怎样入门电机设计?
推荐看两本书。
首先,肯定要明白电机的一些基本类型,原理,这个就看汤蕴璆老师的电机学。市面上各种各样的书多了去了,这本算是经典,写得通俗易懂。这个书也就是稍微看看,对电机有个印象。
第二本,重点,陈世坤老师的电机设计,这本书搞电机设计的我相信几乎每个人都看过。学习顺序,第一、二、三、四、五、十、十一章,中间那几章跳过。中间那几章针对性太强了,对初学者可以跳过,以后要再加强。
看这本书时候要争取每个公式都搞明白怎么来的,能推的公式都手动推一边。然后,后面附录的电机设计程序,手动至少算上三遍。这样下来,应该对电磁有一个初步的认识了。
电机设计的整个过程:
1、电磁场的基本概念
比如磁场强度与磁感应强度关系,磁通如何计算,磁链如何计算;
全电流定律,电磁感应定律,电磁力定律;
铁磁材料的特性。
2、磁路与电路的基本知识
磁路与电路是可以类比的,电机是在电源的激励下,产生旋转磁场,然后带动转子旋转。因此最基本的电路知识是必要的,比如LR串联后与电压源或电流源并联。在进阶一些的比如三相电源的链接,这些最基本的概念应该掌握。
磁路与电路是可以类比的,磁通类比电流源,磁势类比电压源,磁阻类比电阻,磁导类比电导。
3、电机中能量转换过程
比如电动机输入的是电能,输出的是机械能,中间部分是损耗。
损耗又分为铁损,铜损,涡流损,机械损耗。
损耗的引入又带来了电机温升问题,温升直接影响绝缘,绝缘分为AEBFHC几个等级。
4、交流电机绕组理论
绕组电动势的概念,三相绕组合成后产生旋转磁场的概念,分布系数与短距系数的概念。绕组谐波的概念以及削弱方法。
以上是电机最基本的理论,接下来无论是异步电机,同步电机都是基于以上几点进行拓展的,而我们上学的时候是异步同步都学习的,我建议接下来针对你要设计的电机开始第一次分叉,比如你要做永磁同步电机,那就分叉。
5、仿真软件的熟练使用
现在的仿真软件太强大了,我们电机专业都学过电机设计这本书,这个书学完还要我们手算一个电机,想想都做梦啊。仿真软件目前主流的是Maxwell,这个软件的资料比较多,你遇到的问题都能找到答案。
现在比较智能的软件是MotorCAD,这个上手也很快,集成了电磁,热,结构三场模块,建模也是基于模板的。
软件的熟练使用能让你掌握一门工具,随时验证你的想法。
在结构设计时,主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面影响,一般注意以下问题:
1)绝缘等级,一般为F级或更高,加强对绝缘和线匝绝缘强度,特别要考虑绝缘耐冲击电压能力。
2)对电机振动、噪声问题,要充分考虑电动机构件及整体刚性,尽力提高其固有频率,以避开与各次力波产生共振现象。
3)冷却方式:一般采用强迫通风冷却,即主电机散热风扇采用独立电机驱动。
4)防止轴电流措施,对容量超过160KW电动机应采用轴承绝缘措施。主易产生磁路不对称,也会产生轴电流,当其他高频分量所产生电流结合一起作用时,轴电流将大为增加,导致轴承损坏,一般要采取绝缘措施。
5)对恒功率变频电动机,当转速超过3000/min时,应采用耐高温特殊润滑脂,以补偿轴承温度升高。
异步电动机,变频电动机二者各有特点,主要看您所控制工况环境,当然还要工程成本,能用异步电机尽量用异步电动机。
1、电机类型:是普通环境还是防爆环境、是地面还是水中----等等,因为我国的电机类型很多,分别适合不同的环境,如:起重电机、冶金电机、潜水电机、高原电机----等。
2、功率大小和转速需求:电机有不同的转速,一般为750~2500转/分钟,超出范围就要添加变速箱。
最主要的就是上述二个原则。
1、电机生产线的生产平面布局
电机生产线平面设计应当保证零件的运输路线最短,生产工人操作方便,辅助服务部门工作便利,最有效地利用生产面积,并考虑电机生产线之间的相互衔接。电机生产线的位置涉及到各条电机生产设备之间的相互关系,要根据加工部件装配所要求的顺序排列,整体布置要考虑物料流向问题,从而缩短路线,减少运输工作量。
2、制定电机生产线标准计划指示图
根据电机生产线上每个工作地都按一定的节拍重复地生产,可定制订出电机生产线的标准计划指示图表,表示出电机生产线生产的期量标准、工作制度和工作程序等等,为生产作业计划的编制提供依据。
3、确定电机生产线的生产节拍
当电机生产线上加工的零件小,节拍只有几秒或几十秒时,零件就要采用成批运输,此时生产两批同样制品之间的时间间隔称为节奏,它等于节拍与运输批量的乘积。电机生产线采取按批运输制品时如果批量大,虽然可以简化运输工作,但电机生产线的制品占用量却要随之增大。
4、组织工序同期化及工作地(设备需要量)
电机生产线的节拍确定以后,要根据节拍来调节工艺过程,使各道工序的时间与电机生产线的节拍相等或成整数倍比例关系,这个工作称为工序同期化。工序同期化是组织电机生产线的必要条件,也是提高设备负荷和劳动生产率、缩短生产周期的重要方法。
5、确定电机生产线的工人需要量,合理配备人数
电机生产线的工序数确定后,就可以计算电机生产线上的所需的工人数量。做到合理配备工人数量,不会产生人员冗余。
6、对电机生产线组织的经济效果进行评估
电机生产线的经济效果指标主要有:产品产量增加额及增长率,劳动生产率及增长速度,流动资金占用量的节约额,产品成本降低额及降低率,追加投资回收期,年度综合节约额等等。
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