柜式空调电机设计

柜式空调电机 第1章 绪论 近年来，随着我国国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，空调器的使用已越来越普及，新品种越来越多，性能也越来越优良。通过对空调发展的后风扇时代、纯空调时代、超空调时代和即将来到的网络信息时代回顾,以及几种典型的主流空调技术和产品的，可以看出科技创新势不可挡。高科技含量的空调产品必将取代市场上仅仅具备了制冷制热功能的低技术含量空调。未来空调将要朝着“四化”(即健康化、节能环保化、人性化、网络化。随着人们生活水平的更一步提高，我们对空调器的要求也越来越高，这就使得各个空调器厂家要为自己的空调器在性能、价格等各个方面加以改进。家用空调正朝着智能化的方向发展，所有这些变化都与空调的风扇电机和它的控制有着密切的关系。 空调风扇电机是空调制冷系统中一个重要部件，其性能的好坏直接影响空调整体质量水平和产品的销量。根据单相电容运转空调风扇电机的用户要求和实际使用情况不难发现空调风扇电机运行性能第一个特点就是要求降低噪声，以A计权声功率级的噪声值要求在45dB以下，该项指标是评价空调质量好坏的关键性能之一，直接影响产品的声誉与竞争力。第二个特点是对电机的起动转矩和过载能力要求不高因为该电机的负载是风扇空气和风道，因此要设计好单相电容运转空调风扇电动机除满足用户要求和满足JB4270-86《房间空气调节器单相电容运转异步风扇电机技术通用条件》外，还要最大限度地利用空调风扇的上述特点，用最经济的方法设计电机。 根据空调器对风扇电机低噪音的性能特点要求，同时设计时为了减小体积、提高效率、降低噪音外，兼顾简化工艺，降低成本，提高电机性能，根据单相电容运转电机的特点，在设计过程中采用合理的设计参数，如选择较低的气隙磁密、控制气隙磁场椭圆率的大小，选择转子斜槽削弱电机磁场的高次谐波和选择合适的定转子铁心与端盖的配合、轴承与轴承及端盖轴承室的配合降低机械噪音，确保空调风扇电机良好的运行性能。 - 1 - 第2章 单相电容运转空调风扇电机设计 2.1 风扇电机的工作原理及特点 近代，小功率电动机生产规模之大、应用之广、品种之多、涉及面之宽，已为国内外电工技术、经济界所瞩目。在国民经济和科学技术的各个领域以及人们的日常生活中，它们的应用无不处处可见。 风扇电机属于微型单相电容运转异步电动机，其大致工作原理和特点是:定子绕组 ?由两相绕组(主绕组、副绕组)组成，两绕组相轴夹角为90，副相外接电容。当两绕 ?组并联接入电压时，由于电容接于副绕组，会使副绕组电流滞后主绕组电流90电角度，两相绕组产生的磁场合成椭圆磁场，转子即在磁场驱动下旋转。风扇电机中定子产生椭圆磁场，其效率明显低于产生圆形磁场的三相异步电机，其气隙中谐波较大，振动和噪音也较大。 小功率电动机是一种在气隙磁场中通过电磁感应实现机电能量转换的电动机，由于其运行转速与电网频率之比不是恒定值，按国家标准规定，在不致引起误解或混淆的情况下，一般也可以称之为异步电动机。各种小功率电动机的容量范围与电机的起动性能(如起动性能、起动转矩等)和运行性能(如效率、功率因数等)有密切的关系。如电容起动电动机的起动电流小而起动转矩大，故它的容量可以做的大一些;电容运转感应电动机的效率和功率因数较高，但它的起动转矩偏小，如欲加大起动转矩，有时可选用较大电容值的电容器，但这又会影响电机的运行性能和成本，故它的容量一般做得偏小。 单相异步电动机仅仅是指由单相交流电源供电的异步电动机，并不表示电机的定子上只有一相绕组，因为这种异步电动机不能产生起动转矩。为了产生起动转矩，单相异步电动机的定子上必须有两套绕组。一个称为主绕组(又叫工作绕组)，另一个称为副绕组(又叫起动绕组或辅助绕组)，二者共同产生旋转磁场，在转子上产生转矩，用以起动电动机。 我们先来看一种最简单的二相定子绕组。如下图1.1所示，图中导体m和导体m’组成一个线圈，导体a和导体a’组成另一个线圈，二个线圈在空间互相相隔90?，每个线圈为一相，通以二相交流电流。假定二相电流的正方向是从绕组的始端到末端，既电流为正时，电流从导体m，a流入纸面，从导体m’，a’流出纸面。电流为负时则方向相反。在绕组中通过的二相对称电流的变化规律为 im=Imcoswt - 2 - ig=Imcos(wt+90?) 二相电流随时间变化。我们知道，当电流通过线圈时，就产生磁场。因此是交变电流，故线圈产生的磁场也是交变的。下面具体观察在几个不同瞬时定子二相绕组产生的合成磁场。 图1.1 最简单的二相绕组 图1.2 二相对称电流 图1.3 两极旋转磁场的产生 当wt=0时，由图1.1可以看出，im为正值，电流从导体m流入纸面，从导体m’ - 3 - 流出纸面;ig,0。应用右手螺旋定则，可以确定合成磁场的方向。图1.3表示这一瞬时三相绕组电流分布情况以及所产生的合成磁场方向。 当wt=45?时，由图1.2可知im为正值，ig为负值。此时二相绕组电流分布情况及所产生的合成磁场如图1.3(b)所示。合成磁场的轴线比wt=0时的轴线沿逆时针方向在空间超前45?。 用同样的方法，当wt=90?，wt,135?，wt=180? ，wt=270?时，由图1.2可以画出相应的二相绕组电流分布情况及所产生的合成磁场，分别表示在图1.3(c)，(d)，(e)，(f)中。当wt,360?时，又回到了图1.3(a)的情况。 由上述分析可以得出以下结论( 1(一组空间分布相差90?电角度的二相绕组在通以二相对称交流电时，产生一旋转磁场。 2(旋转磁场的转向与两相绕组在空间的位置和绕组中的电流相序有关。 3(旋转磁场的转速与电流的频率有一定的关系。 由图1.3(a)到(b)，电流变化了45?，旋转磁场逆时针在空间转过了45?;由(b)到(c)，电流又变化了45?，旋转磁场逆时针在空间继续转过了45?(可以推理当电流变化一个周期(即360?)，旋转磁场逆时针在空间也转过了一转(即360?)，若交流电流的频率f1为50Hz(即每秒变50周)，则旋转磁场在空间每秒也转了50转。所以两极旋转磁场每秒钟的转速为n1,f1(r,s)，每分钟的转速为n1,60f1,3000(r,s)。 既然一套mm’。aa’线圈通以二相交流电流产生一两极旋转磁场，那么沿定子圆周布置两套m1m1’，a1a1’和m2m2’，a2a2’线圈通以二相交流电流之后既能产生一个4极旋转磁场。图1.3就是这个二套线圈的布置图。用上述方法同样可以画出几个特定瞬时的二相绕组电流分布情况及所产生的合成磁场。这时，当电流变化一个周期(wt,360?)时，旋转磁场只转过半转。因此4极旋转磁场每秒的转数仅为交流电流频率数值的一半，即n1=f1(r/s)/2，每分钟的转速为n1=60f1/2=1500(r/min)。推广到任意极数P的定子绕组旋转磁场转速为n1=f1(r/s)/(p/2)或n1=f1*50/(p/2)=120f1/p(r/min) 由于旋转磁场转速n1于交流电流频率f1有上述固定关系，因此常把n1叫做做同步转速。 如果定子两相绕组产生—个2极逆时针旋转磁场。这时，转子绕组的导体与旋转磁场之间便有了相对运动，转子导体在磁场中切割磁力线时便产生感应电势，因而可以用右手定则来确定转子绕组导体中感应电势的方向，如图1.4所示。 由于转子绕组是闭合的，所以在感应电势作用下，转子绕组导体中便有电流通过。 我们知道，通电的导体在磁场中要受到电磁力的作用，其方向可由左手定则确定(图 - 4 - 1.4中，箭头表示电磁力F的方向，电磁力作用于圆柱形转子表面，从而产生电磁转矩，电磁转矩作用的方向与旋转磁场的方向一致(当电磁转矩克服转子的静摩擦时，转子就会沿逆时针方向转动起来。 图1.4极绕组分布 图1.5 单相异步电动机工作原理 如果定子上只有一相绕组，如图1.6所示(在一相绕组中通入交流电流后，尽管电流随时间变化，且电机内产生的磁场也随时间变比，但却不能产生一个旋转磁场。在转子静止时转子绕组的导体中虽然也会感应电势从而产生感应电流，并且这些电流与一相绕组在电机内产生的磁场作用也会产生电磁力，但是因为这些电磁力产生购转处相互抵消，转子上没有受转矩作用，所以转子转不起来，仍处于静止状态。 因此，一般来说，只有在定子上存在二相绕组并通入二相交流电流时，才能在电机的气隙中产生旋转的磁场，转子才能转动起来。但转子转动起来以后，即使定子上只有一相绕组通电，转子却仍能产生驱动转矩，会使电机在一相绕组下继续以一定转速旋转。 图1.6 一相绕组下的情况 与一般的通用的单相电动机不同，空调电机的配套主机主要应用在人们活动和休息的场所，按致冷的要求，它必须保持一定的转速，使空调机始终维持足够的排风量，以免在风罩积有灰尘时影响致冷效果，从环保出发，则要求尽可能降低噪声，而从节能节材考虑，则要求有较高的效率相尽可能低的材料消耗。 正是空调电机有上述要求，所以空调电机主要有以下两个特点:(1)用户对空调电机的排风量有严格的要求，因此在某一个固定转速下设计其它参数，也就是说输出功率计算公式Pz,(Tj一Tb)(1一Sn)一(Pfh十Pfe2)中，转差率Sn必须保持不变。而一般电机设 - 5 - 计则是为了保证计算输出功率P2与额定功率Po的差值不大于1,，需反复调整改变转差率Sn的值。(2)对于空调电机的环保要求更为严格，噪声低、振动小自然成为空调电机市场竞争的重要指标，因此设计时要求在各种运行条件下，旋转磁场要有尽可能高的圆度。而磁场圆度则取决于主副相磁势之间、主副相功率因数角之间的关系。由于单相电容运转式电机有上述特点和空调电机所处的工作环境的特殊性决定必须加强噪音控制。 2.2 单绕组异步电动机的双旋转磁场分析 当一台三相异步电动机在运行时，如果定子有一相线断开，例如图1.7中的开关K打开，若电动机轴上所带的负载不太大的话，则电机将继续运转，只不过此时的工作电流增大，电动机的温升提高，而且转速下降了，实际上这台电动机已经处于单运行了，此时，若切断电源，电动机将停止运转，若侍转子停转后，如仍使开关处于断开状态，再次接通电源后，电动机就不能重新启动，由此在可看出三相异步电动机在作单相运行时，机械特性较“软”效率较低，起动转矩为零等，异步电动机在单、三相运行时，性能差异的根本原因就在于两者气隙磁场的性质是不同的。 图1.7三相电机接线图 2.2.1脉振磁势的分解 一个集中绕组通电后，在空间产生的是随时间脉振的矩形波磁势，分解后将有各奇次谐波分量存在，经适当设计绕组，便可消去高次谐波分量，仅余下基波分量。这样便是在空间以绕组轴线为对称成余弦分布，并随电流周期交变而脉振的磁势。假设t=0时，电流值为最大，则这个余弦分布的脉振磁势可写作:F=Fmcosxcosωt (式中基波磁势幅值:Fm=0.9Kdp1Nφ1I) - 6 - 这样一个在空间上不动，而幅值随时间脉振的波就是驻波，驻波可以看着是由两个幅值减半方向相反的行波合成，即:F=F+F就幅值上来看F=F=0.5F=0.5(0.9KNI)+-+-mdp1φ1随着时间的变化，任一时刻的脉振磁势都可以看着是由两个正序和负序旋转磁势所组成的，见图1.8 图1.8脉振磁势的合成与分解 脉振磁势的分解，实际上是反映着时间变量向空间向量的转化，其中每一个旋转磁势者具有磁势幅值恒定，转速是频率所确定的同步转速的性质，即为圆形旋转磁势。它们与转子间的作用关糸将因与转子间有不同的转差率而不同。如以s代表正序磁势与转子间的转差率，则有 正序磁式的转差率 s=1-v 负序磁式的转差率2-s=1+v (式中v=n/n?转子的相对转速) 1 每别把每个磁势磁势对转子的作用计算出来以后，再予迭加起来，便是一个脉振磁势与转子相作用的结果。这就是相对单绕组电机的脉振磁势，采取双旋转磁势的分析方法。 单绕组产生的脉振磁势下是一对应于绕组中电流I的，同样，分解出来的每一个圆形旋转磁势也要对应于绕组中的一个电流分量。分别叫作等效的正、负序电流分量I、+I。则: - F=0.9KNI +dp1φ1+ F=0.9KNI -dp1φ1- 即每个圆形旋转磁势是由绕组中的一半电流所产生，并随时间变化正、负序磁势在空间向着相反方向旋转。 2.2.2椭圆形磁势 - 7 - 设电动机的定子铁心上放有两套绕组M和A，在空间上，它们轴间的夹角为Ø电角度，分别对时间t作正弦变化的交流电流Í和Í，且设时间上Í导前Í一个ψ角。 maam 仍取电动机气隙圆周空间坐标直线x=0与相轴A重合。合成磁势幅值的失端点轨迹是一个长轴为f和f幅值之和，短轴为f和f幅值之差的椭圆。这就是所谓的椭圆磁势，+-+- 如图1.9所示。 图1.9正序磁势与转子作用的电路图解 (a)转子开路 (b)转子旋转 (c)简化电路 有时为了改善电机的性能，故意把电机设计成Ø?90?;有时为了通用定子冲片，也会导致两相绕组相轴夹角Ø?90?。在这些情况下，为获得圆形磁场，在相位上就必须考虑Ø+ψ=180?这个条件了。 总之，椭圆磁势可以分解为两个速率相等，转向相反而幅值不等的旋转磁势。当正、负序磁势大小相等时，就是脉振磁势，当负序磁势待于零时，就成了圆形磁势了。 2.2.3正、负序感应电势 定子的正、负序磁势经与转子作用后要分别合成正、负序磁场、磁通。将在定、转子绕组上分别感应有电势，其效应就是迭加的，在电路上就是串联的。 分析时是把多相鼠笼转子等效为具有主绕组匝数的对称两相转子。这样在定、转子绕组上将感应有相同的电势。 现在独立观察每个圆形磁势的作用，当转子开路时，所感应的电势如图1.10所示 (a) 图1.10脉震磁势的分解与合成 对于图示规定的电势正方向，则有E=jIX=U。 a0aa 实际转子为短路且旋转，转子对于正、负序磁势的效应，就表现为要以图1.10所(b) - 8 - 示电路影响着正序磁势。把励磁支路与转子支路合成后并有图1.10所示两相正序(以(c)及负序)的现在阻抗。这样正、负序感应电势可作: E=IZfff(2) E=IZ(式中Z、Z?两相对称电机的正、负序视在阻抗) bfb(2) f(2)b(2) 2.3 电容运转异步电动机的特点 电容运转异电动机简称电容电动机，电容运转异步电动机的接线图如图1.11所示。 图1.11单相电容电动机运行接线图 它是在副相接以电容器与主相绕组并联于电网上的一种电动机，由于它的副绕组始终要通电。所以，它不需要起动继电器切除副回路。由于副绕组需长期运行，故副绕组与主绕组电密差不多，它的副绕组与电容器的选配，多是以工作时能有较好的性能指标为准则。副绕组串入电容器，考虑到长期工作的要求，应选用耐压较高的聚丙烯金属膜纸介电容器，容量较小，电容运转单相异步电动机的起动性能为如电容起动的单相电动机，它的起动转矩较低，起动电流也较大，电容电动机工作时，内部接迫害圆形磁场，因而效率与功率因数单绕组的异步电动机要高，且振动和噪音都比较低，因而房间空气调节器的电动机多数是用单相电容运转异步电动机，这种电动机不仅在起动时而且在运行时也是一个两相电机，所以运行时在气隙中可以产生较强的旋转磁场，提高了它的运行性能，因而它的功率因数、效率、过载能力都比电阻起动和电容起动单相电机要好得多。 电容电动机最大的优点是:只需单相电源供电即可，因此，被广泛应用于各式家电器。如小功率的驱动装置中，在仅有单相电源供电的偏远地区，像林业、矿山的牵引、运输等动力设备也多采用电容电动机，甚至一些大功率电机如风力发电机，也是采用单相异步电动机。 根据负载性质的不同，电容电动机基本有以下两类 - 9 - 2.3.1起动转矩要求不高，单向，连续运行 这类负载如:风机，风扇，空调器，磨床等。它们的阻力主要来自风或外加负载，这类负载的起动动阻力矩较小，而起动后，它的阻力矩因风叶的性质随转速的二次方增大，其负载的斜率，会超过电机的机械特性在非稳定区的斜率，这样，便能稳定运行在异步电机的各种转速上，包括非稳定区间，应用于这类负载上的电机，可能把它的工件点设计在输出最大功率处，即接近于最大转矩外，这种电机的转子要尽可能小，副绕组和电容的设计就在额定时出现圆形磁场，实现对称运行为准，以保证力能指标(η、cosØ)高，噪声小，通用的驱动电动机，如DO糸列电机，就是具有这样性质的一类电机。 2 2.3.2起动转矩要大，双向旋转，工作时间短 这类负载如，洗衣机，小型提升绞车等。它们的特点是工作时间短，不是连续的，鉴于电机的工作时间短，故可以在适当降低力能指标的基础上，从设计上采取一些措施(如增大转子电阻等)提高起动转矩，为了实现正、反转，多使用主、副绕组具有相同的匝数。 单相电容支转异步电动机的定子具有，主绕组和副绕组，它们的轴线的空间相位上相差90?电角度，副绕组串联一个工作电容器C(容量比电容器小得多)后，与主绕组并接于电源。 2.4 单相异步电动机的特点 单相异步电机与三相异步电机相比较，其最大的不同，最主要的就是不对称，三相异步电机是具有三相对称绕组的电机，在外加三相电源对称条件下，实现平行运转，而单相异步电机则不然，供给它的是单相电源，为了使单相异步电机能够具有或接近三相异步电机的运行性能，采取了种种措施，如电的，磁的，空间位置上的不对称。用这些不对称来应付电源上的不对称，这就是单相异步电机最本质的特点，分别介绍之。 2.4.1电的不对称 就是在电路上的一些不对称，对于仅有单相绕组工作的电机，即分相电机，是没有办法使它工作在平衡条件下的，性能上总是有所失的。 对于具有两相或三相绕组的电容电机，在单相电源条件下要它能实现平衡运行，就得要求各相电流在时间上要有相位差，这就需要各相回路参数不等，即电路不对称才行，假如各绕组是对称的，就应该通过外接移相电容元件(多是电容)，来造成各回路的不对称，通常都是将电容电机设计成不对称的多相绕组，即各相绕组在槽形，槽数，匝数，线径上不相同，再配以移相元件，使电机能在平衡的条件下运行。 - 10 - 2.4.2空间位置的不对称 单相异步电机的各相绕组在空间位置上并不像三相对称电机那样要求对称分布，只要求在空间最佳位置放置绕组，以求得最佳的工作状态。 2.4.3磁的不对称 对于那些功率甚小的单相异步电机，性能要求不高，但求结构工艺简单，就宜采用多极的定子，集中的绕组，这样绕线、下线方便，可以简化制造工艺，又可利用它在气隙中上的不等和磁场上的不称来改善电机的运行性能。 2.5 单相异步电动机通电时的机械特性 2.5.1一相定子绕组通电时的机械特性 单相异步电动机定子绕组上有两个交流分布绕组(一般相差90电角度)，主绕组m 和副绕组a。 当m相通入单相正弦交流电流时，将会产生正弦分布的基波脉振磁势。 f(x,t)=Fcosxcost jj =1/2F[cos(x-wt)+cos(x+wt)] j =F+F +- 这是两个圆形脉振磁势，他们可以分别在异步电动机中产生电磁转矩。所以1相定子绕组通电时电机中的电磁转矩为这两个旋转磁势产生的电磁转矩的叠加。 F产生T=f(s),F产生T=f(s),电动机机械特性为T=T+T。 ++--+- 1相通电时，F和F幅值相等，转向相反，对应T和T也相对于原点对称。 +-+- 合成T=f(s)具有如下特点:(1)n=0无起动转矩;(2)在n>0区域有正向转矩，在n<0区域有反向转矩;(3)理想空载转速nF,对应的T=f(s)和T=f(s)不再对称，+-+-+-合成转矩T=f(s)不通过原点。 在n=0时，T>0,电动机具有正向起动转矩，起动后，n>0,T>0，电动机可以继续运行。 如果m相绕组和a相绕组空间错开90电角度，通入的两相电流相位差为90度且幅值相等，则产生圆形旋转磁势，此时F=F,F=0;T=T,T=0,机械特性与三相异步电动机的+-+- 情况相同，起动转矩也较大。 结论:起动的必要条件 (1)定子具有空间不同位置的两套绕组; (2)两相绕组通入不同相位的交流电流。 单相异步电动机的优点是使用单相电源，但其起动的必要条件是两相绕组通入不同相位的电流。 必须采取措施将m相和a相电流的相位分开，即―分相‖，不同的分相方法对应于不同的单相异步电动机。 - 12 - 第三章 电容运转电动机电磁

方案

气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载

设计 3.1 技术要求: (1) 电压: U=220V (2) 相数: m=2 (3) 频率: f=50HZ (4) 极数: p=6 (5) 输出功率: P=50W 2N (6) 效率: η?42% (7) 功率因数: cosØ?0.82 8) 额定转速: n?915rad/min ( (9) 最大转矩: ?0.65N.M (10) 起动转矩: ?0.18N.M (11) 起动电流: 1.1122 A (12) 绝缘等级: B级 3.2 重要尺寸及冲片 (1) 定子外径: D=12cm 1 (2) 定子内径: D=6.8cm i1 (3) 气隙: g=0.04cm (4) 转子外经: D= D—2g =6.8 —2×0.04 = 6.72cm 2i1 (5) 转子内经: D=1.2cm i2 (6) 叠长: L/L=3.2/3.2(cm) 12 (7) 定转子槽数: P=6 S/S=24/34 12 (8) 定、转子槽形尺寸及图(单位:厘米) w wWdddtd1011 13 10 11 14 1 1 0.23 0.494 0.77 0.11 0.15 1.065 0.462 1.7 wwWdddtd20 21 23 20 21 24 2 2 0 0.294 0.194 0.01 0.147 0.526 0.3 0.78 - 13 - (9) 极 矩: τ=πD/p=π×6.8/6 = 3.56 (cm) p i1 (10) 定子齿距: τ=πD/S=π×6.8/24 =0.8897(cm) t1i11 (11) 转子齿距: τ=πD/S=π×6.72/34 =0.6206(cm) t222 (12) 定子齿宽: t= 0.462(cm) 1 (13) 转子齿宽: t= 0.3(cm) 2 (14) 定子齿计算长度: D=d+d+d=0.11+0.15+1.065=1.315(cm) t1101114 (15) 转子齿计算长度: d=d+w/2+d=0.01+0.294/2+0.526=0.683(cm) t2202124 (16) 定子轭计算高度: d=(D-D)/2-d+0.2w/2 y11i1113 =(12-6.8)/2-1.7+0.2×0.77/2 =0.977(cm) 17) 转子轭计算高度: ( d=(D-D)/2-d+0.2w/2 y22i2223 =(6.72-1.2)/2-0.78+0.2×0.194/2 =1.9994(cm) (18) 定子轭计算长度: L=π(D-d)/2p c11y1 =π(12-0.977)/(2×6) =2.8858(cm) (19) 转子轭计算长度: L=π(D+d)/2p c2i2y2 =π(1.2+1.9994)/(2×6) =0.8376 (cm) 3.3 主绕组设计 1. 初选正弦绕组 查表得绕组参数:K=0.822 dp1 跨距y=2, y=4槽线数分配比列为60.8%，39.2% 12 2. 主绕组串联导体数Z的计算 φ1 - 14 - (1) 每极磁通估算值: φ=2BtSLK/πp t111Fe =(2×13000×0.462×24×3.2×0.92)/(6π) =45515.4(Wb) 式中:B为预取定子齿磁通密度(根据设计要求选B=13000,K=0.92)按设计要求t1t1Fe对于低噪声电机可取 B=13000,17200G;叠压糸数K=0.92,0.95; t1sFe(2) 每相有效串联导体数: ˊ’7[ZK]=(4.5UK)×10/(fφ) φ1dp1φ 7=(4.5×220×0.85×10)/(50×45515.4) =3697.6496 ˊ 式中:取K=0.85 φ ˊ(3) 每相串联导体数Z初值: φ1 ˊˊ Z=[ZK]/K φ1φ1dp1dp1 =3697.6496/0.822 =4498.3572 ˊ(4) 每相串联导体的初值Z: p1 ˊˊZ=(a Z)/p p11φ1 =(1×4498.3572)/6 =749.7262 (5) 每极各线圈串联导体数Z,Z: 12 ˊ Z= Z×60.8%/2=749.7262×60.8%/2 1p1 =228 ˊ Z= Z×39.2%/2=749.7262×39.2%/2 2p1 =147 则Z=Z+Z=228+147 = 375 p112 (6) 主绕组串联导体数: Z=2×Zp×6=2×375×6 φ1p1 = 4500 3. 主相电流估算值: ˊˊˊI=P/(?2UηcosØ) 12N =50/(?2×220×0.42×0.85) =0.4502(A) - 15 - 4. 线径的确定 2ˊ(1) 取电流密度 ?=6(A/mm) m (2) 导线截面初值: ˊˊˊ S=I/(a?) m11m =0.4502/(1×6) 2 =0.07503(mm) 2ˊ查附表3取 d=0.31(mm), d=0.36(mm)， S = 0.0755(mm) mmm5. 槽中心平均直径: D=D+d+d+d ei110111 =6.8+0.11+0.15+1.7 =8.75(cm) 6. 线圈平均跨距: y=2.78 7. 平均半匝长: L=L+(πDYγ)/Smcu1e1 =3.2+(π×8.75×2.78×1.55)/24 =8.1534(cm) 式中取γ=1.55 ? 附槽满率计算:?槽面积 22S =0.5[1.065×(2×3.85+4.94)+1.5×(2.3+4.94)+3.14×3.85]=96 (mm) A ?槽绝缘面积 2ˊS=0.2×[2×1.065+2×1.5+3.14×3.85+2×3.85+4.94]=9.8 (mm) i ?槽楔绝缘面积 2ˊˊS=(0.5,1.0)W=0.8×4.94 = 3.952 (mm) i11 ?槽有效面积 2S =96-9.8-3.952 = 82.25 (mm) e ?仅有主绕组的槽满率 2S=228×0.36/82.25=35.92% f1 ˊ含有副绕组的槽，由后面的计算得d =0.25，d=0.30 aa 22S=(147×0.36+396×0.30)/82.25=66.49% f2 2S=2×254×0.30/82.25=55.58% f3 - 16 - 3.4 主相参数计算 1. 主相绕组电阻 -4r=(2.17ZL×10)/(aS) 1(75?)Φ1mcu1m -4=(2.17×4500×8.135×10)/(1×0.0755) =105.2214(Ω) 2. 转子电阻 32222r=8.68((ZK)/10)[(?(L+sk))C/(SA)+(0.637DK)/(pA) 2(75?)φ1dp12dbr2bRRR =92.104(Ω) 其中:取 Sk= I=π×6.8/24=0.89t1 22S=(r+r)d+1.57(r+r) b2123242123 22=(0.147+0.09) ×0.526+1.57(0.147+0.097) 2=0.177 (cm) S=0.5L[h+0.5(D-D)] RRRReRi =0.5×0.5×[0.5+0.5×(6.57-4)] 2=0.4463 (cm) D=0.5(D+D) RReRi =0.5×(6.57+4) 2=5.285 (cm) ppK={0.5×p(1-D/D)[1+(D/D)]}/[1-(D/D)] RRiRRiRRiR =1.0671 集肤效应取C =1 dbr 3. 电机常数计算 (1) 槽漏抗糸数Cx2: C=y/τ=2.78/4=0.695 x2p 式中τ= S /P=24/6 = 4p1 (2) 运行时的槽常数K,K,K及曲拆漏抗糸数K:s1s2szz K=d/W+2d/(W+W)+F s11010111011 =0.1/0.23+2×0.15(0.23+0.494)+0.87 =1.7291 - 17 - 其中:F=f(d/W)?(W/W) 14131113 =f(1.383)?0.6416 查表取F=0.88 ˊK=d/W+F s22020 = 0.01/0.125+1.10145 =1.225 *查表取W=1.25 20 ’’F=f(d/W)?(W/W) 24202120 =f(2.7113)?1.5155 查表取F=1.145 K=KC+SK/S ss1x21s22 =1.7291×0.695+24×1.225/34 =2.00664 2K=(t+t)/(4(τ+τ))=0.2211 zz1020t1t2 其中:t=τ-W=0.89-0.23=0.6601 10t110 ˊt=τ-W=0.6209-0.125=0.4959 20t220 τ=π×D/S= 0.6209t22 ****(3) 起动时的槽常数K,K,K及曲拆漏抗糸数K:s1s2szz ** W=3.75, W=2仿(2)各公式有 1020 * K= 1.4919 s1 *K=1.195 s2 *K=1.8864 s * K=0.145 zz (4) 相带漏抗常数K:B N=(S+S)/(2p)=(24+34)/(2×6)=4.833 SR12 K=f(N)=f(4.833) Bsp 查表取K=2.8 B (5) 转子斜槽电角度a:sk a=SK×180?×p/(π×D) sk2 =0.89×180?×6/(π×6.72) =45.55? (6) 斜槽糸数C:sk - 18 - C=sin(a/2)/[πa/360?] sk =0.9739 2(7) Q=1-Csk: 2Q=1-C=0.0515 sk (8) 磁导糸数K:m ’K=S/pgFmgesm =11.3935/(6×0.0532×1.08) =33.0499 其中 S=τ l=3.56×3.2=11.3935 gp 卡脱糸数K:б K= K Kδδ1δ2 =1.2056×1.1029 =1.3293 等效气隙为1.3297×0.04=0.0532 定子卡脱糸数: 2 K=τ(4.4g+0.75W)/(τ(4.4g+0.75W)-W) δ1t110t11010 =1.2056 转子卡脱糸数: 2 K=τ(4.4g+0.75W)/(τ(4.4g+0.75W)-W) δ2t220t22020 =1.1029 (9)电抗常数K: x 2-8K=2πf(ZK)×10 xφ1dp1 =42.9852 4. 槽漏磁导: ?=0.8πLK/S s1s1 =0.8π×3.2×2.0664/24 =0.6925 5. 曲拆漏磁导: ?=0.8373LK/Sg zzz1 =0.8378×3.2×0.2211/(24×0.04) =0.6175 6. 端部漏磁导: - 19 - ?=1.2362DY/Sp ee1 =1.2362×8.75×2.78/(24×6) =0.2088 7. 相带漏磁导: ?=0.00093KK BmB =0.00093×42.62695×2.78 =0.1102 8. 斜槽漏磁导: ˊ?=0.1274KKQ skmp =0.1274×33.0499×0.9×0.0505 =0.1952 ˊ 其中 预取 K=0.9 p 9. 总漏磁导: ?=?+?+?+?+? LszeBsk =0.6925+0.6175+0.2088+0.0861+0.1952 =1.8001 10. 主磁导: ?=0.2547KC mmsk =0.2547×33.0499×0.9139 =8.1981 11. 空载磁导: ?=?+0.5? 0mL =8.1981+0.5×1.8001 =9.0982 12. 理想短路电抗: X=K?=42.9852×1.8001 xL =77.3777(Ω) 13. 空载电抗: X=K?=42.9852×9.0982 0x0 =391.0897(Ω) 14. 漏磁糸数: K=?[(X-X)/X] p00 - 20 - =?[(391.0897-77.3777)/ 391.0897] =0.8956 ˊ此处校核K满足?K-K?=0.4802%,1% ppp 15. 起动槽漏磁导: ** ?=0.8πLK/S s1s1 =0.8π×3.2×1.8804/24 =0.6301 16. 起动曲拆漏磁导: ** ?=0.8373LK/Sg zzz1 =0.8378×3.2×0.145/(24×0.04) =0.404917. 起动总漏导: ***?=?+?+?+?+? LszeBsk =0.6301+0.4049+0.2088+ 0.0861+0.1952 =1.5251(Ω) 18. 起动空载漏磁导: **?=?+0.5? 0mL =8.1981+0.5×1.5251 =8.9607(Ω) 19. 起动理想短路电抗: **X=K? xL =42.9852×1.5251 =65.5567 20. 起动空载电抗: ** X=K? 0x0 =42.9852×8.9607 =385.1775 21. 起动漏磁糸数: ****K=(X-X)/X r00 =(385.1775-65.5567)/ 385.1775 =0.8298 22. - 21 - 2**C=K/[1+(r/X)] rr20 2 =0.8298/[1+(92.104/385.1775) =0.7849 23. 2*2**C=[1+(r/X)(r/X)]/[1+(r/X)] R20220 22=[1+(92.104/65.5567)(92.104/385.1775)]/[ 1+(92.104/385.1775)] =1.2637 3.5 磁路计算 1. 系数计算: (1) K=(U-IrcosØ)/U φ11 =(220-0.4428×105.2214×0.85)/220 =0.820 ’ 取 I=I=0.4428 11 22(2) K=K=00.8956=0.9021 rp (3) K=K/(2-K)= 0.8956/(2-0.8021) cpr =0.7476 (4) K=0.93 Fe 2. 每极磁通: 8φ=(UK×10)/(2.22fZK) φφ1dp1 =(220×0.820)/(2.22×50×4500×0.822) -3=0.4394×10 3. 定子轭磁势AT计算 c1 (1) 定子轭磁通: φ=0.5φ c1 =0.5×43940 -3 =0.2196×10 (2) 定子轭截面积: S=KLdc1Fe1y1 =0.903×3.2×0.977 2 =2.9076(cm) (3) 定子轭磁通密度: - 22 - B=φ/S c1c1c1 =2.196/2.9076=0.7556 (4) 定子轭磁场强度: 由B表查得 H=148 c1c1(5) 定子轭磁热势: A=HLTc1c1c1 -2 =148×2.8844×10 =4.2689(A/极) 4. 定子齿磁势AT计算 t1 (1) 定子齿磁通: φ=0.5πφ t1 =0.5π×43940 -3=0.6899 ×10(Mx) (2) 定子齿截面积: S=(KLtS)/p t1Fe111 =(0.93×3.2×0.462×24)/6 2=5.4996(cm) (3) 定子齿磁通密度: 4B=φ/S×10=7.899/5.4996=1.254 t1t1t1 (4) 定子齿磁场强度: 由B表查得 H=556(A/cm) t1t1 (5) 定子齿磁热势: -2AT=Hd×10t1t1t1 =556×1.315 =7.31(A/极) 5. 转子轭磁势AT计算 c2 (1) 转子轭磁通: -3φ=0.5Kφ=0.5×0.7476×0.4394×10 c2c -3 =0.1642×10(Mx) (2) 转子轭截面积: S=KLd c2Fe2y2 =0.93×3.2×1.9994 - 23 - 2 =5.9502(cm) (3) 转子轭磁通密度: B=φ/S t2c2c2 =1.642/5.9502=0.276 (4) 转子轭磁场强度: H=75 c2 (5) 转子轭磁热势: -2AT=HL×10=75×0.8372 c2c2c2 =0.6279(A/极) 6. 转子齿磁势AT计算 t2 (1) 转子齿磁通 φ=0.5πKφ t2c -3-3 =0.5π×0.7476×0.4394×10=0.5157×10 (2) 转子齿截面积 S=(KLtS)/p t2Fe222 2 =0.93×3.2×0.2988×34/6=5.039(cm) (3) 转子齿磁通密度: 4 B=φ/S×10 t2t2t2 =1.023(Gs) (4) 转子齿磁场强度: H由B表查得 H=350(A/cm) t2t2t2 (5) 转子齿磁热势: -2 AT=Hd×10 t2t2t2 =350×0.683 =239.05(A/极) 7. 气隙磁势AT计算 g (1) 气隙磁通: φ=0.5πKφ gc -3-3 =0.5π×0.8021×0.4394×10=0.5533×10(Mx) (2) 气隙面积: S=τL gp - 24 - 2 =3.5587×3.2=11.3878 (cm) (3) 气隙磁密: -4 B=φ/S×10 =5.533/11.3878=0.486ggg (4) 气隙磁场强度: 6 H=B/(0.4π) ×10 gg 5 =0.486/0.4π=0.39×10(A/cm) (5) 有效气隙长度: g=Kg eδ =0.05319 (cm) (6) 气隙磁势: AT=0.8Bg gge =206.8027(A/极) 8. 每极总磁势: AT=AT+AT+AT+AT+AT c1t1c2t2g =221.4(A/极) 9. 饱和糸数 F=AT/AT smg =22104/206.8027=1.0705 ˊF满足?F-F?=0.05%，1% smsmsm 3.6 铁耗和机械风摩耗计算 1. 基频铁耗P计算 Fe(f) (1) 定子齿体积: V=pSd tit1t1 3 =6×5.4996×1.315=43.3918(cm) (2) 转子轭体积: V=2pSL c1c1c1 3 =2×6×2.9076×2.8844=100.6402(cm) (3) 查表取P和P: t1c1 3P=0.1284 (W/cm) t1 由B=102787查取 t1 P=0.0108 c1 - 25 - 由B=0.7694查取 c1 (4) 基频铁耗: 1.3P=1.6(PV+PV)(f/50) Fe(f)t1t1c1c1 =1.6(0.028×43.3918+0.0108×100.6402)=3.71 (W) 2. 高频铁耗P计算: Fe(h) -151.551.222.32.05P=1.5643×10×B×(f/p)×D×?S×(W/g)×L Fe(h)gi11101 -152.31.552.051.22=1.5643×10×0.486×(50/6)×6.8×?24×(0.23/0.04)×3.2 =0.5596 (W) 3. 总铁耗P计算: Fe P=P+P FeFe(f)Fe(h) =3.71+0.5596=4.2696 (W) 4. 机械风摩耗P计算: fw 由设计特点和设计要求选取P=4 (W) fw 3.7 副绕组设计 1. 按公式主副绕组相差两个等级 ˊd/ d=0.25/0.3 S=0.0491a1a1a 2. 有效匝比: ’ 初取 a=1.8 3. 有效串联导体数: ’’ [ZK]=a[ZK]Ф1adp1aφ1dp1m ’’ Z=a(ZK)/ KФ1aφ1dp1dp1a =1.8×3560.7/0.822 =7797.1533 4. 每极串联导体数: ’ Z=396 p1a ’ Z=254 2a 则 Z=2pZ=(396+254)×2×6=7800 Ф1apa - 26 - 5. 最终有效匝比 a=(ZK)/(ZK) Ф1adp1aФ1dp1 =(7800×0.829)/(4500×0.829) =1.7333 6. 副绕组平均跨距Y: a Y=(Zy+Zy)/(Z+Z) a1a1a2a2a1a2a =2.18 7. 平均半匝长L: mcua L=L+πDγY/S mcua1ea1 =3.2+π×8.75×1.55×2.78/24 =8.1354(cm) 式中r=1.55 8. 副相绕组线规: d=0.25(mm) a1 ˊ d=0.3 (mm) a1 9. 副相绕组电阻: -4 r=2.17ZL×10/(aS) 1aφ1amcua2a =280.4476 (Ω) 3.8 起动性能计算 1. 主相 R=r+Cr=105.2214+0.7849×92.104=177.5138 m1r2 *ˊ(1) X=CX=1.2637×65.5567 mr =82.844 (Ω) 2ˊ2(3) Z=?(R+X) mmm 22=?(177.5138+82.844) =195.8935 (Ω) (4) I=U/Z=220/195.8935 mm =1.123(A) -1ˊ(5) Ø=tg(X/R) mmm -1=tg(82.844/177.5138) =25.018? 2. 副相 - 27 - 取电容值C=2μF,由表查取R=6.37Ω,X=-1590Ω cc 2(1) R=r+aCr+R a1ar2c 2=280.4476+1.7333×0.7849×92.104+6.37 =412.122(Ω) 2ˊˊ(2) X=aX+X amc 2=1.7333×82.844-1590 =-1341.1094(Ω) 2ˊ2(3)Z=?(R+X)=1403.0035(Ω) aaa (4) I=U/Z aa =220/1403.0035 =0.1568(A) -1ˊ(5) Ø=tg(X/R) aaa -1 = tg(-1341.1094/412.122) =-72.9178? (6) ?=I/S astaa =0.1568/0.0491 2=3.1935 (A/mm) 3. 起动转矩 T=(0.16p/f)arCIIsin(Ø-Ø) sto2rmama =[(0.16×6)/50]×1.7333×92.104×0.7849 ×1.123×0.1586 =0.4196 T=9.56P/n=9.56×48/925=0.4960 N2NN *T=T/T stostoN =0.4196/0.4960 =0.8459 4. 起动电流 22ˊˊ I=I=I?[(R+R)+(x+x)]/Z stoLmmamaa =1.1122(A) 5. 电容端电压 U=I(-X) cac =0.1568×1590 - 28 - =249.312(V) 3.9 运行性能计算 1. 序阻抗与等值阻抗计算 (1) 设定转差率S=0.085 (2) 常数计算: M=0.5Kr 1r2 =0.5×0.8021×92.104 =36.9383 M=r/X 220 =92.104/391.087 =0.2355 M=0.5KX 3p0 =0.5×0.8956×391.087 =175.1292 M=KX/4 4p =0.8956×77.3797/4 =17.3249 (3) 正序电阻 2 R=(M/S)/[(M/S)+1] f12 =47.77 (Ω) (4) 负序电阻 2R=[M/(2-S)]/{[M/(2-S)]+1} b12 =18.9536 (Ω) (5) 正序电抗 22X=[M(M/S)+M]/[(M/S)+1] f3242 =158.8029 (Ω) (6) 负序电抗 22X={M[M/(2-S)]+M4}/{[M/(2-S)]+1} b322 =19.6638 (Ω) (7) 漏电抗 主相:Z=r+jX 111 - 29 - =105.2214 +j38.6889=112.1088?20.188? 式中X=X/2 1 =77.3777/2 =38.6889 (Ω) 2 副相:X=aX 1a1 2 =1.7333×38.6889 =116.2342 X=-1590 c Z=(r+R)+j(X+X) 1a1ac1ac =286.8176 –j1473.7656=1498.0814?-79.6228? (8) 全阻抗 主相:R=r+R+R T1fb =105.2214 +47.77+18.9536 =171.945 (Ω) X=X+X+X T1fb =38.6889+158.8029+19.6638 =217.1556 (Ω) Z=171.945+j217.1556=276.9867?51.6276? T 2副相:R=r+R+a(R+R) Ta1acfb 2=280.4476+6.37+1.7333×(47.77+18.9536) =487.2772 (Ω) 2X=X+aX TacT 2=-1590+1.7333×217.1556 =-937.5932(Ω) Z=R+jX=487.2772-j937.5932=1056.655?-62.5386? TaTaTa 2. 电流计算 22主相:Ì=[UZ+jaU(Z-Z)]/[ZZ-a(Z-Z)] mTafbTTafb =220[(487.2772 –j937.5932)- J1.7333(28.8164+j139.1391)] 2/[(171.945+j217.1556)(487.2772-j937.15932) -1.7333 2(28.8164+j139.1391)] =0.275-j0.5055 - 30 - =0.5759?-61.457? A=0.275 B=-0.505 I=0.575(A) m Ø=-61.457? m ?=I/S mmm =0.575/0.7554 2 =706159(A/mm) 22副相:Ì=[UZ-jaU(Z-Z)]/[ZZ-a(Z-Z)] aTfbTTafb =220[171.945+j217.1556-j1.7333(28.8164+j139.1391) 2/[(171.945+j217.1556)(467.2772-j937.5932) -1.7333 2(28.8184+j139.1391)] =0.2278+j0.16 =0.29?35.08? G=0.2278 H=0.16 I=0.29 (A) a Ø=35.08? a ?=I/S aaa =0.29/0.0491 2 =5.9063(A/mm) 22线电流:I=?[(A+G)+(B+H)] L =0.61(A) 3. 功率 输入功率:P=U(A+G) 1 =220(0.275+0.2278) =110.6(W) 2电磁功率:P =?Ì-jaÌ?R-?Ì+jaÌ?R=59.7137 Mmafmab机械功率:P=P(1-S) ΩM =56.9366 (W) 输出功率:P=P-(P+P)(1-S) 2ΩFefw =56.9366-(4.2696+4)(1-0.08) - 31 - =49.329(W) 3. 效率 η=P/P 21 =49.329/110.6 =44.6% 4. 功率因数 cosØ=P/(UI) 1L =110.6/(220×0.61) =0.8241 5. 转速 085)/P n=120f(1-0. =120×50×(1-0.085)/6 =915(rad/min) 6. 转矩 T=9.56P/n 2 =9.56×49.329/920 =0.5126(N.M) 7. 电气损耗 定子铜耗: 22 P=Ir+Ir cu1m1a1a 22=0.575×105.2214+0.29×280.4476 =38.3745(W) 转子铜耗: 2 P=?Ì-jaÌ?RS+?Ì+jaÌ?R(2-S) cu2mafmab =5.195(W) 8. 电容器 损耗: 2 P=IR cac 2 =0.29×6.37=1.8473(W) 端电压: U=I(-X) cac =0.29×1590 - 32 - =461.1(V) 容量: (VA)=UI cca =461.1×0.29 =133.719(VA) 9. 最大转矩倍数 S=f(r/X) m2 =f(92.104/77.3777) =f(1.2032) ˊ查表取S=0.265 m 93.0388 W 仿运行性能计算:?输出功率= ?转速=735 rpm ?最大转矩=1.21 N.M 3.10 有效材料用量 1. 硅钢片重量 -32 G=7.85×DLK×10 Fe11Fe 2-3=7.85×12×3.2×0.93×10 =3.364(kg) 2. 主绕组铜重 -5 G=8.9×LZS×10 cummcuφ1m -5=8.9×8.1354×4500×0.0755×10 =0.246(kg) 3. 副绕组铜重 -5 G=8.9×LZS×10cuaacuφ1a1a -5=8.9×8.1354×7800×0.049×10 =0.2773kg) 4. 总铜重 G=G+G cucumcua =0.2773+0.246 =0.5233(kg) 5. 转子铝重 - 33 - -3 G=2.7(LSA+2πDA)×10 AL22bReR -3 =2.7×(3.2×34×0.177+2π×6.57×0.4463)×10 =0.1017(kg) - 34 - 第4章 单相电容运转空调电机噪音分析及控制 4.1 噪音的产生和分析 电机的噪声(声功率)是由电机的表面振动引起(再由传输路径放大): 2vf,fs|()()|Wf,() (1,1) ,c 式中:W(f)-频率f下振动表面辐射的声功率|v(f)|——振动表面的平均速度:б(f) —辐射效率:s-表面积:pc—空气的声阻 由式(1-1)可知，电机某频率下辐射的噪声与电机表面的平均振动速度的平方成正比，由于本研究并不定量分析电机辐射的声功率(密度)，而是分析电机振动信号中的频率信息，加上电机表面上各点振动差别并不大，本研究取电机表面上振动最大的点进行分析。在电机上采集到的最大的振动速度频谱，说明在50HZ的频率下，其噪声辐射效率б(f)并不大。但是，也可发现，式(1-1)中的声功率密度(1-1)中的声功率密度W(f)的单位为功率,纵轴(噪声值)的单位为dBN。这也是频率的信息差别较大的原因之一。 为了使振动信号和噪声信号在频率特征上更统一，我们对式(1-1)进行进一步的分析。我们在测试中使用的A计权声功率是各频率下振动所辐射声功率密度的积分。 20k ,W(f)A(f)df (1,2) w,A 20式中:W-物体表面辐射的声功率:A(f)-A计权 A 2,20k|v(f)(f)s|,A(f)df 将式中(11-)代入(1-2)，可得: w,,Ac 20两边取对数可得: 20k2 10log(),10log{|v(f)A(f),(f)df}，k (1,3) |w,A20210log(),10log()，k wvAA 2222 式中计权的表面速度的均方值:()|v(f)A(f)(f)df,A,(f),|v(f)A(f),A-||vv,A 计权的速度的均方值(密度)函数曲线。 SWL,10log(/=表面辐射的声功率级 wwA, 由式(1-3)可知，振动表面辐射的声功率级(dBA)实际上是振动表面的A计权速度均方位(密度)乘以辐射效率函数后，在可听声(20—20k比)频率范围内积分的结果c为了使结果统一，需对结果取对数，再加上一个常数K c我们考查的是颠率信息，因此我们感 - 35 - 兴趣的是函数: 2|v(f)A(f),(f) | 但由于无量纲的声辐射效率函数б(f)并不确定因此我们重点考察A汁权的速度均方值密度函数: 22 (f),|v(f)A(f)|r 因它并不丢失任何频率信息G为使频率特征更明显，我们对该函数曲线采用对数坐标，其表达方式与噪声的A计权更接近:图1-9是变换后的频率曲线，我们发现其包含的频率信息比以前要丰富得多。 图1,8 空调噪声振动测试分析系统 图1,9 A计权的速度均方值密度函数 图中我们在50Hz、150Hz、250Hz三个频率的附近分别有62Hz、162HZ、262HZ三个频率，其中以频率262HZ的值为最大(注意;该图之所以与噪声频谱有较大的差别，是因为:1.该频率是某一点的振动图，2.没有考虑个频率下的声辐射效率的影响c)，这三个频率有很好的相关特性，呈等差级数排列，相差100HZ，而100HZ是电磁振动的重要特征:电磁振动有多种，一般是电源频率的谐波，对于本研究遇到的情形，则是我们较少遇到的，与电机气隙动态偏心电磁振动的频率特征有相似之处，判定是否正确，则要看62HZ、162HZ、262HZ是否符合气隙动态偏心的频率特征。其特征频率为: f=2sf (1,4) 10 式中:f=特征频率:f=电源频率，50Hz/60Hz:s=(N-n)/N，转差率:N- 10 - 36 - 同步转速，n-电机的实际转速 对于本空调电机，转速为915rPm，六极电机，同步转速为1000rpm，其特征频率为:ft,2×50×(1000—915),915,9.29hz这与测试结果刚好吻合，说明本研究中遇到的噪声问题是由气隙动态偏心电磁振动所引起，从本空调器中档转速为360rpm，其特征频率为252Hz，这也与测试到的噪声频谱完全一致。从本研究的结果发现，气隙动态偏心的特征频率为: f=2fi+2sf(i=0,1,2„.) (1,5) 100 结论: 电机的故障是引起空调室内机音质差的重要原因，要完成对电机噪声源的识别，除了按照常规的方法来识别其特征频率外，对于一些特征频率不太明显的故障，必须采用一些声学理论并配备一些相关的识别方法进行。对于本论文总结了以下的规律: ?气隙动态偏心的特征频率为: f=2fi+2sf(i=0,1,2,„) (1-6) 100 对于同一电机来讲p转速越高，其特征频率越小 ?电机负载过大(悬臂过长)会引起电机的电磁声其特征频率为 f1=2if0(i=1,2,3„) (1-7) 其振动频率有可能超过500Hz，这与‘—些文献”的介绍有出入。 4.2 噪音的解决方法 4.2.1适当降低气隙磁密控制电磁噪音 根据电机学原理可知，电机定、转子空气隙中的交变电磁力会使定转子产生振动和噪音，而且电机定子所受到的径向力与气隙磁密的平方成正比。显然电机气隙磁密的大小对惦记的振动与噪音的大小有重大影响，因此选择较低的气隙磁密的减少电机噪音的方法之一，但气隙磁密选择太低，再电机转速与输出功率不变的情况下电机体积会相对地增加。因此气隙磁密也不能选择太低，空调风扇电机一般控制在4000-6000高斯为好。 4.2.2抑制气隙磁场中的高次谐波有利于减低电磁噪音 作用于电机定转子空气隙中的气隙磁密除基波磁场外，还有一系列高次谐波磁场，高次谐波磁场的存在也是引起电磁噪音的原因之一。在单相电容电机设计中，一般可以采用转子斜一个定子齿距，定子绕组采用正玄绕组，定、转子之间保证0.04mm的同轴 2度，定、转子铁心保持有0.03kg/mm左右的片间压力，这样就可大大削弱高次谐波磁场，以致的单相电容电机电磁方案设计中高次谐波磁场可以被忽略，只对基波磁场进行 - 37 - 磁路计算和电机性能分析。 4.2.3限制电机气隙基波磁场的椭圆率 在对基波磁场进行磁路计算的过程中，由于受所选导线规格、电容规格和定子线圈匝数为整数及其他因数的影响，电机在设计中的额定运行点其基波磁场也不可能是一个圆形旋转磁场，而是一个椭圆形旋转磁场。经过分析，气隙基波椭圆率控制在,F,0.1、,,,5:时，电机的噪音值明显偏低，其它电气性能均较好，质量稳定。 4.2.4改善零部件之间的配合，选用合适的滚动轴承削弱因配合不当引起震动产生的机械噪音 4.2.4.1噪声很大一部分是通过端盖壁的颤动引起的振动噪声。因此端盖结构在钢性强度方面是否足够至关重要。国内生产的一部分小功串电机其端盖结构是仿照国外电机端 -10为国外空调风扇端盖结构。由于国内相同规格的薄钢板材盖结构设计的，例如图1 料机械强度要差于进口板材，若采用相同结构设计，其机械强度差，电机在噪声方面的性能就要差一些。如果将端盖面采用凸凹式端面结构见图1-11，则端盖强度会增加，也就降低了电机噪声 图1,10 端盖结构 图1,11凸凹式端面 一般小功率单相电容电机的基本结构如图7所示，影响电机噪声性能主要零部件之间的配合有:端盖与定子之间，端盖与轴承及轴承与转轴之间的配合。 (1)端盖与定子铁心之间的配合一般以过渡配合为好，这有利于保证定子与端盖轴承室的同轴度，防止单边磁拉力的产生，也可以避免薄壁端盖的变 - 38 - 图1,12 小型电机主要结构 形影响其尺寸精度。由于电机总装中先是将后端盖与定子装配，再装前端盖，因此后端盖应具有防止定子铁心转动的固定功能，故其配合采用较紧的过渡配合H8/K7，而前端 /JS7。 (2)小功率电盖要便于拆卸、装配和维修电机一般宜采用较松的过渡配合H8 容电机一般以选用滚动轴承为多，装配轴承时是先将轴承装到转轴上，转轴轴承位具有固定轴承的定位功能，故其配合采用较紧的过渡配合H7/K6。装配端盖时，由于滚动轴承只能承受较小的轴向力，因此其配合适宜用较松的过渡配合J7,h6，以免在装配端盖时损坏轴承造成轴承噪声，显然选择这种配合有利于保证它们之间的同轴度，防止单边磁拉力相机械噪声。 严格控制转子的动不平衡量，首先要提高转子的工艺制造水平，比如，保证冲片质量均匀一致性，提高转子冲片的尺寸精度和铁心的尺寸精度及紧密度，严格控制铸铝质量，消除断条、裂纹、气孔、缩孔、缩松现象，提高端环的尺寸精度，车转子外圆时，保证转轴轴承位与转子外圆的同轴度和尺寸精度，车转子外圆时，保证转轴轴承位与转子外圆的同轴度和尺寸精度。对于电机转速低于1500r,min的电机转子，通常可以通过控制其转子的工艺制造水平而不校动平衡，对于电机同步转速高于1500r,min的电机转子，可根据本厂工艺制造水平和电机性能要求来决定转子是否要校动平衡，一股校动平衡前需校静平衡。 - 39 - 第5章 控制单相电容电机过载能力和起动转距 提高电机性能 选择适当的气隙值，以降低电磁噪音，控制过载能力和起动转矩。 由电机学原理可知，气隙的大小与气隙磁密成反比，因此适当地增加气隙可以降低气隙磁密和电磁噪音。同时随着气隙增大，电机的漏抗会减小，有利于增加电机的过载能力和起动转矩，但实际负载对此要求高。而气隙太大，会使磁化电流增大，电机的功率因素降低这是我们不希望的。因此气隙值也不能选择太大，综合上述因素考虑气隙值取在0.35~0.45mm为宜。 选择适当的定子匝数、槽形尺寸来调整过载能力、起动转矩和其它电气性能指标。 由于电机过载能力、起动转矩要求不高，故可通过调整槽形尺寸、定子线圈匝数、转子端环尺寸来控制，使电机其它性能有所提高，如:功率因素、电机效率、电机噪音等。也即适当增加定子绕组匝数，或改进槽形和转子端环面积来控制起动转矩过大，这样可使功率因素增加，铜耗下降，提高惦记效率，降低温升。但此时会使用铜量、用铝量增加，这意味着其制造成本会增加，同时也使电机最大转矩提高，而实际负载对过载 。 能力要求不高。因此选择参数时要兼顾各种性能和技术标准 - 40 - 第6章 经济技术和可行性分析 1.该电机结构简单，不带机座，只用端盖。具有节省材料、费用低、工艺简化，有利于流水线作业的优点。 2.电机采用圆柱形鼠笼转子，这在模具结构件数及线圈制造等方面有许多优越性，成本低,工艺简单,经济合理。 3.有利于用机器嵌线，节省劳动力，提高了效率，降低了生产成本。 4.电机的性能指标等符合要求,性能指标也可以, 符合技术要求,指标要求, 在技术上是可行。 5.电机采取了多种技术来降低噪音，使其成为比较安静的空调必选电机。 .电机加强了装配，端盖及其外部材料的选择，使得其不仅外形美观，而且其噪音进一6 步降低。 以上分析YDK56-6单相电容运转异步电动机在经济技术上是可靠的，生产上是可行的。 - 41 - 结束语 随着我国国民经济和人民生活水平的不断提高，空调这一相对昂贵的家用电器越来越受到人们的青睐。面对众多的空调产品，毫无疑问，质量始终是人们购买某一商品所关注的焦点。 空调风扇电机是空调制冷糸统中一个重要部件，其性能的好坏直接影响空调整体质量水平。根据单相电容运转空调风扇电机的用户要求和实际使用工况不难发现空调风扇电机运行性能第一个特点就是要求降低噪声，以A计权声功率级的噪声值要求在41dB以下，该项指标是评价空调质量好坏的关键性能之一，直接影响产品的声誉与竞争力。第二个特点是对电机的起动转矩和过载能力要求不高因为该电机的负载是风扇空气和风道，因此要设计好单电容运转空调风扇电动机除满足用户要求和满足JB4270-86《房间空气调节器单相电容运转异步风扇电机技术通用条件》标准外，还就最大限度地利用空调风扇的上述特点，用最经济的方法设计电机。 本次设计历时17周，主要设计

型号

pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床

为YDK50-6的单相交流异步电容运转空调风扇电动机。由于第一次搞电机设计，设计经验不足，一些参数要反复估计、计算，最后才达到了比较理想的结果，各项性能指标达到了设计要求。电磁计算是本设计的重点，在计算中必须调整好主绕组串联导体数Z与槽满率、有效匝比,及I的关系，电容选择,11 与主、副相电流相位角的关系以及由于它们的变动所引起的参数如效率,和功率因数cos,等的计算、校核，这几项都必须经过反复的调整计算最后才能达到设计要求得到比较理想的结果。虽然计算很烦琐，但经过不断的计算、调整使我懂得了电机设计的基本思路与流程，受益匪浅，收获不少。 - 42 - 参考文献 [1]《小功率电动机》 陈水佼，汤宗武编 [2]《空调工程与设备》 陈维刚著 [3]《单相异步电动机原理与设计》 李德成编 [4]《电机学》 李发海著 [5]《新型空调器结构与维修技术》 方贵银编著 [6]《单相异步电动机及其应用》 孙云鹏编。 [7]《单相电机原理与设计》 清华大学出版社 [8]《小功率电机原理、设计应用》 陈湘坤、陆祺泰著 [9]《单想异步电机的原理和设计》 西安交通大学 [10]《电机电器技术》1998年第四期 [11]《微电机》1999年第六期 [12]《电机设计》 戴受远编 [13]《家用电器电动机的结构与检修》 周德鳞编著 [14]《异步电动机近年来发展趋势》 上海电机厂 1978 [15]《家用电动机与控制技术》.李乃夫主编.福建科学技术出版社 [16] The discussion us the refrigeration in compressor design Mir John 1996 - 43 - 致 谢 这激情四射的青春的四年就仿佛是坐在一辆过山车上，忽上忽下的，即有难忘的乐事，也有痛不欲生的那种感觉，人就是这样，没有快乐和痛苦，谁都无法长大，有道是:少年不知愁滋味大学给了一个让我快速成长的好地方，他让我吸取，让我沐浴春风，更要我发挥我的所能，尽可能的思考，洗去我身上的浮燥，急于求成，没有恒心。 大学也许我并没有做出惊天地泣鬼神的事来，但是我的每一步都有着他自己的足迹，不急也不缓，不是很有力量，但是每一步都刻在我的记忆里，直到我的肉体消失为止。老师不是大学里的主宰，他们只是园丁，能给我们修剪，施肥，除草。但是他们不能为我们遮阳御寒，不能为我们抵抗风沙。 因为我们只有自强不息才能茁壮成长，才能长成参天大树，才能成就我们心中的理想。 古人经常教导我们:师傅领进门，修行在自身。可见老师的重要。没有他们我们就像是无头鸟，不知所去，也不知所从。永远都飞不出那一小方地。成为井底之蛙，如果要把老师的作用用什么来表达的话。那么最适当的就是:你是黑夜里的熊熊大火，指引着我们前进的方向，让我们能够走向世界;你是春天里那和煦的春风，让我们迎风茁壮的成长;你是冬天里的一把火，深深的温暖了我们的心;你是蜡烛，点燃了你自己，却照耀了我们的前程;你 是一头孜孜不倦的牛，吃进的是草，挤出来的是奶;你不是神，但是你有着点石成金的能力;你不是良医,但是你有着妙手回春手法;你不是伯乐,但是你总能发现千里马; 你总是付出,不求回报,你是世界最无私的人.愿你青春永在,活力无限,好人有好报. - 44 -