耗采用谐波含量较小的定子绕组形式、采用尽槽配合、采用斜槽以及通过工艺处理等措施来实现，也可以适当增大气隙，但这样会使功率因数降低，漏抗增加，起动转矩和最大转矩下降。
4、减少机械损耗可通过减小风扇尺寸、选择较好质量的轴承润滑油、提高装配质量得以实现，但此过程可能会使温升升高。要加强冷却措施。
5、减少铁耗主要是减少铁心的磁通密度，可以通过减小定子内径、增加齿宽、增加铁心长等，这样会导致转子齿轭部磁通密度增高，用铁量增加。
功率因数的高低与定子电流的无功分量I 1Q 的大小有直接有关。要提高功率因数，应设法降低Im （缩小定转子槽面积、降低各部分磁密；减小气隙；增加每槽导体数；增大定子内径，放长铁心）或I X （增大定转子槽宽、减小槽高以降低X ）使他们的和I 1Q 降低。
起动转矩和最大转矩是由于漏电抗大和转子电阻小所致。减少槽漏可以增加定转子槽口宽来实现。还可以减少定子绕组每槽导体数、减小转子槽面积和端环面积来提高起动转矩与最大转矩。
降低起动电流：
起动电流大是因为漏抗小。可以通过增加每槽导体数、加大槽深、减小槽口宽来增加漏抗。这会使铁耗增加，效率降低，起动转矩减小，轭部磁密变大，功率因数降低。
四、CAD简介
AutoCAD 图形编辑功能非常强，提供多种方式对图形进行修改，它能把图形放大、缩小、删除、移动、旋转、复制拷贝以形成重复的图形，还可以把图形作
为一个子模型存入磁盘，随意插入到所需要的图形中。
AutoCAD 可以自行标注图形尺寸及公差，给应用者带来方便。AutoCAD还备有实用性强的线性库，字型库以及汉字字库，给绘图提供了更多的方便。因此，一般来说，凡手工可以绘制的线型、图形和汉字都可以由AutoCAD 生成。
AutoCAD 的绘图过程与手工步骤基本类似。使用AutoCAD 并非难事，只要使用者具有基本的绘图常识和上机操作的基本训练，进入AutoCAD 后，根据给定的绘图任务，输入绘图命令，按照提示一一对答，就能画出所需要的图形。
对于AutoCAD 的应用，对我来说还是第一次，凭借一些计算机软件的基础知识，打开AutoCAD，找到一些直线、圆的图标点击后就可以在绘图框中进行简单的绘图，起初好多东西不知道用，画绕组连接图时，一开始是用直线直接连接1号槽和9号槽，2号槽和10号槽……后来学会了偏移与图层的应用后，才发现不必用蛮力去连接，2号槽和10号槽的连接可以通过1号槽和9号槽连线的偏移来实现，如此等等，学会了应用之后，许多看来复杂的图形变得容易的多了。定子的槽就是最好的一例。AutoCAD的功能非常强大，应用也非常广泛，这次的简单的学习是远远不够的，作为工科学生，即将踏上工作岗位，学习一门绘图软件具有非常重要的意义。只要我们平时多加学习，在加上平时如果多多上机操作训练，就一定能熟练掌握与应用AutoCAD。
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