电机设计论文
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电机设计论文范文第1篇
一、变频器运行时对变频电机工作的影响
在变频电机调速控制系统中，采用电力电子变压变频器作为供电电源，供电系统中电压除基波外不可避免含有高次谐波分量，对外表现为非正弦性，谐波对电机的影响主要体现在磁路中的谐波磁势和电路中的谐波电流上，不同振幅和频率的电流和磁通谐波将引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜(铝)耗。这些损耗都会使电动机效率和功率因数降低。同时，这些损耗绝大部分转变成热能，引起电机附加发热，导致变频电机温升的增加。如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%～20%。同时这些谐波磁动势与转子谐波电流合成又产生恒定的谐波电磁转矩和振动的谐波电磁转矩，恒定谐波电磁转矩的影响可以忽略，振动谐波电磁转矩会使电动机发出的转矩产生脉动，从而造成电机转速(主要是低速时)的振荡，甚至引起系统的不稳定。谐波电流还增加了电机峰值电流，在一定的换流能力下，谐波电流降低了逆变器的负载能力。对于变频电机，如何在设计过程中采取合理措施避免或减小应用变频器所带来的影响，以求得系统最佳经济技术效果，是本文讨论的重点。
二、变频电机设计特点
对于变频电机，其设计必须与逆变器、机械传动装置相匹配共同满足传动系统的机械特性，如何从调速系统的总体性能指标出发，求得电机与逆变器的最佳配合，是变频电机设计的特点。设计理论依据交流电机设计理论，供电电源的非正弦以及全调速频域内达到满意的综合品质因数是变频电机设计中需要着重注意的两个问题，设计中参数的选取应做特别的考虑。与传统异步电机相比，一般变频电机设计有如下一些特点：
1.用于变频调速的异步电动机要求其工作频率在一定范围内可调，所以设计电机时不能仅仅考虑某单一频率下的运行特性，而要求电机在较宽的频率范围内工作时均有较好的运行性能。如目前大多调速异步电动机的工作频率在5Hz~100Hz内可调，设计时要全面考虑。
2.变频电机在低速时降低供电频率，可以把最大转矩调到起动点，获得很好的起动特性，因而在设计变频电机时不需要对起动性能作特别的考虑，转子槽不必设计为深槽，从而可以重点进行其它方面的优化设计。
3.变频电机通过调节电压和频率，在每一个运行点都可以有多种运行方式，对应多种不同的转差频率，因而总能找到最佳的转差频率，使电机的效率或功率因数在很宽的调速范围内都很高。因而，变频电机的功率因数和效率可以设计得更高，功率密度得以进一步提高。现有数据表明：在额定工作点，逆变器供电下的异步电机效率比普通电机高2%~3%，功率因数高10%~20%。
4.变频电机采用变频装置供电，输入电流中含有较多的高次谐波，产生电机局部放电和空间电荷，增大了介质损耗发热和电磁振动力，加速了绝缘材料的老化，所以应加强电机绝缘和提高整体机械强度，变频电机的绝缘强度一般要达到F级以上。
5.变频供电时产生的轴电压和轴电流会使电机轴承失效，缩短轴承使用寿命，必须在设计上要加以考虑。对较小的轴电流，可以适当增大电机气隙和选用专用脂；另外，增加轴承的电气绝缘或者将电机轴通过电刷接地，可以有效解决轴承损坏问题；对过高轴电压，应设法隔断轴电流的回路，如采用陶瓷滚子轴承或实现轴承室绝缘。同时，在逆变器输出端增加滤波环节，降低脉冲电压dU/dt也是一种有效的方法。
三、电磁设计
在普通异步电动机设计基础之上，为进一步提高变频调速电机的性能，对变频调速异步电动机的设计参数也要进行更加细致的考虑。满足高性能要求时的变频电机设计参数的变化与设计目标之间的关系。在设计参数和性能要求之间还必须折衷选择。电磁设计时不能仅限于计算某一个工作状态，电磁参数的选取应使每个频率点的转矩参数满足额定参数要求，最大发热因数满足温升限值，最高磁参数满足材料性能要求，最高频率点满足转矩倍数要求，额定点效率、功率因数满足额定要求。由于谐波磁势是由谐波电流产生的，为减小变频器输出谐波对异步电动机工作的影响，总之是限制谐波电流在一定范围内。
四、绝缘设计
电机运行于逆变电源供电环境，其绝缘系统比正弦电压和电流供电时承受更高的介电强度。与正弦电压相比，变频电机绕组线圈上的电应力有两个不同点：一是电压在线圈上分布不均匀，在电机定子绕组的首端几匝上承担了约80%过电压幅值，绕组首匝处承受的匝间电压超过平均匝间电压10倍以上。这是变频电机通常发生绕组局部绝缘击穿，特别是绕组首匝附近的匝间绝缘击穿的原因。二是电压(形状、极性、电压幅值)在匝间绝缘上的性质有很大的差异，因此产生了过早的老化或破坏。变频电机绝缘损坏是局部放电、介质损耗发热、空间电荷感应、电磁激振和机械振动等多种因素共同作用的结果。变频电机从绝缘方面看应具有以下几个特点：(1)良好的耐冲击电压性能；(2)良好的耐局部放电性能；(3)良好的耐热、
耐老化性能。
五、结构设计
在结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，一般应注意以下问题：
1.普通电机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的振动和噪声变得更加复杂。在设计时要充分考虑电动机构件及整体的刚度，尽力提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象。
2.电机冷却方式：变频电机一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动，使其在低速时保持足够的散热风量。
3.对恒功率变频电机，当转速超过3000r/min时，应采用耐高温的特殊脂，以补偿轴承的温度升高。
4.变频电机承受较大的冲击和脉振，电机在组装后轴承要留有一定轴向窜动量和径向间隙，即选用较大游隙的轴承。
5.对于最大转速较高的变频电机，可在端环外侧增加非磁性护环，以增加强度和刚度。
6.为配合变频调速系统进行转速闭环控制和提高控制精度，在电机内部应考虑装设非接触式转速检测器，一般选用增量型光电编码器。
7.调速系统对传动装置加速度有较高要求时，电机的转动惯量应较小，应设计成长径比较大的结构。
六、结论
与普通异步电动机不同，变频调速异步电动机采用变频器供电，其运行性能与电机本体和调速系统的设计都密切相关。这一方面使变频调速电机的设计要同时兼顾电机本体和调速系统；另一方面也使得变频调速异步电动机的设计变得灵活，但同时也增加了高性能变频调速系统设计的复杂程度。只有结合变频器和一定的控制策略，从整体上进行电机的设计和优化，才能获得最理想的运行性能。
参考文献：
[1]ANDRZEJM.TRZYNADLOWSKI著，李鹤轩，李扬译.异步电动机的控制.北京：机械工业出版社，2003.
[2]陈伯时，陈敏逊.交流调速系统(第2版).北京：机械工业出版社，2005.
电机设计论文范文第2篇
首先，要将水电站机电设备维护检修管理工作独立设置于水电站的各项管理工作中，提升水电站全体职工对于机电设备维护与检修工作的重视。同时，开展全方位的机电设备检查工作，重点检查各种机电设备的质量、使用年限、型号、数量等，设定出必要的维修细节要求，如故障维修、改良维修、定期维修、预防维修等，以便水电站机电设备管理人员能够实行。其次，要组织专业人员对水电站机电设备的具体运行情况进行检测，并做好设备的故障判断、注意事项、使用方法等。为了确保机电设备能够随时按照调度要求投入运行，水电站在设备检修维护期间，应该制定了合理的施工方案及制度，做到了每个检修项目不过夜。在检修现场，职工抓紧每分每秒的时间全心全力投入检修之中；水电站的领导和职能部门的同志也应该坚守在现场，进行工作指导和技术协调，与职工同甘共苦。
2实施创建“放心设备”活动
实施创建“放心设备”活动实际上就是将水电站机电设备由原来的“全面铺开的维修方式”改变为“重点维修”，每个水电站都要建立《放心设备台账》。每合格一件“放心设备”，车间奖励工区部分奖金，这样能够极大调动工区创建放心设备台账的积极性。
3加强水电站机电设备的技术更新
随着水电站的运行要求越来越高，对于机电设备的要求也日益增加，一些机电设备由于运行时间较长、机组能力低下、性能不足、设备老化等原因而诱发出现设备故障问题。所以，加强水电站机电设备的技术更新就显得尤为重要。一方面，水电站管理人员应该将保证水电站经济效益与机电设备的技术优化更新联系起来，多选用技术较先进、易于维修操作、性价较高的新型机电设备来替换老旧设备，全面优化机电设备的整体性能。另一方面，水电站管理人员应该务必要掌握关键性设备，优先采用高性能的部件来更换原有的部件，或者局部优化设备性能，或者适当调整那些位置设定不利、搭配不当的设备，以此来确保水电站机电设备顺利运行。
4采用先进维修理念，做好设备维修管理
在使用水电站机电设备的过程中，由于施工作业条件恶劣、工作负荷大，很容易会让水电站机电设备各部件出现断裂、磨损、老化、变形等现象，也会让水电站机电设备出现利用率降低、经济性变差、机械动力不足等问题，甚至还有可能会让水电站机电设备完全丧失作业能力，由此可见，采用先进维修理念来做好设备维修管理是极为重要的。水电站机电设备维护通常可以分为两大类，分别是预防性维修和故障维修。故障维修是指在出现了故障之后再开展的一种完善措施和补救措施，属于典型的被动维护,它会严重影响到施工进度。而预防性维修则不然，它属于一种主动维护,是在还没有出现故障之前就开展的定期维修措施、定时维修措施。值得注意的是，预防性维修会对维修间隔的设定有较高的要求，若维修间隔设定过长或者过短，那么就会造成维修不足或者维修过度，会大幅度降低水电站机电设备的可用性。针对这种情况，在整个水电站机电设备维护检修管理过程之中，都会始终贯穿着先进的经济思想和维修技术，以科学管理为指导、以动态管理为主导、以经济性为原则，最大限度地让设备维修率降低，尽量做到维修费用的高产出、低投入。此外，还应该逐步建立起以可靠性为中心的维修体系（RCM体系），RCM体系是由欧美发达国家研制出来的一种先进的维修体系，以设备状态为基准强调要早期治疗、早期诊断设备的异常工况，用最低的维修费用来获得最高的设备可利用率，随着先进管理思想的逐步引入，以及水电站机电设备维护检修管理工作量日益加大，我国推行以可靠性为中心的维修体系是极为必要的，逐级建立起公司RCM维修中心、项目部RCM维修中心、合作单位RCM维修中心。
5结束语
电机设计论文范文第3篇
进入21世纪以来,我国酒店的设计因经济环境、客源结构、管理制度等的转变而发生着较大的变化,呈现了动态化、可持续的发展趋势。主要反映在以下几方面:
(一)设计理念的变化
酒店社会形象由注重标志性而趋向社会服务性,其空间组织由封闭型趋向开放型,服务项目由综合性趋向特色与个性。装修风格由单一趋向多元化,由只注重社会效益趋向更注重经济效益。
(二)服务项目的变化
1.客房
作为酒店主要服务项目之一的客房,其类别由过去双人标准型客房为主趋向由含有单床间,双床间、灵活的三床间、商务套房等多元型客房组成,客房平面形状,面积大小也更趋多样化。
2.餐饮空间
餐饮空间是酒店的重要组成部分,也是酒店变化最大的项目。过去酒店餐饮主要以住店客人为主,并较多的考虑“涉外”因素,普遍要求咖啡厅、正式西餐厅,封闭式酒吧等设置,因此,脱离了中国日益开放的国情,影响酒店餐饮经济效益。
(三)服务功能的变化
星级酒店已脱离过去仅仅“涉外”的封闭状态,而面向全社会,其服务功能呈社会化、大众化的趋向,酒店餐饮、通讯录健休闲、娱乐购物等都有市民参加,市民的婚庆、高考、会友等光顾酒店客房也是常事,而酒店客人也常依托社会设施进行多样化消费,使之得以更好地生存和发展。
另外,由于酒店客源结构的变化,不同客源需求不同层次的市场,要求市场定位和分工更加细化,使其服务功能更加专业化,服务功能多层次化。
二、星级酒店设计的基本理念
(一)人性化的设计准则是星级酒店设计的主要方向
酒店是当地社会和商业人士聚集的场所,表现地位,显示财富。在大量高档材料的堆砌之下,装修的豪华掩盖了对消费者身心的关注与呵护。随着社会的和谐发展,这种浮躁逐渐被人性化的设计理念所代替,并势必成为星级酒店动态化设计的主要方向。因此,酒店设计应为“舒适性设计”,满足客人的精神追求,营造更为温馨的环境氛围,满足人们求新、求异、求变的本性;摈弃繁琐奢华、彰显财富的设计手法,体现文化内涵,以更亲近自然的设计语汇体现设计文化,反映创新意识。
(二)体现生态价值观是酒店动态化设计的技术准则
酒店设计认真实行绿色设计的原则。对生态系统和生物圈内不可再生资源建立循环资源系统,积极利用再生资源,充分利用自然光、太阳能,积极组织被动式的自然通风,节约能源,加强天然资源的利用和保护,积极开发和使用真正环保型的装饰材料。
(三)追求全新的时代气息是酒店设计的生命力
概念是设计的原动力。时尚的设计则反映出时代气息。
随着科技的进步,新材料、新技术、的层出不穷,为设计行业追求全新的时代气息提供了取之不尽的语汇;木材、石材等天然材料继续运用反映着人类追寻渊源,亲近自然的情怀,金属和玻璃等富有时代特点的新材料,给人们带来全新的时代情趣,也传递着豪华、稳定、气派、永恒。当今信息时代的到来,改善着全人类的生活模式,而酒店设计中智能技术的应用,提高了室内环境的整体品质。
(四)寻求地域文化与国际审美情趣的有机结合是酒店设计的文化取向
酒店设计既是一项建筑活动,又以酒店形象反映一种文化气量。由于其存在于某一地域环境之中,主要服务于某一人类群体而呈现其地域性。设计中容入地域文化,追求个性化理念,彰显独特风格是做好酒店动态化设计的一个重要方向。高星级酒店作为一个开放性的服务空间,在面向世界的社会环境中,建筑文化的外来元素逐渐渗透于传统文化内涵之中,并与其重新整合形成相对统一的国际审情趣;高星级酒店室内设计是最能反映和代表当地潮流的一个领域,也成为时尚性的重要载体。
三、星级酒店设计的技术措施
(一)将星级酒店融入城市聚居的大环境
建筑学科涵盖了城乡规划、建筑设计、景观环境规划、室内设计等诸方面,是研究人类聚居环境的综合性学科。星级旅游酒店的动态设计需要建筑设计与室内设计相结合,更需要立足于建筑学科进行分析与综合相结合。要做好酒店的动态设计,需在更为宏观的角度上去深入了解酒店所在城市的聚居总体环境,去研究酒店在这总体环境中的地位和作用及将来发展趋向,这是做好的酒店动态设计的关键。
(二)在星级酒店设计中引入“城市广场”的理念
追溯人类城市建设发展史,“城市广场”起着不可低估的作用。当今开放的社会大环境,使功能综合,设施齐全的酒店越来越成为城市生活的组成部分,酒店客人消费的多元化依托于社会环境的支撑,而酒店经营者也希望借助社会消费来提升酒店的社会效益和经济效益。在酒店设计的空间安排与人流组织上引入“城市广场”的理念;在保证酒店客人活动相对独立的同时,公共活动空间向社会开放,组口血未干社会人流便捷地到达各个服务项目。另外酒店作业城市广场,应注重与城市大环境的“衔接点”与“绵延带”的处理。酒店的各种动线的出入口即是与城市环境的“衔接点”,而人们视觉上,心理上与城市空间的交流面即是“绵延带”。
(三)组织“可持续发展”星级酒店的空间构架
星级酒店作为一栋(组)建筑,在其物质生命周期中会发展、变化、其服务项目会有增减,服务内容也会有调整,各个装修周期中装修风格流派纷呈,作为星级酒店动态设计,必须组织“可持续发展”的空间构架。首先以交通流线为脉络,动线即客流、物流、服务人员交通流线要分明且流畅;其次各功能空间按其内容和服务对象,组织各功能分区成为单元,要分区明确,布置合理。
电机设计论文范文第4篇
电动机安装形式为IMB3。电动机冷却风路采用经济实用半管道出风。转子铁心两端不带冷却风扇。为了确保电动机性能的准确性，设计电磁方案时尽量使气隙磁场分布接近合理化，性能指标达到最高，定、转子均采用新系列通用冷轧硅钢片设计。电动机轴承均采用滚动轴承，电动机结构示意图。圆柱滚子轴承只用于承受径向载荷，且承载能力强，使用中对同轴度要求高，在滚子轴承中极限转速较高。允许外圈与内圈轴线偏斜度较小(2''''～4'''')，故只能用于刚性较大的轴上，并要求支撑座孔很好地对称。此次设计中，对大轴及相关零部件的加工质量有严格的要求，特别是轴承档的全跳不得超过0．025mm。深沟球轴承主要用于承受径向载荷，但当增大轴承径向游隙时，具有一定的角接触球轴承的性能，可以承受径向、轴向联合载荷。在转速较高又不宜采用推力球轴承时，也可用来承受纯轴向载荷。深沟球轴承装在轴上后，在轴承的轴向游隙范围内，可限制轴或外壳两个方向的轴向位移，因此可在双向作轴向定位。此外，该类轴承还具有一定的调心能力，当相对于外壳孔倾斜2''''～10''''时，仍能正常工作，但对轴承寿命有一定的影响。与尺寸相同的其他类型轴承比较，此类轴承摩擦因数小、极限转速高、噪声低，且结构简单，使用方便。外圈带止动槽的可简化轴向定位，缩小轴向尺寸。综合两种轴承的性能特点，在该同步电动机的结构设计时轴伸端采用深沟球轴承6244M/C3和圆柱滚子轴承NU244M/C3相结合，非轴伸端用一件圆柱滚子轴承NU244M/C3，这种轴承组合在力求成本最低的情况下，充分利用了各个轴承的优势，满足电动机的设计要求。
2电动机重点结构设计
2．1轴承
传统的同步电动机结构是采用座式滑动轴承，电动机机座与端罩及轴承同装在一个底板上，两轴承中心的轴向距离为2000mm(图3)。而采用端盖滑动轴承后两轴承中心的轴向距离压缩为1770mm。通过本次改进，采用滚动轴承后的两轴承中心的轴向距离压缩到了1297mm。
2．2集电环
对用户要求集电环防护等级为IP23的同步机，原来设计的集电环为下端采用支架承托和上端用螺杆拉紧联合固定形式(到机座端面距离为850mm)。在本电动机设计时改变大型同步机集电环的支撑形式，在电动机端盖上加工止口，并设计了高度为100mm的连接环，实行过渡连接(集电环端面到机座端面距离为650)。由于连接环的高度有限，原用轴承测温元件WZP－280体积大，考虑到安装特别困难，设计时改用体积小，经济实惠的端面热电阻WZPM－201来检测轴承温度。改进集电环连接形式后，安装方便，电动机结构因此而更加紧凑。
2．3连接环
设计连接环时，在保证连接环与轴承外盖不干涉的情况下，考虑用户给轴承加脂以及排脂时的空间、方便安装轴承测温和把合螺丝，所以连接环的圆周设计为辐射筋、周边为敞开的形式。
3结语
电机设计论文范文第5篇
随着科学技术的发展，人们不断把目光投向中小型水电综合自动化的实现，这一新课题已得到广泛的研究，小水电的综合自动化经过多年的研究和实践，它们的可靠性、灵活性、快速性已得到一致的认可。我国的中小型水电厂大多分布在山区，容量小，设备简单，所以对它实现自动化已成为必然的要求。但是，目前我国的小水电自动化技术尚未完善，它们的计算机监控多沿用大型水电站的控制模式，设备复杂，软件也相应复杂，因此本文介绍了一种新的实现中小型水轮发电机组综合自动化的设计。
2硬件设计
图1为此次设计的硬件结构框图：
此次设计分上位机和下位机两部分，用一台计算机模拟上位机，两片单片机模拟下位机。用做从片，B片做主片。主要承担对模拟量、开关量、V／F量的采集和处理，而B片则用来进行通信。B比A多了一个IBM－PC机通信的功能。
1）数据采集电路首先对V／F的数据进行采集，V／F量从20针的JP3的8针输入，这8针又接在CD4051的X7－X0上，由A、B、C的输入决定哪一路的V／F量送给CPU8031的T0。开关量的采集，开关量是由26针JP1的前24针引入，经过3片74LS244将数据放在数据总线上，由可编程译码器GAL承担选择74LS373芯片，进行开关量采集。模拟量采集，通过P1．4、P1．7置位使AD7506、CD4051、AD574开始工作，JP2上的16个模拟量经过十六选一开关，JP3的8个模拟量经过八选一开关，接于12位A／D转换器。
2）单片机系统包含单片机80C31、外部存储器的扩展电路等。单片机80C31是核心部分，完成单片机之间、下位机与上位机之间的数据的传输及命令的传送等功能。
3）其它电路看门狗电路由74LS393、7406等组成，在单片机异常时，可对单片机80C31进行复位。时钟采用晶振频率为6MHz。采用RS－232C接口来实现PC机与下位机之间的通讯。
