Y132M-4電動機的設計

PAGEPAGE24畢業(yè)設計(論文)文本材料題目Y132M-4電動機的設計目錄文本成果摘要………………………3關鍵詞……………………3引言………………………3設計對象…………………31.三相異步電動機的基本結構…………42.電動機尺寸比的選擇…………………43.Y132M-4電動機的設計………………53-1.定子和轉子的設計………………53-2.磁路的計算………93-3.定子繞組與鐵心的設計………113-4.工作性能的計算………………133-5.起動性能的計算………………153-6.結構設計………174.總結和體會…………225.參考文獻……………23實際成果電機平面圖……………24電機實物圖……………24摘要三相異步電動機是交流電動機的一種，又稱感應電機，具有結構簡單、制造容易，運用可靠、效率較高，價格低廉，堅固耐用等優(yōu)點。因其具有較高的效率及接近于恒速的負載特性，故能滿足絕大部分工農業(yè)生產機械的傳動要求。在電網的總負荷中，異步電動機用電量約占60%以上。本畢業(yè)論文設計是在掌握電機理論和設計原理的基礎上，結合設計要求和額定數據，通過感應電機的磁路計算、定子繞組與鐵心的設計、工作性能的計算、起動性能的計算，設計出一臺性能良好的合格的電動機。【關鍵詞】三相異步電動機設計磁路計算定子鐵心工作性能起動性能引言在經濟高速發(fā)展的今天，生產生活中的機械化程度越來越高，帶動著相關的機械產業(yè)發(fā)展越來越壯大，同時也帶動著電動機產業(yè)的不斷發(fā)展。由于對于電動機有一個行業(yè)標準，所以不同品牌電動機的基本結構變化都不大，只是在外形上存在少許差異。設計對象：輸出功率額定電壓相數頻率極數效率：功率因素：B級絕緣，連續(xù)運行一．三相異步電動機的基本結構三相異步電動機由兩個基本部分構成：固定部分—定子和轉子，轉子按其結構可分為鼠籠型和繞線型兩種。1.定子的結構組成定子由定子鐵心、機座、定子繞組等部分組成，定子鐵心是異步電動機磁路的一部分，一般由0.5毫米厚的硅鋼片疊壓而成，用壓圈及扣片固緊，各片之間相互絕緣，以減少渦流損耗。定子繞組是由帶有絕緣的鋁導線或銅導線繞制而成的，小型電機采用散下線圈或稱軟繞組，大中型電機采用成型線圈，又稱為硬繞組。2.轉子的結構組成 轉子由轉子鐵心、轉子繞組、轉子支架、轉軸和風扇等部分組成，轉子鐵心和定子鐵心一樣，也是由0.5毫米硅鋼片疊壓而成。鼠籠型轉子的繞組是由安放在轉子鐵心槽內的裸導條和兩端的環(huán)形端環(huán)連接而成，如果去掉轉子鐵心，繞組的形狀象一個籠子；繞線型轉子的繞組與定子繞組相似，做成三相繞組，在內部星型或三角型。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件。二.主要尺寸比的選擇在選定線負荷A和氣隙磁密B后，由式即可確定電機的D2lef。但D2lef相同的電機，可以設計的細長，也可以設計的粗短。為了反映電機這種幾何形狀關系，通常采用主要尺寸比這一概念。的大小與電機的運行性能、經濟性、工藝性等均有密切關系或對它們產生一定影響?，F在分別說明不同類型電機的值的選擇。若不變而較大：（1）電機將較細長，即較大而D較小。這樣，繞組端部變得較短，端部的用銅(鋁)量相應減少，當仍在正常范圍內時，可提高繞組銅(鋁)的利用率。端蓋，軸承，刷架，換向器和繞組支架等結構部件的尺寸較小，重量較輕。因此，單位功率的材料消耗較少，成本較低。（2）今電機的體積未變，因而鐵的重量不變，在同一磁密下基本鐵耗也不變。但附加鐵耗有所降低，機械損耗則因直徑變小而減小。再考慮到電流密度一定時，端部銅(鋁)耗將減小，因此，電機中總損耗下降，效率提高。（3）由于繞組端部較短，因此，端部漏抗減小?！闱闆r下，這將使總漏抗減小。（4）由于電機細長，在采用氣體作為冷卻介質時，風路加長，冷卻條件變差，從而導致軸向溫度分布不均勻度增大。為此必須采取措施來加強冷卻，例如：采用較復雜的通風系統(tǒng)。但在主要依靠機座表面散熱的封閉式電機中，熱量主要通過定子鐵心與機座向外發(fā)散，這時電機適當做得細長些可使鐵心與機座的接觸面積增大，對散熱有利(對于無徑向通風道的開啟式或防護式電機，為了充分發(fā)揮繞組端部的散熱效果，往往將取得較小)。（5）由于電機細長，線圈數目常較粗短的電機為少，因而使線圈制造工時和絕緣材料的消耗減少。但電機沖片數目增多，沖片沖剪和鐵心疊壓的工時增加，沖模磨損加劇，同時機座加工工時增加，并因鐵心直徑較小，下線難度稍大，而可能使下線工時增多。此外，為了保證轉子有足夠的剛度，必須采用較粗的轉軸。（6）三.Y132M-4電動機的設計1.定子和轉子的設計<1>．沖片尺寸的確定沖片尺寸是指定、轉子內外徑及槽形(包括沖片上的通風孔，前者——沖片“三圓”或“三徑”的選擇)。在確定槽形之前，首先遇到的是槽配合。從電機的性能、溫升考慮，定子槽數多為好，可獲得較好的磁勢波形；繞組能選取較為理想的節(jié)矩，調整節(jié)矩的余地也大；每槽的發(fā)熱量也小了；因諧波漏抗減小，堵轉轉矩、最大轉矩也提高了，但對扭斜的鑄鋁轉子來說，槽數多會使槽部總的橫向“泄漏”電流增加，導致雜散損耗增加。不過這點不利因素從性能、溫升總的收益上權衡是比較次要的，只是從制造及絕緣材料的消耗上考慮不希0望槽數較多。因此，要根據對產品的要求及工廠的實際情況選取，盡量選用經過生產驗證的槽配合。有時出于降低雜散損耗及溫升的需要，采用Z2接近于Z1且Z2略少于Z1的“少槽—近槽配合”。但這種槽配合容易產生振動及電磁噪聲，也可能產生同步附加轉矩，異步電機很難獲得十分理想的槽配合，特別是極數少的電機。但在設計時可通過選用諧波含量少的繞組(如雙層短節(jié)距)、轉子斜槽、增大氣隙等措施，使這一弊病得到緩解。<2>.定子槽形的確定感應電動機的定子槽形最常用的有四種：梨形槽，梯形槽，半開口槽，開口槽。梨形槽和梯形槽是半閉口槽，槽的底部比頂部寬，使齒部基本上平行，這兩種槽形一般用于100KW以下，電壓為500V以下的感應電動機中，因為這些電機通常采用由圓導線組成的散嵌繞組。采用半閉口槽可以減少鐵心表面損耗和齒內脈振損耗，并使有效氣隙長度減小，功率因數得到改善。梨形槽與梯形槽相比，前者的槽面積利用率較高，沖模壽命較長，而且槽絕緣的彎曲程度較小，不易損傷，所以用的較為廣泛。低壓中型感應電動機常采用半開口槽，這時繞組應為分開的成型的繞組。中型高壓電機則采用開口槽，這是因為線圈的主絕緣需要在下線以前包扎好并進行浸烘處理。這兩種槽形的槽壁都是平行的，因此稱平行槽。開口槽增大了氣隙磁場中的磁導齒諧波分量，為了避免因此引起較大的空載附加損耗，可采用磁性槽楔，但此時槽漏抗將增大。a.定子的槽滿率定子槽必須有足夠大的截面積，使每槽所有導體能不太困難的嵌進去。在采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(guī)則排列所占的面積與槽的有效面積之比，。<3>.轉子繞組與鐵心的設計1.籠型轉子的設計計算a.轉子槽數的選擇及定轉子槽配合問題籠型轉子感應電機在選取轉子槽數時，必須與定子槽數有恰當的配合，這就是通常所謂的槽配合。如果配合不當，會使電機性能感化，例如有可能導致附加損耗、附加轉矩、振動與噪聲增加，從而使效串降低、沮升增高、起動性能變壞、嚴重時甚至無法起動。b.轉子槽形的選擇和槽形尺寸的確定感應電機籠型轉子的槽形種類很多，目前對于采用鑄鋁轉子的中小型電機一般采用平行齒槽、平行槽、凸形槽、刀形槽、閉口槽、雙籠轉子槽、梯形槽等各種轉子槽形。對于功率較大或轉速較高、采用銅條轉子的大中型電機，采用半閉口的平行槽。轉子槽形尺寸對于電動機的一系列性能參數如：起動電流、起動轉矩、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、溫升等都具有相當大的影響；此外，槽的各部分尺寸對于這些技術參數又有程度不同、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系最為密切，由于起動電流和最大轉矩之間存在一定的比例關系，因此籠形轉子槽形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，還必須考慮起動性能的要求。對于鑄鋁轉子，槽面積和鋁條的截面積可認定是相等的。如圖1.1為籠形轉子繞組圖。如圖1.1（a）銅排轉子（b）鑄鋁轉子2．磁路計算當繞組中通過電流，在電機的有效部分、端部及部分結構零件中就激發(fā)了磁場。為了簡化物理圖象及電磁計算，把電機中的磁場分為主磁場及漏磁場。磁路計算的目的在于確定產生主磁場所必需的磁化力或勵磁磁動勢，并進而計算勵磁電流以及電機的空載特性。通過磁路計算還可以校核電機各部分磁通密度選擇得是否合適。<1>.電磁負荷匹配電磁負荷的匹配直接影響電機的溫升。某電機廠在低壓200kW2極、高壓450kW2極電動機上試驗，在維持硅鋼片、銅錢用量不變的情況下，將定、轉子各部分電密的比例關系重新分配，使溫升分別降低，19.5～22.6K及11—16K。其主要原因是電密匹配變化后使溫度場的分布趨于合理。盡管隨著電機類型不同，溫度場分布亦不盡相同，但仍有一個共同的規(guī)律。就散熱途徑而言，轉子熱量有很大一部分要先傳給定子，再經機座或通風道，與定子熱量匯集在一起傳給周圍介質。除特殊產品外，從散熱觀點看定子情況要比轉子優(yōu)越得多。以前電機設計，在溫升計算公式中未納入轉子電密(它關系到轉子繞組產生的熱量)，從溫升計算結果上顯示不出轉子電密的影響，致使某些設計因轉子電密偏高而造成溫度場分布不合理，其結果是銅線并沒少用，但電機溫升偏高。經過對高壓、低壓、IP44、鑄純鋁轉子電機的分析、驗證，推薦下列的匹配關系。定子電密：轉于導條電密：轉子端環(huán)電密4：2：1。銅條轉子、繞線轉子及鋁合金轉子可在維持與上列匹配關系相當的轉子銅耗的前提下，按與純鋁之間的電阻率之差選取相應的電密。磁負荷亦應遵循類似的規(guī)則，只是轉子部分鐵耗很小，轉子部分磁密只要在推薦的范圍內選取，其損耗可以忽略不計，電機總的鐵耗可以認為僅由定子齒部鐵耗及定子軛部鐵耗兩部分構成。當鐵心尺寸確定后，鐵耗隨磁密的增加而增加。當齒、軛磁密相近肘，由于軛部體積較大，特別是2、4極電機，其鐵耗常常是齒部的好多倍。所以設計人員常將軛部磁密選得較低，齒部磁密選得較高，這從計算結果上看是合適的。但在散熱的途徑中齒部的散熱不如軛部，同時，齒部磁密偏高時，還會使其脈振損耗顯著增加，這些從計算結果上很難察覺，但卻往往導致溫升增高，因此，齒部磁密不宜偏高。對于外裝壓、小容量、多極數的電機，當采用扣片固緊鐵心時，因軛部小，扣片槽對磁路的影響較大，則軛部磁密不宜過高，并且當扣片槽與定子槽數匹配不當使磁路不對稱及軛部過窄時還要產生電磁噪聲。對于某些結構特殊的電機，如氟里昂冷卻或轉軸通冷卻液的電機，則未必遵循上述的匹配規(guī)律。<2>.繞組形式的選擇繞組的型式，連同其結構參數對電機的所有電氣性能均產生不同程度的影響。不同型式的繞組按照各自的特性有不同的適用范圍。改善磁動勢波形是指氣隙磁動勢分布波形接近于正弦波，即其諧波含量減少了，由此帶來的效果是附加損耗、電磁噪聲都減小了；T--s曲線的形狀也改善了，即減少了寄生轉矩，提高了起動過程中的最小轉矩，提高了繞組系數則意味著使下降，及效率都得到提高，或者保持島不變，可適當地減少匝數，或者縮短鐵心，即收到節(jié)銅或硅鋼片的效果。：為削弱較強的5次及7次諧波，雙層繞組應采用短節(jié)矩，并使短矩比4/5-5/6。在雙層疊繞組中，有散嵌線圈及成型線圈。后者還可以做成分爿線圈，它是將截面積較大的導線一分為二，以免導線過粗使線圈加工及嵌線困難；為繞線方便，在較大容量的散嵌線圈中也采用了分爿式，這給采用半開口槽創(chuàng)造了條件，與采用開口槽比可提高電機的。比如，當需要選用一根2mm7.1mm的扁銅線時，可以改為兩根2mm3．55mm的線，按2mm3．55mm制造分爿式小線圈，嵌線后再并聯在一起。近年來，隨著絕緣導線質量和浸漆質量的提高，散嵌線圈已逐漸用到功率較大的電機上。但由此帶來匝間電壓增加，這要通過采用加強絕緣的漆包線或另加匝間絕緣的辦法解決。<3>.氣隙磁壓降的計算在電機中，沿電樞圓周方向氣隙磁場不是均勻分布的。為了計算方便，通常計算是最大氣隙磁通密度所在的磁極中心線處的氣隙磁壓降。它等于（3-1）式中—單邊氣隙的徑向長度—極中心線處的氣隙磁場—氣隙系數，考慮到因槽口影響使氣隙磁阻增加而引入的系數又氣隙場強（3-2）式中—空氣磁導率，通常可認為它等于真空中的磁導率，即；將式（3-2）代入（3-1），得（3-3）由式，氣隙磁密的最大值（3-4）式中每極磁通可根據給定的繞組感應電勢確定。對于交流電機，由式，每極磁通（3-5）由式（3-3）和（3-4）可知，在已知每極磁通及幾何尺寸的情況下，氣隙磁壓降的計算就在于如何確定計算極弧系數、電樞的計算長度。<4>.齒軛部磁壓降計算（1）齒部磁壓降計算當齒磁密不超過1.8T時，鋼片的飽和程度不高，齒部的磁導率比槽部的磁導率大得多，因而齒部磁阻比槽部磁阻小得多。在一個齒距范圍內的主磁通從空氣隙進入鐵心表面后，將幾乎全部從齒內通過。要計算處于主極中心線上的那個齒內的磁密Bi，顯然該處一個齒距范圍內的氣隙磁密平均值是，氣隙磁通為，若認為i全部進入齒中，則齒中磁密為，對采用梨形槽的小電機，齒磁密為。當齒部磁密超過1.8T，此時齒部磁路比較飽和，鐵的磁導率比較低，使齒的磁阻與槽的磁阻相比差別不是很大。這樣，磁通大部分將由齒中通過，小部分則經過槽部進入軛部。因此。（2）軛部磁壓降的計算由于一個極距內的氣隙磁通分散進入齒部及軛部，所以經由齒聯軛各個截面穿過的磁通是不同的，即沿軛部積分路徑上的磁密分布不均勻，并且在每一處的截面中沿徑向上的磁密也不是均勻分布的。這樣，在計算軛部磁壓降時，必須作適當的簡化。它包括兩部分：一部分為軛部平均弧長；另一部分為。線段的磁壓降一般比較小，可以忽略不計。所以只需計算軛部平均弧長上的磁壓降。計算時假定在軛部截面上各點磁密沿半徑方向均勻分布。此外，如計算的是感應電機負載時的影響也忽略不計。3.定子繞組與鐵心的設計<1>.定子槽數的選擇在極數，相數既定的情況下，定子的槽數決定手每極每相槽數。值的大小對電機的參數、附加損耗，溫升及絕緣材料消耗量等都有影響。當采用較大的值時：1．由于定子諧波磁場減小，使附加損耗降低，諧波漏抗減小。2．一方面每槽導體數減少，使槽漏抗減小，另一方面槽數多了，槽高與槽寬的比值相應增大，使槽漏抗增大，但這方面影響較小。3．槽中線圈邊的總散熱面積增加，有利于散熱。4．絕緣材料用量和加工工時增加，槽利用串降低。因此在選槽時要綜合考慮各方面的因素對于一般感應電機，q1可在2-6間選取，而且盡量選取整數，因分數槽容易引起震動和噪聲。對極數少、功率大的電機，q1可取得大些；對于極數多的電機，則q1需取得小些。<2>.定子繞組形式和節(jié)距的選擇a.單層繞組單層繞組的優(yōu)點是：(1)槽內無層間絕緣，槽的利用率高；（2）同一槽內的導線都屬于同一相，在槽內不會發(fā)生相間擊穿；（3）線圈總數比雙層的少一半，嵌線比較方便。其主要缺點是：(1)在一般情況下不易做成短距，因而其磁勢波形較雙層繞組的為差；(2)電機導線較粗時，繞組的嵌放和端部的整形都比較困難。因此，一般只用在功率較小的感應電動機中(如J02系列5號機座和Y系列Y160及以下)。單層同心式、鏈式和交叉式繞組僅端接部分形狀，線圈節(jié)距和線圈之間的連接順序不相同。這幾種繞組各有不同的使用范圍和優(yōu)缺點：(1)同心式繞組的線圈兩邊可以同時嵌入槽內，嵌線容易，便于實現機械化。一般適用于q1=4、6、8的二極電機中。其缺點是端部用銅較多，一極相組中各線圈尺寸不同，制作稍復雜．(2)單層鏈式繞組，各線圈大小相同，但嵌線較用難，一般用于q1=2的4，0，8極電機中。(3)單層交叉式繞組可以節(jié)省端部接線，主要用于q1為奇數的電機中(q1為偶數的電機繞組也能做成交叉式，但比起同心式或鏈式來并沒有優(yōu)越性，故很少采用)。b.雙層疊繞組雙層疊繞組通常用子功率較大的感應電動機，如J02系列6號機座和Y180及以上的電機，其主要優(yōu)點是，(1)可以選擇有利的節(jié)距以改善磁勢與電勢波形，使電機的電氣性能較好，(2)端部排列方便，(3)線圈尺寸相同，便于制造。缺點是多用了絕緣材料，嵌線也較為麻煩。c.單雙層繞組和星—三角混合繞組(1)．單雙層繞組雙層繞組采用短距時，某些槽內上下層的導體屬于同一相，而某些槽內上下層的導體屬于不同相。如果把屬于同一相的上下層導體合起來，用單層繞組來代替，而上下層導體屬于不同相的仍保持原來的雙層繞組，并按同心式繞組端部形狀將其連接起來，這種繞組就是單雙層繞組。單雙層繞組與單層繞組相比，有雙層繞組的特性，即具有較好的氣隙磁場波形，較好的啟動性能和較低的附加損耗等一系列優(yōu)點。從結構上看，單雙層繞組比雙層繞組在較短的實際節(jié)距下，可以得到較大的有效節(jié)距，從而使基波繞組系數提高。當電機的有效匝數相等時，可以減少實際匝數；當有效節(jié)距相同時，實際節(jié)距可以縮短，從而節(jié)省繞組用銅，銅損耗也相應減小，效率也相應提高。其缺點是線圈的幾何尺寸和節(jié)距不等，單層和雙層線圈的匝數也不相同，制作稍復雜。(2).星—三角混合連接繞組星—三角混合連接繞組是把普通的600相帶三相繞組分成兩套三相繞組：這兩套三相繞組之間在空間相位上彼此相差30o電角度，其中一套采用星型接法，一套采用三角形接法。兩套繞組中的電流在時間相位上也相差300。星—三角混合連接繞組的兩套繞組之間有兩種連接方式：其一為星—三角串聯繞組；其二為星—三角并聯繞組。下圖為不同繞組情況下的接線方式，如圖2.1。（a）星形連接（b）三角形連接4．工作性能計算在主要尺寸、氣隙以及定轉子繞組和鐵心設計好以后，就要進行工作性能計算和起動性能計算，以便與設計任務書或技術條件中餓規(guī)定的性能指標相比較，在此基礎上對前面的設計進行必要的調整。通常三相感應電動機工作性能計算只需計算額定數據，即額定電流、額定功率因數、額定效率、額定轉差率和最大轉矩倍數。<1>．定子電流I1的計算由圖可見，定轉子電流有功分量相等，定轉子無功分量的關系如下：定子電流有功分量的標幺值轉子電流有功分量的標幺值這樣在假設了電機的效率后，便可求出I*1，于是<2>．功率因數的計算從上式可見，功率因數的高低與定子電流無功分量I1Q的大小直接有關。若功率因數太低，不能滿足技術條件中規(guī)定的指標，應設法降低（縮小定轉子槽面積，降低各部分磁密；減小氣隙；增加每槽導體數NS1；增大Di1，放長li）或（增大定轉子槽寬、減小槽高以降低Xd）,使它們的和I1Q降低。<3>．效率的計算感應電動機的效率可按下式計算，寫成標幺值便是效率是電機的主要性能指標之一，近幾年來世界各國電機行業(yè)在設計和制造高效節(jié)能感應電動機方面采取的措施除增加有效材料用量和選用優(yōu)質材料來降低銅（鋁）損耗和鐵損耗外（有一定限度，因為材料的增加也意味著能源消耗的增加），在分析和降低附加損耗和機械方面損耗進行了不少研究，主要的措施有：選用合適的槽配合，設計新型繞組以減少諧波引起的附加損耗，改進加工工藝，設計高效風扇等。<4>．額定轉差率的計算感應電機的轉差率是轉子銅（鋁）耗與電磁功率之比，寫成標幺值便有生產實踐中往往在式中的分母加上鐵心中的附加損耗（空載附加損耗）一項，其大小等于全部鐵損耗減去定子齒部和軛部的基本損耗，叫做旋轉鐵耗，是指由于定轉子都有齒和槽的存在，當電機旋轉時便產生脈振損耗和表面損耗。脈振損耗和表面損耗在定子和轉子上都會產生，這里假定輸入的有功功率扣除定子銅損耗和基本鐵耗以后，其余的全部傳給了轉子。<5>．最大轉矩倍數最大轉矩倍數為就一般中小型感應電機而言，大得多，而（1-SN）的變化不大，因而影響最大轉矩倍數的主要因素是漏抗，設計中常對電磁負荷A和以及槽形做適當的調整以符合設計任務書中提出的最大轉矩倍數指標。需要說明的是，這里計算最大轉矩所用的參數是額定運行時感應電機的參數。事實上，對應與最大轉矩的轉差率不是很大，因而集膚效應對轉子參數的影響可不考慮，但此時的電流卻大于額定電流（2.5-4.0）倍，漏磁路飽和對參數的影響就不能不考慮。漏磁路飽和引起定轉子漏抗減小，最后使T*ms比不考慮飽和時計算出的T*m增大（15-25）%，對小電動機的影響有時還要大些。5．起動性能計算三相感應電動機的起動性能主要是指起動轉矩和起動電流對相應額定值的倍數。我國國家標準對各種類型感應電動機的起動性能都有具體規(guī)定?；\型轉子感應電動機的起動性能則有電機的參數決定。與正常運行時比較，感應電動機起動是有兩個顯著的特點：一是起動電流很大，這使定轉子漏磁路高度飽和；二是轉子電流頻率等于電源頻率，比正常運行時高很多，使轉子導條中的電流產生集膚效應，這兩點對電機起動時的參數都有影響。<1>．感應電動機起動時漏磁路飽和效應及其對漏抗的影響起動瞬間，電動機處于短路運行狀態(tài)，轉子和定子電流大大增加，一般可達額定值的4-7倍。由于定轉子繞組的磁勢正比于通過的電流，所以磁勢也大大增加，以致漏磁路的鐵心部分出現高度飽和的現象。漏磁路的飽和主要引起定轉子漏抗的減少：電流增加固然引起磁勢成正比的增加，但由于飽和，磁通雖增加，卻增加的很少，這樣單位電流產生的磁鏈實際上減少了，因此漏電流隨著電流的增加而減少。此外，在起動過程中，定轉子電流是變化的，鐵心飽和程度也隨之而變，因而漏抗也隨飽和程度的變化而變化。當漏磁通磁路高度飽和時，鐵心磁阻大大增加，此時，漏磁通磁路鐵心部分的磁阻相對于漏磁路的其它部分（空氣隙和槽部）磁阻來說，就不能像正常運行時那樣忽略不計了。由于電機繞組是分布的，由相鄰槽內電流建立的齒部漏磁通的方向正好相反，飽和現象并不嚴重，而齒頂和齒尖部分飽和現象卻十分嚴重，繞組的端部漏磁通通過繞組端部周圍的空氣，不存在飽和影響，因此只在槽漏抗，諧波漏抗和斜槽漏抗的計算中要考慮漏磁路飽和的影響。<2>.集膚效應及其對轉子參數的影響籠型轉子感應電動機起動時，轉子導條里會產生集膚現象，集膚效應使槽內導體有效高度減小，因而電阻增加、槽漏抗減小。利用集膚效應可以改善籠型轉子感應電動機的起動性能，提高起動轉矩，降低起動電流。集膚效應引起的電阻增加系數和槽漏抗減小系數與轉子槽形尺寸、轉子電流頻率及導條材料的電阻率有關。電阻的增加和漏抗的減小可以用交流電磁場理論進行計算，但比較復雜，不便于工程應用。實際上認為集膚效應減小了導條的高度，以此來確定轉子電阻和槽漏抗的變化。<3>．起動電流和起動轉矩的計算感應電動機起動時定子電流很大，定子繞組的阻抗壓降比運行時大得多，因此這時電勢E1比較小，磁化電流還可以忽略不計。從感應機等效電路有用標幺值表示時，起動總阻抗為此時，以實際值表示的起動電流起動電流倍數若由上式計算出的（假定值），說明最初假設的的值偏小，于是起動時漏磁飽和系數偏大，低估了起動時漏磁路飽和的影響，計算出的值偏高，最后計算出的值偏小。再次假設時，應取略大于上面求得的值，并重新計算，最后計算值與假定值的誤差不能超過。6．結構設計電磁設計完成后便可進行結構設計。異步電機的總體結構主要包括通風冷卻系統(tǒng)、轉子結構及安裝方式。因為電磁參數與它們密切相關，所以在設計的構思階段就有了雛形，只待結構設計時“精加工"。通風冷卻與防護等級密切相關。決定電磁參數及總體結構的兩個代表性防護等級是IP23及IP44。異步電機的通風冷卻方式有自冷、自扇冷、他冷及水冷，但絕大多數是防護等級為IP44的自扇冷(1C0141一不帶內風扇及IC0151一帶內風扇)的結構型式。轉子結構有籠型及繞線型，前者居多。異步電機采用的安裝方式有20余種，但基本安裝方式只有三種，即臥式、立式及懸臂式。三種安裝方式中又以臥式中的B3型最普遍，其次是立式中的V1型及懸臂式中的B5型。<1>．任務與要點a.任務(1)按照已確定的電磁部分結構、尺寸及構思階段形成的雛形繪制總結構圖。該結構圖要按比例繪制，將零部件的形狀、尺寸表達清楚，必要時，還應該將主要部件，如接線盒另繪結構圖，以便進行工藝會簽、機械計算、通風計算及為施工設計繪制零部件圖時使用?？偨Y構圖與施工設計中的總裝配圖不盡相同：它要力求清晰、準確，圖紙幅面大小隨意，后者將零部件間的配合關系按比例表達清楚即可，幅面應按工廠的規(guī)定繪制，但簡單產品可二者合一。(2)分析、核算支撐件、受力件。(3)分析、論證零部件的加工工藝性。(4)檢查零部件的“三化”程度。(5)選擇加工公差、配合座及粗糙度，核算尺寸鏈。(6)按照工藝會簽及來自分析、計算的修改意見修改總結構圖，使各部分的形狀、尺寸與施工設計時完全吻合。b.要點為保證質量，應側重考慮以下5個方面：(1)軸承結構(包括軸承的選擇)。(2)絕緣結構(包括電磁零部件的固定)。(3)整體的剛度、強度。(4)消除產生振動、噪聲的隱患。(5)便于拆裝、維護。<2>.絕緣結構繞組是電機的核心，電機能否長期可靠地運行在很大程度上取決于繞組絕緣。對繞組絕緣的要求是：有足夠的電氣強度和機械強度；良好的耐熱性和散熱能力，便于包繞、槽內嵌放及貯存，與絕緣浸漬漆有很好的相容性，對不同環(huán)境，如腐蝕、潮濕等有較好的適應性；對于高壓電機，還應考慮耐電暈性能。此外，材料應立足于國內。繞組絕緣由匝間、相間及對地三個方面絕緣及絕緣浸漬漆構成。絕緣結構的設計與繞組型式、工作電壓、選用的材料及繞制、嵌線和絕緣處理有關。異步電機的繞組有散嵌及成型兩大類，前者用于中小型低壓電機；后者用于中型低壓及高壓電機。匝間絕緣正常運行時異步電機的匝間電壓＝(—相電壓，N一每相串聯的匝數)并不高，但在開關操作時要產生過電壓，此電壓又直接施加到相端的首匝上，其最大沖擊電壓峰值有可能達到相電壓的倍或以上；加上嵌線時匝間絕緣容易被損傷，因此在使用過程中，由于濕熱、霉菌、腐蝕及電磁力的作用，極易產生匝間破壓短路事故。相端首匝出現的最大過電壓為。一般大于正常運行時匝間電壓的20倍，但小于0．35(為額定電壓)。一般將代表達式得到的計算結果與大多數實際情況相近。設計者可根據的計算值選取匝間絕緣及其試驗電壓。對于一般用途電機的散嵌線圈，廣泛采用漆包圓線繞制；對于起動頻繁，正反轉及在惡劣環(huán)境中使用的電機，宜采用玻璃絲包或玻璃絲包漆包線繞制，使匝間有較厚的絕緣層和較多的掛漆量，以提高匝間的絕緣強度。對于高壓電機及功率較大的低壓電機，除采用玻璃絲包漆包線或玻璃絲包薄膜繞包線以外，依據算得的值加匝間墊條(低壓及較小功率的高壓電機可僅在端部加墊條)，并且隨著功率的增加，采用隔匝包及逐匝包，這些都是針對成型線圈采取的措施。b.相間絕緣異步電機在采用雙層短節(jié)距繞組時，有一部分槽中的上、下層線圈不屬于同一相，它們之間要承受相電壓，所以要加層間絕緣，通稱“中墊”。中墊及端部相與相間的絕緣均應按相間絕緣考慮。為了通用，相間絕緣可與槽絕緣選取同樣的材質及規(guī)格，只是為了嵌線方便，它們只能用一層，槽絕緣中用于槽口處的補強絕緣可不要。若槽絕緣的主要部分是兩層，相間絕緣及中墊也要盡量用一層，寧可增加厚度。只在端部整形需要相間絕緣柔軟時才選用兩層。端部相間絕緣可在線圈端部展開的形狀尺寸上將每邊各加寬3～8mm作相間絕緣的尺寸。有時按嵌線時實測的端部相間絕緣尺寸對設計者最初給出的尺寸加以修正，或者下料時進行“套裁”，都能達到節(jié)約材料的目的。相間絕緣要與層間絕緣相搭接。對于包好主絕緣的成型線圈，不需再加相間絕緣：中墊也失去絕緣的意義，主要是使上下層線圈有一定間距，在端部產生空隙，利于通風散熱。此外，還借助于變換中墊厚度，調整不同規(guī)格線圈在槽部的高度差，以保持大致相同的嵌線間隙。成型線圈的中墊厚度為1～4mm即可。c.鐵心沖片絕緣為將鐵心中因渦流產生的損耗降至最小，在鐵心裝配前要對沖片進行絕緣處理。對于異步電機，硅鋼片上的絕緣層主要依靠附在其上的漆膜或氧化膜。漆膜的單面厚約為0.01—0．015mm，鐵心的裝壓系數為0．92～0．94，氧化膜的單面厚約為0．008～0．013mm，裝壓系數為0．94—0．96。漆膜有兩種：一種是硅鋼片出廠時已涂好的；一種是電機廠自行涂敷的。氧化膜則靠將沖片加熱到550～600℃后通入空氣與蒸汽的混合物使其表面氧化形成的。它的成分是Fe3O4、Fe2O，或FeO。因隨沖片軛部尺寸的增加氧化效果也要逐漸降低，故在較大的2、4極電機中用得較少。但由于氧化處理的鐵心裝壓系數高，加熱時又能消除沖片在沖制時產生的內應力，使它具有提高硅鋼片利用率及降低鐵損耗的優(yōu)點，近年來通過改進氧化時工藝方法而被逐步擴大了應用范圍。<3>.繞組及鐵心的固定繞組及鐵心是電機的核心部分，也是電機中需要兼顧電磁、機械兩項性能的部件，對電機的性能、質量均起著重要作用。繞組及鐵心的設計包括電磁設計、絕緣處理及機械固定三個部分。a.繞組運行時，繞組要承受來自電磁、機械方面的力，特別是在起動時，要產生很大的電磁力。若兩根長度均為l(m)彼此平行的導線均通有I(A)的電流，當它們之間中心距為a時，其相互間的作用力(當電流方向相同，為相互吸引；否則，相互排斥)為。同時，還要在發(fā)熱的狀態(tài)下長期工作，因此要求繞組除了要有足夠的電氣強度(即絕緣性能)、熱穩(wěn)定性及耐潮、抗蝕性能外(這些性能主要通過絕緣處理予以保證)，還要有足夠的機械強度。所以繞組的綁扎、固定很重要。a.1.定子繞組(1)．散嵌繞組散嵌繞組的端部是否需要綁扎取決于浸漬工藝、端部尺寸及電機的運行方式。若采用真空加壓浸漬無溶劑漆，或者端部軸向長度較短，就不必綁扎。否則，若采用常壓下浸漬有溶劑漆的工藝，且端部較長(如較大容量的2、4極電機)，或者是經常起動的電機，端部就應該用玻璃絲帶或玻璃絲繩進行綁扎。槽部靠槽楔緊固即可。當浸漆質量好，特別是采用真空加壓浸漬無溶劑漆時，槽楔可以用壓成“[”形的0.5mm厚的絕緣紙板代替，并可以提高槽的利用率。(2)．成型繞組成型繞組的端部務必綁扎牢固，線圈之間要用尺寸合適的絕緣墊塊墊好再綁扎。線圈喇叭口的外緣應該有玻璃鋼一類的絕緣端箍，或包絕緣的金屬端箍。對于大容量的電機，端箍要固定在絕緣支架上，支架則固定在定子壓圈上。線圈與墊塊、端箍均可用滌綸繩或滌綸帶綁扎。端箍截面以圓形為好，根據電機的端部尺寸，直徑可在10～16mm之間選取。成型端箍的內徑，應按線圈計算結果用作圖法求取。對于大型2極電機，應安放2個端箍。槽部需用槽楔絕緣墊條塞緊，墊條與線圈間的間隙能保證正常嵌線即可，不要留得過大，此間隙通常用中墊的厚度來調整。a.2.轉子繞組因運行時轉子繞組除受到電磁力、熱應力的作用外，還要承受離心力的作用，所以轉子繞組的綁扎不容忽視。目前端部一般都采用無緯絲帶扎緊；也有采用扎鋼絲扎緊的。容量很小的低速電機亦可用滌綸繩或玻璃絲繩扎緊。它們都是在浸漆前扎緊，浸漆后與繞組容為一體。<4>．鐵心異步電機的鐵心按用途可分為定子鐵心和轉子鐵心，按沖片外形可分為整圓(沖片外徑小于1000mm)鐵心和扇形片鐵心(外徑大于1000mm)，按鐵心中通風道的設置方式可分為軸向、徑向、軸徑向混合及沒有風道等四種鐵心，按裝配方式又可分為內裝壓和外裝壓兩種鐵心。a.定子鐵心1．外裝壓鐵心借助于扣片(厚為1．5～2．5mm的薄鋼板)及由lmm薄鋼板沖成的定子端板將沖片緊固成鐵心，嵌線后壓入機座中，再用穿越機座的頂絲將其再次緊固(鐵心與機座的磨擦力已經起到緊固作用)?？燮葔撼苫⌒危蛊胶髴葲_片上的鴿尾槽略寬(寬0.1～0.3mm)，這樣，放入壓緊的鐵心上的鴿尾槽中將它打平，會牢牢地將鐵心張緊，端部打彎后使鐵心成一整體。除容量稍大的頻繁起動的或正、反轉的電機采用頂絲后還要用鐵心鍵作為周向的再次緊固外，一般只用頂絲固定即可。因外裝壓可以平行作業(yè)；機座上無內裝壓用的環(huán)形鍵槽，不必增加機座的厚度，嵌線方便及浸烘設備利用率高，節(jié)省漆等優(yōu)點，近年來逐步擴大其應用范圍，國內已逐步向沖片外徑為500mm以上的機座號推進：國外，如德國西門子公司，在沖片外徑大于1000mm的機座上也采用外裝壓。2．內裝壓鐵心內裝壓鐵心周向用鍵，軸向用嵌入機座環(huán)形槽中的弧形鍵固定。鐵心兩端除端