电机设计论文

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇电机设计论文范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

电机设计论文范文第1篇

关键词：变频电机设计交流调速系统变频器谐波

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

1.知识点的传授和项目相结合。

知识点的传授与项目相结合，有助于学生实施项目时，不存在知识点学习的困难或应用的障碍。项目中所涉及到的知识点应在课堂上提前介绍，依据学时的安排，调整知识点讲授的广度与深度。

2.项目选取和布置的注意点。

项目的选取范围应覆盖课程的重点内容，可以通过一个大项目覆盖所有重点内容，也可通过几个小项目涉及几个重点内容。项目的难易度适中，应使学生觉得项目有点难度但自己通过努力可以完成，这样的项目是比较好的。项目的选题还需要与实际应用相关，有了应用背景，学生做项目的兴趣度也会提升。项目布置时，应明确设计要求、设计任务和设计的关键点，这样学生才会有的放矢，从而顺利地完成项目。

3.项目分组的注意点。

小组规模是影响学生参与的一个重要变量，如果小组规模较大，部分学生的分工会出现重复或是任务不足，如果小组规模较小，组内成员的任务过于繁重，有时导致项目不能顺利完成。教师应设定小组规模的范围（一般2~5人一组为宜），让学生们自由组合。

4.鼓励实验测试和实物加工。

机械专业对学生的动手能力要求较高，实验测试和实物加工是锻炼学生动手能力的一个重要途径。常常出现纸上设计的机构，看起来合适，实际做起来是不合适的，因此在学生实施项目过程中，教师应鼓励学生完成实验测试和实物加工，从而检验机构设计的合理性。

5.项目的考核。

项目的考核是检验学生完成项目的一个重要总结，项目的考核应包含设计文档、口头报告、实物或实验展示这三部分。设计文档锻炼了学生总结设计过程的文字撰写能力；口头报告锻炼了学生口头汇报的能力，口头报告还应包含教师和学生提问环节，检验学生的完成情况，锻炼学生思考的能力；实物或实验展示直观地反映学生项目完成的效果，同时增强学生的动手能力。

二、项目驱动教学法在“电子精密机械设计”中的应用实例

下面以“陶瓷放电管全自动打印机”为例介绍如何开展项目驱动教学法。

1.知识点的讲解。

由于陶瓷放电管全自动打印机涉及上料机构、打印机构、供墨机构、传动机构（凸轮机构）、下料机构的设计，因此布置项目之前，教师应大概讲解凸轮机构、上料机构、下料机构、控制系统等相关章节，为学生的项目实施扫清未了解知识的障碍。

2.项目选取和布置的注意点。

“陶瓷放电管全自动打印机”项目与实际紧密联系，难度适中，学生在了解了相关知识点后不会出现看到题目而不知所措的现象。接下来，教师应明确项目的要求。该项目要求学生完成打印机的整机设计，包括上料机构、打印机构、供墨机构、传动机构（凸轮机构）、下料机构等的设计，使该设备满足打印质量要求，其中自动上料机构保证放电管的供料率；打印机构实现陶瓷放电管的打印，要求保证打印质量；凸轮传动机构驱动打印机构，使其完成打印任务；供墨装置是为印章提供油墨的机构，要保证油墨厚度均匀。教师还应指出项目实施的关键点，例如陶瓷放电管对自动上料的特殊要求：一方面该类放电管的形状和尺寸使放电管在振动排料时出现多种姿态，给自动上料带来一定难度，因此自动上料机构的设计必须保证放电管的供料率。另一方面，放电管在振动料斗中的振动，会造成放电管之间的碰撞和摩擦，进而影响放电管的外观甚至质量，进而影响打印质量，因此要优化振动料斗的机构以减少放电管间的碰撞和摩擦。“陶瓷放电管全自动打印机”是一个较为复杂的系统，因此需要向学生说明设计的要求和设计的关键点，同时鼓励学生组队合作完成，培养他们的团队精神。

3.实物的加工和实验测试。

要求依据设计图纸，加工陶瓷放电管全自动打印机。加工之前可通过多次文档报告或口头报告，不断改进设计，从而使得加工出来的实物是可行的，实物的完成会让学生有成就感，让他们对学习《电子精密机械设计》增添兴趣。

4.项目的考核。

项目的考核综合设计文档、口头报告、实物或实验展示这三部分，分别占40%、30%和30%。设计文档应注意规范性，图纸是否规范、合理；文字描述是否正确、翔实；图标是否清晰等等。口头报告应注意学生表述是否明朗、思路是否清晰，若发现学生的思路有误，应及时纠正，防止后续工作的中断。实物或实验的展示是成果最直接的体现，教师应对完成的实物或实验测试提问，掌握学生从项目实施过程中遇到的关键问题，以及他们解决的思路。

三、结语

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。