电机方案优化一例
操作说明:首先输入原有的设计方案,打一遍[电磁设计计算单],相关指标自动输入到[自动设计与优化计算]界面,点电机方案优化框中的[开始设计]按钮即可,直到得到的合格方案很少,则为最优之结果。
下面是软件自动优化的结果对比.此例并非最佳设计，仅作为软件操作方法说明之用，绕组铜重节约18克(比原方案节省用铜6.1%)，转子铝重节约6克(比原方案节省用铝11%)，成本降低约1.05元/台.所有性能均达到或优于原设计方案。实际上将此方案进一步调整设计成异形槽,绕组铜重还可以降低25克左右.
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[原有的设计方案]
一、电机额定数据
电机型号：原有的设计方案
电机类型：YY式电容运转电机
额定电压(V)：220
电源频率(Hz)： 50
电机极数p=4
额定指标:转速r/min1090
规定效率(%)：50
规定功率因数：.85
绝缘等级：B级绝缘
冷却方式：闭式风冷
二、定子冲片数据
定子外径：8.8厘米(cm)
定子内径：5.05厘米(cm)
定子槽数：16
定子槽形：平底槽
hs0=.08厘米(cm)
hs1=.05厘米(cm)
hs2=1.005厘米(cm)
b01=.24厘米(cm)
bs1=.66厘米(cm)
bs2=.96厘米(cm)
rs=0厘米(cm)
定子齿宽：.4141703厘米(cm)
定子齿长：1.055厘米(cm)
定子轭高：.7400001厘米(cm)
定子轭长：3.165155厘米(cm)
定子槽面积：65.21181平方毫米(mm^2)
三、转子冲片数据
毛坯外径：5.05厘米(cm)
转子内径：1厘米(cm)
转子槽数：22
转子槽形：梨形槽
hr0=.22厘米(cm)
hr1=0厘米(cm)
hr2=.76厘米(cm)
hr3=0厘米(cm)
b02=.05厘米(cm)
br1=.32厘米(cm)
br2=0厘米(cm)
br3=0厘米(cm)
br4=0厘米(cm)
r1=.16厘米(cm)
r2=.06厘米(cm)
转子齿宽：.3269362厘米(cm)
转子齿长：.8866667厘米(cm)
转子轭高：.9800001厘米(cm)
转子轭长：.7775442厘米(cm)
槽面积：.2130672平方厘米(cm^2)
四、转子端环数据
端环外径：4.9厘米(cm)
端环内径：3厘米(cm)
端环厚度：.3厘米(cm)
上部宽度：.9厘米(cm)
转子电阻系数：1
斜槽宽度：1个转子齿距
导体材料：铸铝
电阻率(10Ω*Km)：4.34
导体价格(元/kg)：22
导体密度(g/cm)：2.7
端环中径：3.95厘米(cm)
端环截面积：.2775平方厘米(cm^2)
斜槽宽度：.7139984厘米(cm)
五、结构与材料数据
气隙宽度 g=.025厘米(cm)
定转子叠厚L=2.8厘米(cm)
铁芯叠压系数kfe=.95
铁芯密度(g/cm)7.8
铁芯价格(元/kg)5.5
50Hz磁化曲线文件名: DR510-50.B_H
50Hz损耗曲线文件名: DR510-50.Pfe
不输出50Hz磁化曲线数据点
不输出50Hz损耗曲线数据点
按铜漆包圆线线径系列进行计算
电阻率(10Ω*Km) 2.17
价格(元/kg) 50
密度(g/cm) 8.9
槽锲厚度(mm) 1.5
槽纸厚度(mm) .2
定子铁损系数2
转子铁损系数1.5
空载机械损耗(W)2.1
附加损耗系数:1
极距3.966261厘米(cm)
定子齿距.9915652厘米(cm)
转子齿距.7139984厘米(cm)
转子齿距.7139984厘米(cm)
气隙有效宽度3.202228E-02厘米(cm)
铁芯有效长度2.66厘米(cm)
六、绕组数据与槽满率
基本型式
绕组种类： 两绕组正交
相间夹角： 90
主相数据
主线绕组型式： 第一类绕组
主线并联支路数： 1
主线并绕根数： 1
主线直径(mm) .25
槽1-4匝数为510
槽2-3匝数为0
槽3-2匝数为0
槽4-1匝数为0
槽5-0匝数为0
主绕组每极串联总匝数： 510
每极有效串联总匝数： 471.1786
主绕组系数： .9238795
75℃时绕组电阻：149.0691
20℃时绕组电阻：122.6213
付相数据
运转电容： 3.5
付线绕组型式： 第一类绕组
(与主绕组型式一致)
付线并联支路数： 1
付线并绕根数： 1
付线直径(mm) .25
槽3-6匝数为510
槽4-5匝数为0
槽5-4匝数为0
槽6-3匝数为0
槽7-2匝数为0
付绕组每极串联总匝数： 510
每极有效串联总匝数： 471.1786
付绕组系数： .9238795
主付线匝比： 1
75℃时绕组电阻：149.0691
20℃时绕组电阻：122.6213
中间绕组
主相位 抽头匝比
付相位 抽头匝比
槽满率
第1槽：70.38602
第2槽：70.38602
(以主线大圈开始为第1槽,其余依此类推。)
七、重量与成本
主绕组铜重(kg)：.1473186
付绕组铜重(kg)：.1473186
绕组总线重(kg)：.2946372
转子铝重(kg)：5.403267E-02
铁芯毛重(kg)：1.729946
定子净重(kg)：.5338234
转子净重(kg)：.2587977
铁芯废料(kg)：.9373254
有效材料净重(kg)：.8466538
绕组成本(元)：14.73186
转子铝成本(元)：1.188719
铁芯成本(元)：9.514706
设计总成本(元)：25.43528
八、空载磁路与参数计算
电势系数ke=.8318035
每极磁通量43478.15
定子齿磁密(Gs) 15497.81
定子轭磁密(Gs) 11044.03
转子齿磁密(Gs) 10761.53
转子轭磁密(Gs) 6285.266
气隙磁密(Gs) 4879.475
每极总磁势(A) 162.0713
定子计算电阻(Ω) 149.0691
定子电抗(Ω) 79.11142
转子归算电阻(Ω) 143.8114
转子电抗(Ω) 83.27518
九、空载点性能
计算电压(V) 220
计算频率(Hz) 50
输入电流(A) .272179
输入功率(W) 59.71031
输出功率(W) -4.033571E-02
输出扭矩(Nm) -2.591745E-04
转速(r/min) 1486.125
效率(%) -6.755234E-02
功率因素 .9971764
主相电流(A) .2765907
主相电流角(°) 70.0224573331888
付相电流(A) .4458417
付相电流角(°) 38.9684797622543
主线电密(A/mm^2) 5.63466
付线电密(A/mm^2) 9.082612
导条电流(A) 8.659458
端环电流(A) 15.16015
导条电密(A/mm^2) .406419
端环电密(A/mm^2) .5463117
热负荷 1442.179
电容端电压 405.4738
磁场圆度(长轴/短轴) -4.082507
长轴与主绕组轴线夹角(°) 12.43382
(机械角度,正值表示沿转向超前主绕组轴线)
主绕组铜耗(W) 11.4041461014266
付绕组铜耗(W) 29.631176019388
电容损耗(W) 3.03489522904216
转子铝耗(W) 8.567153
铁损耗(W) 5.040107
机械损耗(W) 2.080575
总损耗(W) 59.75064
十、额定点性能
计算电压(V) 220
计算频率(Hz) 50
输入电流(A) .5727879
输入功率(W) 125.9591
输出功率(W) 55.31552
输出扭矩(Nm) .4845944
转速(r/min) 1090
效率(%) 43.91546
功率因素 .9995694
主相电流(A) .4170378
主相电流角(°) -35.494915342858
付相电流(A) .3105779
付相电流角(°) 46.5138990213941
主线电密(A/mm^2) 8.495823
付线电密(A/mm^2) 6.327042
导条电流(A) 19.03894
端环电流(A) 33.33155
导条电密(A/mm^2) .8935647
端环电密(A/mm^2) 1.201137
热负荷 1416.518
电容端电压 282.4572
磁场圆度(长轴/短轴) 1.386984
长轴与主绕组轴线夹角(°) 10.19845
(机械角度,正值表示沿转向超前主绕组轴线)
主绕组铜耗(W) 25.9261640778929
付绕组铜耗(W) 14.3790004069197
电容损耗(W) 1.47273127819167
转子铝耗(W) 22.51844
铁损耗(W) 5.040107
机械损耗(W) 1.526
总损耗(W) 70.64357
十一、最大转矩点性能
计算电压(V) 220
计算频率(Hz) 50
输入电流(A) .5550782
输入功率(W) 122.1032
输出功率(W) 56.6682
输出扭矩(Nm) .4785535
转速(r/min) 1130.751
效率(%) 46.41006
功率因素 .9998857
主相电流(A) .3903314
主相电流角(°) -36.8616805920072
付相电流(A) .3176425
付相电流角(°) 45.2953966885584
主线电密(A/mm^2) 7.951766
付线电密(A/mm^2) 6.47096
导条电流(A) 18.18576
端环电流(A) 31.83789
导条电密(A/mm^2) .8535222
端环电密(A/mm^2) 1.147311
热负荷 1326.807
电容端电压 288.8821
磁场圆度(长轴/短轴) 1.281671
长轴与主绕组轴线夹角(°) 10.62331
(机械角度,正值表示沿转向超前主绕组轴线)
主绕组铜耗(W) 22.711955767848
付绕组铜耗(W) 15.0405859133766
电容损耗(W) 1.54049243272148
转子铝耗(W) 19.71598
铁损耗(W) 5.040107
机械损耗(W) 1.583051
总损耗(W) 65.43505
十二、堵转点性能
计算电压(V) 220
计算频率(Hz) 50
输入电流(A) .7193703
输入功率(W) 155.909
输出功率(W) 4.07575E-05
输出扭矩(Nm) .256062
转速(r/min) 1.519918E-03
效率(%) 2.614185E-05
功率因素 .9851354
主相电流(A) .7057446
主相电流角(°) -33.0131558626501
付相电流(A) .2785974
付相电流角(°) 69.4908842006542
主线电密(A/mm^2) 14.37731
付线电密(A/mm^2) 5.67554
导条电流(A) 25.15688
端环电流(A) 44.04227
导条电密(A/mm^2) 1.180702
端环电密(A/mm^2) 1.587108
热负荷 3016.054
电容端电压 253.3723
磁场圆度(长轴/短轴) 2.616979
长轴与主绕组轴线夹角(°) 5.299801
(机械角度,正值表示沿转向超前主绕组轴线)
主绕组铜耗(W) 74.2476434298831
付绕组铜耗(W) 11.5702216811338
电容损耗(W) 1.18504950853309
转子铝耗(W) 64.66666
铁损耗(W) 5.040107
机械损耗(W) 2.127886E-06
总损耗(W) 155.9089
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[优化的设计方案]
一、电机额定数据
电机型号：优化的设计方案
电机类型：YY式电容运转电机
额定电压(V)：220
电源频率(Hz)： 50
电机极数p=4
额定指标:转速r/min1090
规定效率(%)：50
规定功率因数：.85
绝缘等级：B级绝缘
冷却方式：闭式风冷
二、定子冲片数据
定子外径：8.8厘米(cm)
定子内径：5.05厘米(cm)
定子槽数：16
定子槽形：平底槽
hs0=.063厘米(cm)
hs1=.083厘米(cm)
hs2=1.018厘米(cm)
b01=.24厘米(cm)
bs1=.504厘米(cm)
bs2=.903厘米(cm)
rs=0厘米(cm)
定子齿宽：.5451552厘米(cm)
定子齿长：1.101厘米(cm)
定子轭高：.7109999厘米(cm)
定子轭长：3.176543厘米(cm)
定子槽面积：58.71767平方毫米(mm^2)
三、转子冲片数据
毛坯外径：5.05厘米(cm)
转子内径：1厘米(cm)
转子槽数：22
转子槽形：梨形槽
hr0=.212厘米(cm)
hr1=0厘米(cm)
hr2=.547厘米(cm)
hr3=0厘米(cm)
b02=.05厘米(cm)
br1=.312厘米(cm)
br2=0厘米(cm)
br3=0厘米(cm)
br4=0厘米(cm)
r1=.156厘米(cm)
r2=.078厘米(cm)
转子齿宽：.3484427厘米(cm)
转子齿长：.677厘米(cm)
转子轭高：1.189厘米(cm)
转子轭长：.8596184厘米(cm)
槽面积：.1757816平方厘米(cm^2)
四、转子端环数据
端环外径：4.9厘米(cm)
端环内径：3厘米(cm)
端环厚度：.3厘米(cm)
上部宽度：.9厘米(cm)
转子电阻系数：1
斜槽宽度：1个转子齿距
导体材料：铸铝
电阻率(10Ω*Km)：4.34
导体价格(元/kg)：22
导体密度(g/cm)：2.7
端环中径：3.95厘米(cm)
端环截面积：.2775平方厘米(cm^2)
斜槽宽度：.7139984厘米(cm)
五、结构与材料数据
气隙宽度 g=.025厘米(cm)
定转子叠厚L=2.8厘米(cm)
铁芯叠压系数kfe=.95
铁芯密度(g/cm)7.8
铁芯价格(元/kg)5.5
50Hz磁化曲线文件名: DR510-50.B_H
50Hz损耗曲线文件名: DR510-50.Pfe
不输出50Hz磁化曲线数据点
不输出50Hz损耗曲线数据点
按铜漆包圆线线径系列进行计算
电阻率(10Ω*Km) 2.17
价格(元/kg) 50
密度(g/cm) 8.9
槽锲厚度(mm) 1.5
槽纸厚度(mm) .2
定子铁损系数2
转子铁损系数1.5
空载机械损耗(W)2.1
附加损耗系数:1
极距3.966261厘米(cm)
定子齿距.9915652厘米(cm)
转子齿距.7139984厘米(cm)
转子齿距.7139984厘米(cm)
气隙有效宽度3.202228E-02厘米(cm)
铁芯有效长度2.66厘米(cm)
六、绕组数据与槽满率
基本型式
绕组种类： 两绕组正交
相间夹角： 90
主相数据
主线绕组型式： 第一类绕组
主线并联支路数： 1
主线并绕根数： 1
主线直径(mm) .25
槽1-4匝数为477
槽2-3匝数为0
槽3-2匝数为0
槽4-1匝数为0
槽5-0匝数为0
主绕组每极串联总匝数： 477
每极有效串联总匝数： 440.6906
主绕组系数： .9238796
75℃时绕组电阻：139.8557
20℃时绕组电阻：115.0426
付相数据
运转电容： 3.5
付线绕组型式： 第一类绕组
(与主绕组型式一致)
付线并联支路数： 1
付线并绕根数： 1
付线直径(mm) .25
槽3-6匝数为477
槽4-5匝数为0
槽5-4匝数为0
槽6-3匝数为0
槽7-2匝数为0
付绕组每极串联总匝数： 477
每极有效串联总匝数： 440.6906
付绕组系数： .9238796
主付线匝比： 1
75℃时绕组电阻：139.8557
20℃时绕组电阻：115.0426
中间绕组
主相位 抽头匝比
付相位 抽头匝比
槽满率
第1槽：73.11258
第2槽：73.11258
(以主线大圈开始为第1槽,其余依此类推。)
七、重量与成本
主绕组铜重(kg)：.1382134
付绕组铜重(kg)：.1382134
绕组总线重(kg)：.2764268
转子铝重(kg)：4.783132E-02
铁芯毛重(kg)：1.729946
定子净重(kg)：.574131
转子净重(kg)：.277326
铁芯废料(kg)：.8784896
有效材料净重(kg)：.8992882
绕组成本(元)：13.82134
转子铝成本(元)：1.052289
铁芯成本(元)：9.514706
设计总成本(元)：24.38834
八、空载磁路与参数计算
电势系数ke=.8236846
每极磁通量46082.89
定子齿磁密(Gs) 12479.52
定子轭磁密(Gs) 12183.12
转子齿磁密(Gs) 10895.46
转子轭磁密(Gs) 5589.951
气隙磁密(Gs) 5250.425
每极总磁势(A) 160.4236
定子计算电阻(Ω) 139.8557
定子电抗(Ω) 69.71487
转子归算电阻(Ω) 139.7323
转子电抗(Ω) 73.38408
九、空载点性能
计算电压(V) 220
计算频率(Hz) 50
输入电流(A) .2656992
输入功率(W) 58.40568
输出功率(W) -3.345681E-02
输出扭矩(Nm) -2.148878E-04
转速(r/min) 1486.725
效率(%) -5.728348E-02
功率因素 .9991764
主相电流(A) .3084239
主相电流角(°) 73.3987427833312
付相电流(A) .4382256
付相电流角(°) 40.5313226670016
主线电密(A/mm^2) 6.283161
付线电密(A/mm^2) 8.927458
导条电流(A) 7.96162
端环电流(A) 13.93844
导条电密(A/mm^2) .4529268
端环电密(A/mm^2) .5022862
热负荷 1407.122
电容端电压 398.5472
磁场圆度(长轴/短轴) -3.640293
长轴与主绕组轴线夹角(°) 10.77309
(机械角度,正值表示沿转向超前主绕组轴线)
主绕组铜耗(W) 13.3038171722807
付绕组铜耗(W) 26.8581157070725
电容损耗(W) 2.93209309431653
转子铝耗(W) 8.024791
铁损耗(W) 5.245359
机械损耗(W) 2.081415
总损耗(W) 58.43914
十、额定点性能
计算电压(V) 220
计算频率(Hz) 50
输入电流(A) .5907412
输入功率(W) 129.8242
输出功率(W) 57.34454
输出扭矩(Nm) .5023697
转速(r/min) 1090
效率(%) 44.17091
功率因素 .9989316
主相电流(A) .4426175
主相电流角(°) -35.3576114650678
付相电流(A) .309646
付相电流角(°) 47.6477650651296
主线电密(A/mm^2) 9.016931
付线电密(A/mm^2) 6.308055
导条电流(A) 20.09002
端环电流(A) 35.17169
导条电密(A/mm^2) 1.142897
端环电密(A/mm^2) 1.267448
热负荷 1429.779
电容端电压 281.6096
磁场圆度(长轴/短轴) 1.46008
长轴与主绕组轴线夹角(°) 9.43638
(机械角度,正值表示沿转向超前主绕组轴线)
主绕组铜耗(W) 27.3991662866753
付绕组铜耗(W) 13.4094488152509
电容损耗(W) 1.46390583384949
转子铝耗(W) 23.63521
铁损耗(W) 5.245359
机械损耗(W) 1.526
总损耗(W) 72.47967
十一、最大转矩点性能
计算电压(V) 220
计算频率(Hz) 50
输入电流(A) .5766992
输入功率(W) 126.7814
输出功率(W) 58.29158
输出扭矩(Nm) .497481
转速(r/min) 1118.89
效率(%) 45.978
功率因素 .9992719
主相电流(A) .4233005
主相电流角(°) -36.4302551081779
付相电流(A) .3145015
付相电流角(°) 46.8293000817924
主线电密(A/mm^2) 8.623406
付线电密(A/mm^2) 6.406972
导条电流(A) 19.39415
端环电流(A) 33.95343
导条电密(A/mm^2) 1.10331
端环电密(A/mm^2) 1.223547
热负荷 1362.667
电容端电压 286.0256
磁场圆度(长轴/短轴) 1.377504
长轴与主绕组轴线夹角(°) 9.704272
(机械角度,正值表示沿转向超前主绕组轴线)
主绕组铜耗(W) 25.0598015774645
付绕组铜耗(W) 13.8332945703591
电容损耗(W) 1.51017695819649
转子铝耗(W) 21.46016
铁损耗(W) 5.245359
机械损耗(W) 1.566445
总损耗(W) 68.48987
十二、堵转点性能
计算电压(V) 220
计算频率(Hz) 50
输入电流(A) .762747
输入功率(W) 165.2948
输出功率(W) 4.2269E-05
输出扭矩(Nm) .2655581
转速(r/min) 1.519918E-03
效率(%) 2.557189E-05
功率因素 .9850448
主相电流(A) .7494717
主相电流角(°) -31.377260669635
付相电流(A) .2743226
付相电流角(°) 70.6382262076221
主线电密(A/mm^2) 15.26811
付线电密(A/mm^2) 5.588453
导条电流(A) 28.82417
端环电流(A) 50.4626
导条电密(A/mm^2) 1.639771
端环电密(A/mm^2) 1.818472
热负荷 3121.115
电容端电压 249.4845
磁场圆度(长轴/短轴) 2.811863
长轴与主绕组轴线夹角(°) 4.947859
(机械角度,正值表示沿转向超前主绕组轴线)
主绕组铜耗(W) 78.5580367714385
付绕组铜耗(W) 10.5245417733089
电容损耗(W) 1.14896132665922
转子铝耗(W) 70.54744
铁损耗(W) 5.245359
机械损耗(W) 2.127886E-06
总损耗(W) 165.2948
