感應電機的電磁設計

許通

摘要： 電磁計算是感應電機設計的關鍵部分。本文主要以YXKK560-4型電機為模型，說明中小型三相感應電動機的電磁計算中的幾個關鍵部分，包括：主要尺寸與氣隙的確定；定轉子繞組與沖片的設計；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.

關鍵詞： 感應電機；電磁設計；YXKK560-4型

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

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

1 電磁負荷及磁密的選擇

為確定此次電磁負荷，我們將高功率密度電機YXKK560-4與原有YKK560-4電機進行對比，具體如表1、表2所示。

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

2 性能指標對比分析

將YXKK560-4電機的主要性能指標與手算結果比較，見表3。

將YKK560-4電機與YXKK560-4電機性能進行對比，見表4。

經過YKK560-4電機與YXKK560-4電機對比分析得到，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，轉子外徑不變原則，對于新產品可以使用原有模具，節約了成本[2]。

可見YXKK560-4電機中效率，功率因數，最大轉矩倍數，起動轉矩倍數，起動電流倍數這五個指標中，最大轉矩倍數偏差有些過大，進一步調整時可采用以下三種方案。

改變線規：每槽導體數由設計的20減少到18；

改變鐵心長：將原有的750mm變成700mm；

改變轉子導體材料：將轉子銅條換成鑄鋁材料。

為了驗證YXKK560新型電機電磁結果的合理性，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值，為高效電機提供改進的依據[3]。

3 有限元分析

通過Ansoft軟件建立YXKK560-4電機的二維模型，如圖2所示。

為了得到準確的仿真效果，模型的有網絡剖分是很重要的，YXKK560-4電機的局部網絡剖分特征如圖3所示。

設定完模型的各主要數值，對模型進行模擬求解分析，接下來可以得到電機的磁通密度分布圖、電負荷分布圖和起動性能圖。如圖4-圖8所示。

4 結論

本文首先根據三相感應電機的一個計算實例，研究了中小型三相感應電機電磁計算，并針對電機提出改進方案，進一步優化電機，提高電機性能。不過，手算的電機電磁計算，十分復雜，并且精確度不高，需要一個更好的方法來實現電機的電磁計算。建立有限元分析模型仿真分析與路運算結果進行對比得出比較合理的結果，所以現在多數引用場路結合的方法進行電磁設計，提高運算的合理性。

參考文獻：

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

[2]陳世坤.電機設計[M].二版.機械工業出版社，2000：380-409.

[3]關恩祿.計算機輔助電機設計[M].機械工業出版社，1990：2-5.