电机设计
电机的结构设计的基本内容、原则和方法
电机的结构设计的基本内容、原则和方法电机的设计是一项系统工程，为设计而设计的方案不是一个好方案，应结合制造工艺、设计成本、工业美感等实际使用效果等综合考量。
电机设计的全过程，按照工作进程，大体上分为初步设计、电磁设计和施工设计三个阶段；按照工作性质，则可分为结构设计和电磁设计两个方面。
初步设计主要是确定电机的总体结构型式，这是电磁设计的基础，而施工设计则是实现电磁设计的保证，二者统称为电机的结构设计。
目前，电机已普遍地应用于从外层空间的宇宙航行到深海的石油钻探，从工农业生产到人们日常生活的各个领域和各个部门，其使用环境和技术要求千差万别。
它们不但要求电机有优良的、与负荷相匹配的电气性能，而且要求有形态各异、耐用美观的结构与之相适应。
近百年来电机的发展表明，它既有赖于电磁理论的研究，设计计算方法的进步，又有赖于各种材料的不断进步和电机结构上的创新，以及工艺上的改进。
一般电机的设计工作中，结构设计的工作量往往占70%以上。
Ms.参今天就来与大家谈谈电机的结构设计的基本内容、原则和方法。
一、电机结构设计的基本内容1）确定电机的总体结构型式。
包括电机的防护型式、轴承型式和数目、轴伸型式和数目、安装方式和冷却系统等。
2）确定某一零部件的结构型式、形状和具体尺寸，使用的材料。
3）确定某些有机械联接的零部件（例如，转子铁心和轴、机座和端盖等）之间的联接方式。
4）核算零件的机械性能，包括强度、刚度等的计算。
其中，1）至3）各项的一些主要内容，通常在初步设计阶段完成，另一些与电磁计算密切相关的部分，则在电磁设计过程中加以确定。
二、结构设计的基本原则1）所有总体结构应符合有关国家标准的规定，以及国际电工委员会（IEC)所推荐的有关电机文件中的相应规定，并满足使客户提出的要求，如电机的中心高、外形尺寸、安装尺寸、出线盒位置等。
2）所选结构能够保证电机有效部分（定、转子铁心及绕组）的准确和可靠运行。
如铁心的固紧，绕组的绝缘结构，带电部分和接地部分之间的绝缘距离，定、转子同心度的保证等等。
电机设计教程
∑i＝0
该定律也用于包围几个节点的闭合面，即流出闭合面 的电流等于流出该闭合面的电流，这称为电流的连续性。 所以基尔霍夫电流定律体现了电流的连续性。
2。基尔霍夫电压定律
在集总参数电路中，沿任一回路内所有支路或元件电 压的代数和恒等于零，即：
∑u＝0
基尔霍夫电压定律也可表述为：任一回路内的电压的 代数和等于电动势的代数和，即：
正式发电的第一座电厂。在这座发电厂发电后 第6年，津京开始办电，并在华北最早使用电 力。
中国1912年4月在昆明西郊建立了第一座水轮机 发电站——石龙坝水电站，装机容量为240kW， 所用水轮发电机为德国西门子生产。 这座发电
站现在还在继续工作。
二。电机的分类：
（一） 电机的分类方法很多，按功能分：
1。发电机：把机械能转换为电能 2。电动机：把电能转换成机械能 3。变压器、变频器、交流机、移
相器：分别用于改变电压、频 率、电流、相位。 4。控制电机：在自动控制中作为执
行、检测和解算元件。
第二章 电机学中常用的电工定律
一。电路定律
1。基尔霍夫电流定律 在集总参数电路中的任一节点处，所有支路的电流的
∑u＝ ∑e
而对于正弦稳态交流电路，其相量形式为：
∑U＝ ∑E
二。基本电磁定律
1。磁场的基本物理量
磁感应强度：又称磁通密度：表征磁场特性的一个基本 物理量，表示空间某一点的磁场强弱（量值）和方向。用B 表示，单位是T（1T=1Wb/M2）。
磁通（量）：磁感应强度矢量的通量，用φ表示，单位是 Wb。磁场中经过一个曲面S的磁通为：
2。基本电磁定律
安培环路定律：在磁场中，磁场强度H沿任意一
个闭合曲线的线积分，等于该闭合曲线所包围的全部电流的 代数和，可表达为：
电机设计知识点公式总结整理 陈世坤
电机设计陈世坤版精心整理目录第一章感应电动机设计 (1)第二章 Y132m2-6型三相感应电动机电磁计算 (4)第一章感应电动机设计一、电机设计的任务精心整理电机设计的任务是根据用户提出的产品规格（如功率、电压、转速等）、技术要求（如效率、参数、温升限度、机械可靠性要求等），结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计是遇到的各种矛盾，从而设计出性能良好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用维修方便的2、电磁设计本阶段的任务是根据技术任务书的规定，参照生产实践经验，通过计算和方案比较来确定与所设计电机电磁性能有关的的尺寸和数据，选定有关材料，并和算其电精心整理磁性能。
3、结构设计结构设计的任务是确定电机的机械结构、零部件尺寸、加工要求与材料的规格及性能要求，包括必要的机械计算及通风和温升计算。
1234、效率η=85.3%N5、功率因数cosϕ=0.78N6、极对数 p=37、定转子槽数Z=36。
2Z=331精心整理精心整理8、定转子每极槽数 1p Z =12Z p =366=6。
2p Z =22Z p =336=5129、定转子冲片尺寸 1D =210mm 。
1i D =148mm 。
2i D =48mm 。
2D = 1i D -2δ=148-2⨯0.35=147.3mm定子采用梨型槽，尺寸如下：11b =6.8mm 、21r =4.4mm 、01h =0.8mm 、11h +21h =11.5mm 、01b'1t b =''1t b =1t b = 、02b 123t b1011、定子齿距 1t =11i D Z π=14836π⨯=12.92mm 12、转子齿距 2t =22D Z π=147.333π⨯=14.02mm精心整理13、节距 y=614、转子斜槽宽 1sk b t ==12.92mm 15、每槽导体数 1s N =42 16、每相串联导体数 1N φ=1111s N Z m a =423631⨯⨯=5041718 2mm i A =i ∆19净铁心长 0.95180171Fe Fe t l K l mm ==⨯= 20、绕组系数1dp K =1d K 1p K（1）分布系数 1d K =11230sinsin 220.9730sin 2sin22q q αα⨯==⨯精心整理（2）短距系数 1p K =sin 12πβ=21、每相有效串联导体数 1N φ1dp K =504⨯0.97=488.88二、磁路计算 22'1L ε-1E =232425'222222147.3482(0.520)029.152323i j s v D D h h D mm --=--=-++⨯= 转子轭部截面积 '2220.9518029.154984.65j Fe t j A K l h mm ==⨯⨯= 26、空气隙面积 277.45180.713995.22ef A l mm δτ==⨯=精心整理27、波幅系数假设饱和系数 ' 1.20s K = 由()s s F f K =曲线可知 1.486s F = 28、定子齿磁密 161 1.4860.006371.466494.5810s t t F B T A -Φ⨯===⨯ 116.3/t H A cm = 29301j H =31/cm3233定子 圆底槽 1112121()11.5 4.412.9733t L h h r mm =++=+⨯= 转子 平底槽 2122220t L h h mm =+= 34、轭部磁路计算长度精心整理定子 '11'1()11(21015.77)50.8222223j j D h L mm p ππ--===⨯转子 '22'2()11(4829.15)20.1922223i j j D h L mmp ππ++===⨯35、有效气隙长度1K δ2K δK δ= 3637由j C '2j h τ=定子 '311110.68 6.1650.82100.21j j j j F C H L A -==⨯⨯⨯=转子'322220.22 1.9120.19100.01j j j j F C H L A-==⨯⨯⨯=38、空气隙磁压降 371.340.35100.676252.42410K B F A δδδδμπ--⨯⨯⨯===⨯精心整理39、饱和系数 12252.4221.1427.21.19252.42t t s F F F K F δδ++++=== 误差''1.19 1.200.8%1%1.20s s s K K K --==-<±（合格） 40、总磁压降 01212252.4221.1427.20.210.01300.98t t j j F F F F F F A δ=++++=++++= 41424344y τ=长 4546 47、定子槽比漏磁导由于的单层绕组，整距，节距漏抗系数11 1.0U L K K ==0111101011120.820.950.413.5 3.5 6.8U h h b b b λ⨯=+=+=++精心整理由于212111.50.95 1.2022 4.4h r -==⨯ 1121 6.80.7722 4.4b r ==⨯ 查表可知10.68L λ= 定子槽比漏磁导 111110.410.68 1.09s U U L L K K λλλ=+=+= 48、定子槽漏抗 11122112233180 1.090.0360.02360.97180.7t s s x dp efm pl X C Z K l λ*⨯⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯ 495051522U λ=5354550.00356、转子斜槽漏抗 222212.920.5()0.5(0.0430.01814.02sk skb X X t δ**==⨯⨯= 57、转子漏抗 22220.270.0430.0030.0180.334s E sk X X X X X σδ*****=+++=+++= 58、总漏抗 120.0680.3340.402X X X σσσ***=+=+=精心整理59、定子直流电阻 611'211122252314.530.021710 2.4771.331()12c t c N l R N A a ρπ-⨯⨯==⨯⨯=Ω⨯⨯60、定子相电阻标幺值 11 4.822.4770.0314380kw N I R R U φ*==⨯= 61、有效材料w G Kg 62B A ='BR ='RR =Ω 端环电阻标幺值 '4.820.780.010380kw RR N I R R U φ*==⨯= 转子电阻标幺值 20.0190.0100.029BR R R R ***=+=+=精心整理四、工作性能计算63、满载时定子电流有功分量标幺值 1111.1785.3%p NI η*=== 64、满载时转子电流无功分量标幺值110.06811 1.039X σσ*=+=+=x I σ*=660.797= ''EK =22、23、28、29、30、161110.005671.05222696.6710j j B T A -Φ===⨯1 4.33/j H A cm=31、262110.005670.57224984.6510j j B T A -Φ===⨯2 1.74/j H A cm=精心整理32、61.4860.005670.6013995.2210s F B T A δδ-Φ⨯===⨯ 36、11118.912.971011.54t t t F H L A -==⨯⨯= 12228.36201016.72t t t F H L A-==⨯⨯=37、 '311110.68 4.3350.82100.15j j j j F C H L A -==⨯⨯⨯=38、39、 40、41、42、43、49、1ef dp s51、11110.020.0420.0060.068s E X X X X σδ****=++=++=54、1222377.450.0290.0360.0440.47 1.2x ef sm RX C K δτπδπ*⨯⨯==⨯=⨯⨯∑精心整理56、222212.920.5(0.5(0.0440.01914.02sk skb X X t δ**==⨯⨯= 57、22220.270.0440.0030.0190.336s E sk X X X X X σδ*****=+++=+++= 58、120.0680.3360.404X X X σσσ***=+=+=64110.06811 1.039X σσ*=+=+=x I σ*=1Q I I *=66、67686970、空载时定子轭磁密 010110.9611.05 1.2710.797j j L B B T εε-==⨯=- 108.1/j H A cm = 71、空载时转子轭磁密 020210.9610.570.6510.797j j L B B T εε-==⨯=-精心整理20 1.94/j H A cm=72、空载时气隙磁密0010.9610.60.72310.797L B B T δδεε-==⨯=-73747576777800F =流 m I 808182、线负荷 1111135048.36827.226/148i m N I A A mm D φππ⨯⨯===⨯83、转子电流标幺值 21.370I *===精心整理转子电流实际值11122235040.971.37 4.82293.47933dp kwm N K I I I AZ φ*⨯⨯==⨯⨯=端环电流实际值 2233293.479514.056223R Z I I A p ππ==⨯=⨯⨯ 84、转子电流密度85868788 89（1）定子齿重量 ''3112236494.5812.977.810 3.942i i i Fe G pA L Kg ρ==⨯⨯⨯⨯⨯=（2）定子轭重量''3114432696.6750.827.81012.827j j j Fe G pA L Kgρ==⨯⨯⨯⨯⨯=精心整理（3）损耗系数 由10 1.57t B T=和10 1.27j B T= 可知 5.98/hei p W Kg=和3.38/hej p W Kg=（4（5（690p∑1N P *92 63、64、221.0390.404 1.19[1(1.0390.404 1.19)]0.732=⨯⨯⨯+⨯⨯=65、10.570.732 1.302Q m X I I I ***=+=+=66、111111()1(1.190.099 1.3340.068)0.791E L p Q K I R I X σε****=-=-+=-⨯+⨯=精心整理68、010110.9611.3 1.5810.791t t L B B T εε-==⨯=- 1032.6/t H A cm = 69、020210.9611.28 1.5610.791t t L B B T εε-==⨯=- 2028.5/t H A cm = 70、010110.9611.05 1.2810.791j j L B B T εε-==⨯=- 108.36/j H A cm = 71、72、73、74、75、76、77、78、=79、80、11 1.797 4.828.662kw I I I A *==⨯=81、211'21118.662 6.238/1.3311()2t c I J A mm a N A π===⨯⨯精心整理82、1111135048.66228.182/148i m N I A A mm D φππ⨯⨯===⨯83、2 1.426I *===11122235040.971.426 4.82305.47533dp kwm N K I I IAZ φ*⨯⨯==⨯⨯=84、85、 86、 89、（3hej p （4） 6.12 3.94224.125Fei hei i p p G W ==⨯= （5） 3.4412.82744.125Fej hej j p p G W==⨯=（6）12 2.524.125244.125148.563Fe Fei Fej p k p k p W =+=⨯+⨯=精心整理3148.5630.0275.510Fe FeN p p P *===⨯ 90、120.10.0560.0150.0040.0270.202Cu Ai s fw Fe p P p p p p ******=++++=++++=∑ 91、1110.202 1.202N P p **=+=+=∑92、效率0.202110.836p η*=-=-=∑9394N s =95969798、起动时定转子槽磁势平均'211111120.707[s st stU d p N ZF I K K K a Z =⨯+2423617.2260.707[10.9711016.13133A =⨯⨯⨯+⨯⨯=精心整理99、空气隙中漏磁场的虚拟磁密00.640.640.925β=+=+=70304101016.13 1.971220.35100.925st L F B T μπδβ--⨯⨯===⨯⨯⨯ 0.850z K =1001(s C =1012(s C =1021U λ∆1()s st λ103104105106ξ=107、转子电阻增加系数和电抗减少系数0.28F K = 0.93x K =108、启动时转子槽比漏磁导精心整理022*******.5 1.9530.3311 1.9531s U s h C b C b λ∆==⨯=++22()22()0.50.3310.930.860.969L s st U U x K λλλλ=-∆+=-+⨯=109、启动时转子槽漏抗 2()2()220.9690.0270.0191.36s st s st s s XX λλ**==⨯= 1101111120.074113114=1151161179798、''211111120.707[s st stU d p N ZF I K K K a Z =⨯+2423631.320.707[10.9711847.503133A =⨯⨯⨯+⨯⨯=99、70304101847.5033.584220.35100.925st L F B T μπδβ--⨯⨯===⨯⨯⨯ 0.550z K =精心整理100、1101()(1)(12.92 3.5)(10.550) 4.239s z C t b K mm =--=--= 101、2202()(1)(14.021)(10.550) 5.859s z C t b K mm =--=--= 102、011111011010.580.80.50.95 4.239(()0.1631.5 3.5 4.239 1.5 3.5s U s h h C b C b λ++⨯∆==⨯=++⨯1()s st λ1031041051082()s st λ109110111112113116、启动时总阻抗 0.149st Z *=== 117、起动电流 4.8232.230.149KW st st I I A Z *===精心整理误差''31.3232.23 2.9%3%31.32st st st I I I --==<± （合格）118、起动转矩倍数 2()220.037(1)(10.044) 1.590.149st stN stR T s Z ***=-=-=精心整理精心整理。
电机设计及实例
电机设计及实例一、引言电机是将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、家用电器等。
电机设计的目标是使电机具有高效率、稳定性和可靠性，以满足不同的工作需求。
本文将从电机设计的基本原理出发，结合实例介绍电机设计的关键要点。
二、电机设计的基本原理1. 电机类型选择电机按照工作原理可以分为直流电机和交流电机。
直流电机结构简单，转速可调，适用于需要精确控制转速的场合；交流电机结构复杂，但具有较高的效率和可靠性，广泛应用于各个领域。
在电机设计时，需要根据具体需求选择合适的电机类型。
2. 电机参数计算电机参数的计算是电机设计的重要环节。
常见的电机参数包括功率、转速、转矩、效率等。
根据工作要求和负载特性，可以通过电机设计软件或手算方法来计算电机参数。
在计算过程中，需考虑功率损耗、磁场分布等因素，以确保电机设计的准确性和可靠性。
3. 电机材料选择电机材料的选择对电机性能有着重要影响。
常见的电机材料包括电磁铁、绕组线材、转子材料等。
电磁铁的选材应考虑磁导率、热稳定性等因素；绕组线材的选材应考虑导电性能、耐高温性能等因素；转子材料的选材应考虑密度、磁导率等因素。
合理选择电机材料可以提高电机的效率和性能。
三、电机设计实例以家用电器中的电饭煲为例，介绍电机设计的实际应用。
1. 电机类型选择电饭煲通常采用交流电机，因为交流电机具有高效率和可靠性，适合长时间工作。
2. 电机参数计算根据电饭煲的功率需求和转速要求，计算得到适合的电机参数。
假设电饭煲功率为500W，转速为1000转/分钟，可通过电机设计软件计算得到电机的电流、电压、转矩等参数。
3. 电机材料选择电饭煲电机的电磁铁通常采用硅钢片，因其具有较高的磁导率和热稳定性；绕组线材通常采用高导电铜线，以提高电机的导电性能；转子材料通常采用永磁材料，如钕铁硼磁铁，以提高电机的转矩和效率。
通过以上设计和选择，可以满足电饭煲的工作需求，使其具有高效率、稳定性和可靠性。
电机设计终极整理资料
2.1 电机的主要尺寸间的关系是什么？根据这个关系式能得出哪些重要结论？ 答：电机的主要尺寸间的关系是D 2l ef n /P ’=6.1/(αp ’K Nm K dp AB δ).根据这个关系式得到的重要结论有:①电机的主要尺寸由其计算功率P ’和转速n 之比P ’/n 或计算转矩T 所决定;②电磁负荷A 和B δ不变时，相同功率的电机，转速较高的，尺寸较小；尺寸相同的电机，转速较高的，则功率较大。
这表明提高转速可减小电机的体积和重量。
③转速一定时，若直径不变而采取不同长度，则可得到不同功率的电机。
④由于极弧系数αp ’、 K Nm 与K d 的数值一般变化不大，因此电机的主要尺寸在很大程度上和选用的电磁负荷A 和B δ有关。
电磁负荷选得越高电机的尺寸就越小。
2.2 电机常数C A 和利用系数K A 的物理意义是什么？电机常数CA 大体上反映产生单位计算转矩所耗用的有效材料的体积，并在一定程度上反映了结构材料的耗用量。
电机常数的倒数为KA ，它表示单位体积有效材料所能产生的计算转矩，因此，它的大小反映了电机有效材料的利用程度，通常称为利用系数。
随着电机制造水平的提高，材料质量的改进，利用系数将不断增大。
2.3 什么是电机中的几何相似定律？为何在可能情况下，总希望用大功率电机来代替总功率相等的小功率电机？为何冷却问题对于大电机比对小电机更显得重要?答：在转速相同的情况，当Dba D =lbla =hbha =bbba =…下，'P G ∝'P Gef ∝'P P ∑∝'4/3'P P∝P4/1'1。
即当B 和J 的数值保持不变时，对一系列功率递增，几何形状相似的电机，每单位功率所需有效填料的重量、成本及产生损耗均怀功率的1/4次方成反比。
用大功率电机代替总功率相等的数台小电机的原因是随着单机容量的增加，其效材料的重量G 、成本Gef 相对容量的增加要慢。
电机课程设计百度文库
电机课程设计百度文库一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握电机的基本原理、结构和工作特点，培养学生对电机设计和应用的基本技能，使学生能够运用电机知识解决实际问题。
具体目标如下：1.了解电机的基本原理和分类。
2.掌握电机的主要结构和工作原理。
3.熟悉电机的主要性能指标和选用原则。
4.能够分析电机的运行状态和故障原因。
5.具备电机安装、调试和维护的基本技能。
6.能够运用电机知识解决实际工程问题。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队合作精神。
2.增强学生对电机行业的兴趣和责任感。
3.培养学生关注科技进步和可持续发展的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电机的基本原理、结构、性能和应用。
具体安排如下：1.电机的基本原理：介绍电机的定义、分类和基本工作原理。
2.电机的主要结构：讲解电机的主要部件及其功能和作用。
3.电机的工作特点：分析电机在不同工况下的工作性能和特点。
4.电机的主要性能指标：介绍电机的转速、功率、效率等性能指标及其计算方法。
5.电机的选用和安装：讲解电机选用的原则和安装要求。
6.电机的调试和维护：介绍电机调试和维护的方法和注意事项。
7.电机在工程应用中的案例分析：分析电机在实际工程中的应用实例，培养学生解决实际问题的能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法如下：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握电机的基本原理和知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，培养学生的思考和交流能力。
3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题。
4.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，加深对电机原理和结构的理解。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的电机教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关的电机专业书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等多媒体资料，提高课堂教学效果。
电机设计的步骤
电机设计的步骤：
1、收到客户实样、图纸、技术要求
2、查看实样或图纸，有无现成类似安装尺寸电机
3、测试实样，得出各种实测参数，与客供技术要求比较
4、与客户沟通得出的差异，并确认按实样做还是按技术要求做
5、解散电机、得出各类零配件，绘制各零配件图纸，
6、与现成零配件有无通用，没有则采购，需开模则安排开模
7、电机结构设计
8、电磁设计、线模设计
9、确定工艺流程、确定设备、加工工艺
10、采购零配件
11、试制产品（建议分开控制定子、转子、装配流程）
12、测试样品（尺寸、性能、安全）
13、送样。
电机第四章《电机设计(第2版)——高等学校教材》陈世坤 主编
2 2 IB RR I R RR IR 2 RR ( ) RR IB
4.1 绕组电阻的计算
二、感应电机 2、感应电机转子绕组每相电阻 （2）鼠笼绕组
IR 2p 如何求 的关系：每相邻导条电流之间相位差等于槽距电角 Z2 IB
相邻两段端环的电流相位差也等于
ⅰ）端环电阻 → 导条
4.4 漏电抗计算
一、槽漏抗的计算
1、单层整距绕组的槽漏抗 槽高部分（ h 1） （2）矩形开口槽单层整距绕组的槽漏抗
2 I 2 IN S
x F s2 h 1
F s2 dx b s dxl 0 ef x d d N x xh s 1 h h 2 1 2I 1 d l N x s2 0 0 ef s 3b s
交流电阻： 绕组通以交流时，由于集肤效应，电阻值较通直流时增大。
Rc K F R
K F 电阻增加系数( K F 1) R 电流电阻
4.1 绕组电阻的计算
一、直流电机
N a lc Ra w Ac (2a ) 2
N a 导体总数 lc 线圈或元件平均半匝长 Ac 导体截面积 2a 并联支路数
IB IR
∴导条电流等于相邻两端环电流之差（∵
很小）
Z IR 2 I B 2 p
IR
IR
IB 2sin
2
IB 2sin源自p 2IB
p
Z2 Z2 Z I RR ( R )2 RR ( 2 )2 RR IB 2 p
4.1 绕组电阻的计算
二、感应电机 2、感应电机转子绕组每相电阻 （1）鼠笼绕组
二、异步电机励磁电抗的计算方法
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2.1 电机的主要参数之间的关系式
6、从确定主要尺寸关系式所得的结论
D 2lef n 6.1 103 CA P p K Nm K dp AB
D 2lef 60D 2lef CA P / n 2T
1、电机的主要尺寸决定于：计算功率P’与转速n之比或计算转矩T’；
2.1 电机的主要参数之间的关系式
D2lef n 随着电机功率的增大 C C A 并非总是常数，转速一定时， A P
而减小，利用系数和转矩应力则随电机功率的增大而增大。
小结：
D 2lef n 6.1 103 CA P p K Nm K dp AB
根据
确定主要尺寸的基本关系式找到 → 确定A 、Bδ、→
熟悉国家标准；
收集相近电机样本和技术资料； 听取生产使用单位的意见要求； 编制技术任务或技术建议书。
1.2 电机设计的任务与过程
电机设计过程
② 电磁设计：
根据技术条件或技术任务书的规定，参照生产实践经验，通过
计算方案比较来确定与所设计电磁性能有关的一些尺寸和数据，选定 有关材料，并核算电磁性能。
③ 结构设计：
N── 电枢绕组每相串联匝数；
Kdp── 电枢绕组系数； Φ── 每极磁通（韦）。
2.1 电机的主要参数之间的关系式
3、交流电机中
D, lef 与P, n, A, B
的关系
每极磁通： B av lef B p lef
Bδav── 气隙磁密平均值； Bδ── 气 隙 磁 密 最大 值 （ T）；
2．K A
1 2T P KA 2 2 CA 60D lef D lef n
① 是电机常数的倒数，叫作利用系数。 ② 物理意义：表示单位体积的有效材料所能产生的计算转矩，它 的大小反映了电机有效材料的利用程度。
在设计方案比较时，利用系数往往是一项很好的比较指标，随
着电机制造水平的提高，材料质量的改进，利用系数将不断增大。
关系。实践证明，靠近气隙的电枢直径（D）与铁心有效长度是
电机的主要尺寸，而气隙可以说是第三个尺寸。从几何角度看， 这些尺寸一经确定了，其它尺寸就大体上确定了，而且不少电磁
性能也就基本上为它们左右或稍许变动。
第2章 电机的主要参数之间的关系
1、主要尺寸
铁心尺寸 绕组尺寸 其它尺寸大体确定 主要尺寸
电机的几何尺寸 外形尺寸
电机设计基础
主讲：陈颖
湖南工业大学电气与信息工程学院
第一篇 旋转电机设计
电机设计概述 电机的主要参数之间的关系 磁路计算 参数计算 损耗与效率 电机的冷却 发热计算 结构设计与机械设计 噪声与振动 感应电机的电磁设计 电子计算机在电机设计计算中的应用
第1章 电机设计概述
D 2lef 60D 2lef CA P / n 2T
2、A 、Bδ不变时，相同功率的电机，n↑，尺寸较小； 尺寸相同的电机，n↑，功率较大。 说明：n↑，可减小电机的体积V和质量M，(在一定转速下适用）； 当n太高的话，机械损耗↑，直流电机铁耗↑，于是只好使A 、Bδ↓。
1.1 电机制造工业的近况与发展趋势
三、积极采用新技术、新材料、新结构和新工艺
应用电子计算机计算 新技术 直流机的可控硅供电、无槽电枢 双水内冷却技术、直线电机 异步电机单绕组多速和Y-△混合绕组
1.1 电机制造工业的近况与发展趋势
绝缘材料： 主要采用E、B级，向B、F级过渡 环氧玻璃粉云母带 无溶剂浸渍漆 新材料 聚酰亚胺 DMD复合绝缘
直流电机
计算功率： P Ea I a 103 (KW ) 其中电势： E pN a n a 60 a 每极磁通： B l B l D av ef p ef 2p 电负荷A：
A Ia Na 2a D
把上面关系代入：
D 2lef n 6.1 103 K Nm Kdp 1 P p AB
1.2 电机设计的任务与过程
设计的依据
给定： （1）额定功率（2）额定电压
（3）相数及相间连接法
（4）额定频率（5）额定转速（6）额定功率因数 对于感应电机通常给定（1）-（5），同步电机给定
（1）-（6），直流电机给定（1）、（2）、（5）
1.2 电机设计的任务与过程
电机设计过程
① 准备阶段：
3、交流电机中
D, lef 与P, n, A, B
的关系
把上面关系代入：
D 2lef n 6.1 103 CA P p K Nm K dp AB
电机常数
对一定功率和转速范围内的电机，Bδ、、A变动范围不大， 、 p KNm、 Kdp变化范围更小，CA一般为常数。
2.1 电机的主要参数之间的关系式
1.4 国际标准
国际标准：指国际标准化组织（ISO）和国际电工委 员会（IEC）所制订的有关标准。 IEC的第二技术委员会（简称TC2）是专门制订旋转 电机标准的机构，它目前设有6个分技术委员会，分管汽 轮发电机，尺寸和功率等级，电刷、刷握、换向器和集电 环，试验方法和程序，外壳防护、冷却方式和安装以及电 机绝缘分级等工作。
P 60 P T 2n (T 是计算转矩 )
D 2lef 近似地表示转子有效部分的体积，定子有效部分的体积也和它有关。 CA 的物理意义：反映产生单位计算转矩所耗用的有效材料（铜、铝或电
工钢）的体积，并在一定程度上反映了结构材料的耗用量。
2.1 电机的主要参数之间的关系式
CA 、K A 的物理意义
2、几个物理量
即找到主要尺寸与额定功率、转速及电磁负荷的关系。
电动机 : 轴上输出的功率 额定功率PN : 输出功率 发电机 : 出线端输出的电功率
额定转速：同步速
60 f n p
2.1 电机的主要参数之间的关系式
2、几个物理量
2m WI 流 A D 线负荷 : 电枢圆周单位长度上电 ( A / 米) 电磁负荷 : B 磁负荷 : 气隙中磁通密度的最大 (T ) 值
GB755-87 电机基本技术要求：各类电机技术要求、
铭牌、线端标志； GB760-65 电机安装尺寸和外形尺寸的代号、规定各 类电机的安装和外形尺寸代号。
1.3 国家标准
部颁标准（代号JB）：对某一类电机的技术要求、额 定数据、使用条件；
JB1104-68 Z2系列小型直流电机技术条件。
各类电机试验方法： GB1032-68 中小型三相异步电动机试验。
第2章 电机的主要参数之间的关系
电机的主要参数之间的关系式 电机中的几何相似定律概述 电磁负荷的选择 电机主要尺寸比的选择及确定主要尺寸的一般 方法 系列电机及其设计特点
第2章 电机的主要参数之间的关系
什么是主要尺寸？
电机的几何尺寸很多，有铁心尺寸、绕组尺寸、外形尺寸、 安装尺寸，其它各种结构部件的尺寸。但是究竟哪些是主要尺寸 ：电机的电磁过程主要是在气隙中进行的，其能量形式的转换则 是通过“气隙主磁通”进行的。因此主要尺寸就必定与气隙有密 切
导磁材料：
向冷轧方面发展 玻璃钢
1.1 电机制造工业的近况与发展趋势
小型电机的基座与转轴加工自动线 总装试验自动线 新工艺 静电喷漆自动线 中型电机转子导条环氧粉末涂敷新工艺 机座射压造型新工艺
1.1 电机制造工业的近况与发展趋势
四、标准化、系列化、通用化程度不断提高 五、积极开展电机理论、测试技术和新型发电方式的研究
── 计算极弧系数； p
τ ── 极距（米）；
lef ── 电枢计算长度；
p
Bav B
(0.63 ~ 0.72) (米)
D
2p
2.1 电机的主要参数之间的关系式
3、交流电机中
D, lef 与P, n, A, B
的关系
电负荷A：
2mWI ห้องสมุดไป่ตู้ D
2.1 电机的主要参数之间的关系式
对电机绕组、附加损耗、附加转矩、电机冷却、大型电机的端
部磁场的研究； 磁流体、地热、太阳能、风力和燃气轮机用于发电的研究。
1.2 电机设计的任务与过程
电机设计的任务
① 根据用户提出的产品规格（功率、电压、转速）和技术要求（效 率、参数、温升、机械可靠性）； ② 结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况； ③ 运用有关的理论和计算方法； ④ 正确处理设计中遇到的多种矛盾； 设计出性能好，体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用、维 修方便的先进产品。
二、向多品种发展
我国中小型电机系列有72个系列，531个品种
J、JO 第一次统一设计
基本系列：异步电机
J2、JO2 第二次统一设计 Y、YO 第三次统一设计 （性能好，效率高，噪声小）
1.1 电机制造工业的近况与发展趋势
二、向多品种发展
防爆、船用、潜水 派生和专用系列 单绕组多速、力矩、起重冶金等
2.1 电机的主要参数之间的关系式
CA 、K A 的物理意义
1．C A
D 2lef n 6.1 103 CA P p K Nm K dp AB
电机常数
①是电机常数：对一定功率范围内电机Bδ、、A变动不
p 大， 、KNm、 Kdp变化范围更小；
D 2lef 60D 2lef CA P / n 2T
机械结构、零部件尺寸、加工要求、材料； 机械计算；
通风计算；
温升计算。
1.2 电机设计的任务与过程
对设计人员的要求
① 了解国家的技术经济政策；
② 本厂的工艺要了解； ③ 要了解用户提出的规格要求； ④ 要熟悉前人的经验知识。
1.3 国家标准
国家标准（代号GB）：对电机的一般要求规定和 技术要求；