电机设计课件之一ppt课件共50页
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《永磁电机设计》PPT模板课件
表1-3 铁氧体永磁材料牌号及其主要磁性能
牌号
剩余磁感应强 度 Br
T kGs
磁感应强度 矫顽力 H c
kA/ m
kOe
内禀矫顽力
H cJ
kA/ m
kOe
最大磁能积
(BH)max
kJ/m3
MG·O e
Y8T Y10T Y15 Y20 Y23 Y25 Y28 Y32
0.2~0.235 ≥0.2
0.28~0.36 0.32~0.38 0.32~0.37 0.36~0.40 0.37~0.40 0.40~0.42
大部分稀土永磁的退磁曲
线全部为直线，回复线与退磁 曲线相重合，可以使永磁电机 的磁性能在运行过程中保持稳 定，这是在电机中使用是最理 想的退磁曲线。
图1－4 （b） 回复线
3、内禀退磁曲线
磁性材料在外磁场作用下被磁化后产生的内在磁感应强度，称为 内禀磁感应强度 B i ，又称为磁极化强度 J 。
J 0M
式中，M为磁化强度（A/m）
（1－3）
由铁磁学理论可知，在磁性材料中 B = 0M+ 0H
在均匀的磁性材料中，上式的矢量和可改成代数和
（1－4）
B i 0MB0H
若取绝对值，则式（2-5）可改写成
Bi B0H
（1－5） （1－6）
描述内禀磁感应强度Bi (J )与磁场强度 H关系的曲线 Bi f(H)是表征
B rt1 B rt(0 11IL 0 ) 10 1 B0(rt10 t0)
（1－11）
式中，IL和 Br 取绝对值。
（2）磁稳定性是指在施加外磁场条件下永磁体磁性能发 生变化的情况。
理论分析和实践证明，一种永磁材料在工作温度时的 内禀矫顽力 H cJt 越大，内禀退磁曲线的矩形越好（或者说 H K 越大），则这种永磁材料的磁稳定性越高，即抗外磁 场干扰能力越强。
电机设计课件之一ppt课件
代入P ' m EI , 化简后得:
D 2lef n P'
6.1 ' பைடு நூலகம்p K Nm K dp AB
6.1 P' 'p AB 该式可以视为相应的交 流电机的主要参数关系 式取K Nm Kdp 1而得到 . 对于直流电机同样有:
讨论：
D 2lef n
D 2lef n P'
60D 2lef 2T '
n
60 2
P' T , 称之为计算转矩 .
'
电机常数CA大体上反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料的体积。 反映了材料的消耗量。
1 2T ' P' C A的倒数为: K A 2 2 CA 60D lef D lef n
KA表示单位体积有效材料所能产生的计算转矩。它的大小反应了电机材 料的利用率，通常称之为利用系数。 利用系数的高低取决于两方面：其一是材料的质量；其二是制造工艺水 平。 对于不同类型的电机，其计算功率可按给定的额定功率PN来决定：
§2-2电机中的几何相似定律
案例讨论： 有二台电机，容量均为1.1Kw，转速为1450r/min，对比另 一台电机容量为2.2Kw，转速也为1450r/min，问从经济因素考虑， 应选择二台容量较小的电机还是选择总容量相同的一台电机？
一般而言，对于相同转速（即极数也相同），不同容量 的电机间，有相似的几何形状，对应尺寸有相同的比值，即：
该式表明，随着单机容量增大，其有效材料的利用率均将 提高。
该定律得出的结论是：对于几何形状相似的电机，单位功率 所需的有效材料与功率的1/4次方正反比。即随着单机容量的增 大，有效材料的利用率将提高。 §2-3 电磁负荷的选择 D 2lef n 6.1 CA ' ' P p K Nm K dp AB
《永磁电机设计》课件
安全保护措施
为了防止意外事故，永磁电机应配备必要的安全保护措施，如过载保护、短路保护等。同时，应遵循 相关国家和地区的电气安全标准进行设计和制造。
04
永磁电机的优化设计
材料选择与优化
磁性材料
选择具有高磁导率、高矫顽力和 高剩磁的磁性材料，如钕铁硼和 钐钴等，以提高永磁电机的性能
。
导体材料
选用高导电性能的导体材料，如铜 和铝等，以减小电机的电阻和损耗 。
分析时需要考虑各种负载和工况下的应力、应变和振动 情况。
分析的主要目标是确保电机在各种工况下具有足够的强 度和稳定性，防止振动和断裂。
结构强度与振动分析的优化可以通过实验和计算机仿真 进行验证和改进。
03
永磁电机的性能分析
效率与功率因数
效率
永磁电机由于采用永磁材料，相比于传统电机具有更高的能量转换效率，减少了 能源的浪费。
绝缘材料
选用耐高温、电气性能良好的绝缘 材料，以提高电机的绝缘性能和耐 久性。
设计参数优化
01
02
03
气隙长度
合理设计气隙长度，以平 衡电机效率和磁场强度。
绕组匝数
根据电机性能要求，优化 绕组匝数，以获得更好的 电气性能。
转子结构
采用合理的转子结构，如 斜槽、磁阻转子等，以提 高电机效率。
制造工艺优化
冷却系统设计是永磁电机设计 的必要环节，它决定了电机的
可靠性和寿命。
冷却系统设计的主要目标是确 保电机在运行过程中温度保持 在合理范围内，防止过热和热
损坏。
设计时需要考虑冷却介质的类 型、流动路径和散热器等参数
。
冷却系统设计的优化可以通过 实验和计算机仿真进行验证和
改进。
结构强度与振动分析
为了防止意外事故，永磁电机应配备必要的安全保护措施，如过载保护、短路保护等。同时，应遵循 相关国家和地区的电气安全标准进行设计和制造。
04
永磁电机的优化设计
材料选择与优化
磁性材料
选择具有高磁导率、高矫顽力和 高剩磁的磁性材料，如钕铁硼和 钐钴等，以提高永磁电机的性能
。
导体材料
选用高导电性能的导体材料，如铜 和铝等，以减小电机的电阻和损耗 。
分析时需要考虑各种负载和工况下的应力、应变和振动 情况。
分析的主要目标是确保电机在各种工况下具有足够的强 度和稳定性，防止振动和断裂。
结构强度与振动分析的优化可以通过实验和计算机仿真 进行验证和改进。
03
永磁电机的性能分析
效率与功率因数
效率
永磁电机由于采用永磁材料，相比于传统电机具有更高的能量转换效率，减少了 能源的浪费。
绝缘材料
选用耐高温、电气性能良好的绝缘 材料，以提高电机的绝缘性能和耐 久性。
设计参数优化
01
02
03
气隙长度
合理设计气隙长度，以平 衡电机效率和磁场强度。
绕组匝数
根据电机性能要求，优化 绕组匝数，以获得更好的 电气性能。
转子结构
采用合理的转子结构，如 斜槽、磁阻转子等，以提 高电机效率。
制造工艺优化
冷却系统设计是永磁电机设计 的必要环节，它决定了电机的
可靠性和寿命。
冷却系统设计的主要目标是确 保电机在运行过程中温度保持 在合理范围内，防止过热和热
损坏。
设计时需要考虑冷却介质的类 型、流动路径和散热器等参数
。
冷却系统设计的优化可以通过 实验和计算机仿真进行验证和
改进。
结构强度与振动分析
电机设计及其CAD第1章PPT课件
以美国为代表的工业发达国家又在高效电机、变频电 机和特种电机等方面作了大量细致和深入的研究工作， 推出了新的产品系列，制定了相应的产品标准，极大 地丰富了电机各类和电机理论，拓展了电机市场。
School of Electrical Engineering
8
•2020/9/15
国内： •材料工艺落后 •外形不美观 •主要生产量大面广的产品（档次的、利润小、 市场竞争激烈）、高附加值产品少、高效电机 少、精密电机少。 •产品竞争力强（价格） •节约材料和提高性能使得生产厂家进退两难。 （1）高效节能电机的背景与发展 70年代的两次世界性的能源危机。美国体 会到能源对国民经济和社会的稳定的重要作用。
1
•2020/9/15
2 课程特点 理论联系实际，根据生产需要和生产实际进行电机
设计。 设计时考虑生产工艺条件，有些参数的确定不能按照 理论推导的最佳计算结果进行，如：
•感应电动机气隙长度确定 •机壳厚度极限（小电动机的机壳可以很薄、但很 薄时，铁水在砂型中迅速降温、流动性差，容易出 现气孔、砂眼等缺陷。） 3 课程目的
3
•2020/9/15
第一章 电机设计概述
第一节 电机制造工业近况与发展趋势
一．世界发电设备发展趋势 1、火电设备： 火电厂建厂快、投资少。大多数国家以火电为主。 50年代：100～200MW，60年代：300～600MW，七十 年代后期：800～1300MW 主要发展趋势为普遍采用单机容量为600~800兆瓦 容量火电机组；
School of Electrical Engineering
9
•2020/9/15
美国于80年代制定了电机能效标准。当时能够达到电 机能效标准的电机被视为高效电机。
School of Electrical Engineering
8
•2020/9/15
国内： •材料工艺落后 •外形不美观 •主要生产量大面广的产品（档次的、利润小、 市场竞争激烈）、高附加值产品少、高效电机 少、精密电机少。 •产品竞争力强（价格） •节约材料和提高性能使得生产厂家进退两难。 （1）高效节能电机的背景与发展 70年代的两次世界性的能源危机。美国体 会到能源对国民经济和社会的稳定的重要作用。
1
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2 课程特点 理论联系实际，根据生产需要和生产实际进行电机
设计。 设计时考虑生产工艺条件，有些参数的确定不能按照 理论推导的最佳计算结果进行，如：
•感应电动机气隙长度确定 •机壳厚度极限（小电动机的机壳可以很薄、但很 薄时，铁水在砂型中迅速降温、流动性差，容易出 现气孔、砂眼等缺陷。） 3 课程目的
3
•2020/9/15
第一章 电机设计概述
第一节 电机制造工业近况与发展趋势
一．世界发电设备发展趋势 1、火电设备： 火电厂建厂快、投资少。大多数国家以火电为主。 50年代：100～200MW，60年代：300～600MW，七十 年代后期：800～1300MW 主要发展趋势为普遍采用单机容量为600~800兆瓦 容量火电机组；
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•2020/9/15
美国于80年代制定了电机能效标准。当时能够达到电 机能效标准的电机被视为高效电机。
电机学课程设计报告PPT课件
常闭触点
(a) 外形图
常开触点 (b) 结构
按钮开关的外形和符号
7
结
构1 符 号
2 3
SB
1 43
SB
按钮帽
复位弹簧 支柱连杆
常闭静触头
2
桥式静触头
4
常开静触头
外壳
SB
动画
名 常闭按钮 称 (停止按钮)
常开按钮 (起动按钮)
复合按钮
8
4.1.3 接触器
用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。
(a) 外形
用于控制电路流 过的小电流 (无 需加灭弧装置)
属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示
常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。
接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。
如CJ10系列主触点额定电流5、10、20、40、75、 120A等数种；额定工作电压通常是220V或380V。 11
KM 复合按钮
34
点动时： 按下SB3
电机运转 FR
~ SB1
先断开
SB2 SB3
KM
KM
通电 闭合
后闭合 自锁触点不起作用
35
松开SB3 FR
~ SB1
后闭合
SB2 SB3
KM
KM
断电 断开
先断开
36
松开SB3 电机停转 实现点动 用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。
FR
~ SB1
后闭合
SB2 SB3
常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断 器、管式熔断器和有填料式熔断器。 符号 FU
(熔1)断电器灯额、定电电炉流等IF电的阻选性择负
载
IF > IL
(a) 外形图
常开触点 (b) 结构
按钮开关的外形和符号
7
结
构1 符 号
2 3
SB
1 43
SB
按钮帽
复位弹簧 支柱连杆
常闭静触头
2
桥式静触头
4
常开静触头
外壳
SB
动画
名 常闭按钮 称 (停止按钮)
常开按钮 (起动按钮)
复合按钮
8
4.1.3 接触器
用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。
(a) 外形
用于控制电路流 过的小电流 (无 需加灭弧装置)
属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示
常用的交流接触器有CJ10、CJ12、CJ20和3TB等系列。
接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。
如CJ10系列主触点额定电流5、10、20、40、75、 120A等数种；额定工作电压通常是220V或380V。 11
KM 复合按钮
34
点动时： 按下SB3
电机运转 FR
~ SB1
先断开
SB2 SB3
KM
KM
通电 闭合
后闭合 自锁触点不起作用
35
松开SB3 FR
~ SB1
后闭合
SB2 SB3
KM
KM
断电 断开
先断开
36
松开SB3 电机停转 实现点动 用途:试车、检修以及车床主轴的调整等。
FR
~ SB1
后闭合
SB2 SB3
常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断 器、管式熔断器和有填料式熔断器。 符号 FU
(熔1)断电器灯额、定电电炉流等IF电的阻选性择负
载
IF > IL
直流电机PPT精品课件
绕电枢一周， 所有元件互相串联构成一闭合回路。
电路图
结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。 即单迭绕 组的并联支路数正好等于电机的极数。
这是单迭绕组的重要特点之一。
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p; • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为零，
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
二、直流电机的工作原理
磁场定义
直流电机的物理模型
1 直流发电机的工作原理
（1）、换流过程
b
Aa
c
d
B
b
a
A
c
Bd
电势正方向：abcd B+,A-
电势正方向：电势正方向： dcba
B+,A-
c
Ad
b
a
B
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
2-2 柴油发电机型号和规格的选择
三、容量计算的原则：
1.柴油发电机的额定容量所供负荷的计算容量
2.柴油发电机的允许起动容量电动机有效起动容
量
柴油发电机额定容量(Sfe) ------主力发电功率(铭牌数据)
所供负荷的计算容量(SJ) ------发电机可能提供负荷的计算容量
柴油发电机允许起动容量(Sfq) ------发电机出口压降达20%时的允许起动容量(铭
转矩方向电：势方向：dcba 电势方向：
c
d
b
a
（2）直流电动机运行时的几点结论
电路图
结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。 即单迭绕 组的并联支路数正好等于电机的极数。
这是单迭绕组的重要特点之一。
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p; • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为零，
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
二、直流电机的工作原理
磁场定义
直流电机的物理模型
1 直流发电机的工作原理
（1）、换流过程
b
Aa
c
d
B
b
a
A
c
Bd
电势正方向：abcd B+,A-
电势正方向：电势正方向： dcba
B+,A-
c
Ad
b
a
B
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
2-2 柴油发电机型号和规格的选择
三、容量计算的原则：
1.柴油发电机的额定容量所供负荷的计算容量
2.柴油发电机的允许起动容量电动机有效起动容
量
柴油发电机额定容量(Sfe) ------主力发电功率(铭牌数据)
所供负荷的计算容量(SJ) ------发电机可能提供负荷的计算容量
柴油发电机允许起动容量(Sfq) ------发电机出口压降达20%时的允许起动容量(铭
转矩方向电：势方向：dcba 电势方向：
c
d
b
a
（2）直流电动机运行时的几点结论
电机设计及其CADPPT课件
H(A/cm) 0
1.58 3.83 6.52 8.9 12.6 20.1 37.8 72.0
第6页/共24页
查B=1.35、1.45、1.55T对应的H
线性插值程序：10.75、16.35、28.95A/cm；
抛物插值程序：10.28、15.08、26.89A/cm；
实际值：
10.50、15.50、26.70A/cm。
同样的离散点时，抛物插值精度高。
要求同样精度时，抛物线插值用较少点，少用计算机存储量
为提高精度，实际中，数组应为上例的10倍以上
也可以将B值小的部分用线性插值，因为这段曲线近似是直线；B值大的部分用 抛物线插值，因为这段曲线已与直线差得很多。
7
第7页/共24页
2021年5月16日星期日
四、二元插值
第13页/共24页
2021年5月16日星期日
三、对原曲线进行改造 个别曲线过于繁琐
14
第14页/共24页
2021年5月16日星期日
11－4 辅助设计中常用的数值计算方法
•为提高计算精度并充分发挥计算机的计算功能，可利用 数值计算方法来改造原有公式。
一、数值积分 复杂的被积函数不能用解析法直接积分，可用计算机进行数值积分。
将手算程序的各公式依次变成计算机程序，就是分析设计程序 需解决的问题：曲线与图表的处理； 迭代的处理。 二、框图的作用和编制
19
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2021年5月16日星期日
Hale Waihona Puke •包含多处迭代，甚至嵌套、多层嵌套或交叉。程
序从外形上看是逐条排列的，实际上并不是逐条执行的。
框图可以表达其结构层次和逻辑。
1、框图的作用：
2
电机学课件同步电机结构ppt课件
曲线相似(成比例)
为磁路的磁化特性
1 c
一般将发电机的空载额定电压
设计于弯曲部分C点
0
10/2006 C.B.Zeng
d
If(Ff)
30
3.电机磁路的饱和系数
Ks
Ff0 F
ac ab
dn dc
(
Ks
1.1 ~ 1.25) E0 ( 0)
2 n
气隙线:将空载特性
ab
的直线部分延长得线
c
段2，称为气隙线。
设oa代表额定电压， 则 ac为产生额定电压所需
F
Ff0
0
gd
磁势:
Ff0 ac ab bc F FFe
10/2006 C.B.Zeng
1
31
Ff0 ac ab bc F FFe
ab=F：不计饱和时产生oa电压所需磁势，称为气隙磁势。
bc=FFe：由于饱和，使得产生 oa电压的磁势增大的部分，
电枢反应 概念：内功率因数角ψ 不同情况电枢反应分析
10/2006 C.B.Zeng
36
1、电枢反应的定义：
I f
F f
随转子旋转（n1) 基波F f 1(n1 ) E0
f1
Pn 60
接三相对称负载
或加三相对称电源 i三相对称，f1 电枢磁势Fa
大 转 转
小
速 向
Fa
1.35 WKW 1 P
亦如图示方向。此时A相
Fa 出现在A相轴线上。
F
1
d轴 Ff
B轴
q轴
A轴
Fa
Y
C
A
X
NS
Z n1 B
C轴
10/2006 C.B.Zeng
为磁路的磁化特性
1 c
一般将发电机的空载额定电压
设计于弯曲部分C点
0
10/2006 C.B.Zeng
d
If(Ff)
30
3.电机磁路的饱和系数
Ks
Ff0 F
ac ab
dn dc
(
Ks
1.1 ~ 1.25) E0 ( 0)
2 n
气隙线:将空载特性
ab
的直线部分延长得线
c
段2，称为气隙线。
设oa代表额定电压， 则 ac为产生额定电压所需
F
Ff0
0
gd
磁势:
Ff0 ac ab bc F FFe
10/2006 C.B.Zeng
1
31
Ff0 ac ab bc F FFe
ab=F：不计饱和时产生oa电压所需磁势，称为气隙磁势。
bc=FFe：由于饱和，使得产生 oa电压的磁势增大的部分，
电枢反应 概念：内功率因数角ψ 不同情况电枢反应分析
10/2006 C.B.Zeng
36
1、电枢反应的定义：
I f
F f
随转子旋转（n1) 基波F f 1(n1 ) E0
f1
Pn 60
接三相对称负载
或加三相对称电源 i三相对称，f1 电枢磁势Fa
大 转 转
小
速 向
Fa
1.35 WKW 1 P
亦如图示方向。此时A相
Fa 出现在A相轴线上。
F
1
d轴 Ff
B轴
q轴
A轴
Fa
Y
C
A
X
NS
Z n1 B
C轴
10/2006 C.B.Zeng
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§1-4国际标准
定子铁心 定子绕组
交流电动机总体结构
机壳 端盖
转轴 转子
底座
f=Bδi2L
定子轭部磁密：1.5T 定子齿部磁密：1.5T
转子齿部磁密：1.5T 转子轭部磁密：1.5T
U≈E=4.44fkwWΦ
气隙磁密：0.6~0.7T
第二章 电机主要参数之间的关系
• 电机主要尺寸
•
电机主要尺寸是指电枢铁心的直径和长度。对于直流电机，
2同步发:P电 ' cK机 oEPN sN
KA表示单位体积有效材料所能产生的计算转矩。它的大小反应了电机材 料的利用率，通常称之为利用系数。
利用系数的高低取决于两方面：其一是材料的质量；其二是制造工艺水 平。
对于不同类型的电机，其计算功率可按给定的额定功率PN来决定： 1感应电机又称异:P步 ' 电K机 EPN
N c osN
KE为额定负载时感与应端电电势压.之比
电机无处不在
一、发电机提供强大的电力 二、工业设备需要电机 三、家用电器不能没有电机 四、时尚尖端数码产品离不开电机 五、未来交通动力更有赖于电机
电机，它究竟是什么？
电机的基本结构与原理
基本原理的公式体现： f BLI
一、直流电机
磁极（Fe)
转子铁心（Fe)
f
电枢=转子铁心+导体+电刷
励磁线圈（Cu) 磁轭（Fe)
转子：产生电流 I
f=BIL
电机设计所要解决的主要矛盾：
所用材料（铁与铜）与电机效能之间的矛盾。
第一篇 旋转电机设计
•
第一章 电机设计概述
• §1-1 电机制造工业的近况与发展趋势
• 一、我国电机制造业的发展概况
• （一）品种、规格不断增加，单机容量迅速增大，技术经济指标逐
步提高
• （二）积极采用新技术、新材料、新结构与新工艺 • （三）标准化、系列化和通用化程度不断提高 • （四）积极开展电机理论、测试技术和新型发电方式的研究
收集资料，即相关的国家标准、相近的电机技术资料包括试验数据。 在分析资料的基础上编制技术任务书。 （二）电磁设计
根据技术任务书的规定，进行电磁计算，确定所设计的电机的冲片 尺寸、铁心长度及电磁性能。 （三）结构设计
确定电机的机械结构、零部件尺寸、加工要求与材料的规格等。
§1-3国家标准
电机的国家标准是国家有关部门对电机提出一定要求的文件，它是电 机生产的依据，也是评定电机质量优劣的准则。
P' mEI
交流电机电枢绕组的相电势为：
E4.44 fNdK p 4KNm fNdK p 式K 中 N为 m 气隙磁场 ,当 的气 波隙 形磁 系场 数 时 为 等 1正 .1于 1弦
每极 磁 B avle通 fB 'plef
气隙磁密波形示意图
'pB B av,为计算,极 B为 弧 气 系 隙 数 磁,B 密 a为 v 的 气最 隙大 磁.值 密
而'p ,KNm,Kdp的变化范围 ,所更 以小 C把 A称为电机.上 常式 数即可: 写
CAD2Ple' fnD P2'lef
D2lef P'
620DT2l'ef
n
60
T' P' ,称之为计算 . 转矩
2
电机常数CA大体上反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料的体积。 反映了材料的消耗量。
C A 的倒 :K A 数 C 1A 为 62D 0 T 2l'efD 2 P le ' n f
D2lefn
6.1
P'
'pKNmKdpAB
对于直流电机 :D同 2Ple' fn样 有 'p6A.1B
该式可以视 流为 电相 机应 的的 主 式 交 要 K 取 NK m参 dp1而 数得 关 . 到 系
讨论：
D2Ple' fn'pKN6m K .1dpAB CA
由于一定功率围 和内 转的 速,电 范 B ,机 A的变动范围 , 不大
电枢直径是指转子外径；对于感应电机和同步电机，则是指定子
外径。
•
确定主要尺寸是设计电机的第一步。因为主要尺寸确定以后，
电机的重量、价格、工作特性等方方面面也随之而定。
• §2-1 电机主要参数之间的关系式
•
电机的主要尺寸与电磁功率有着密切的关系，后者可以用电
机的计算功率来表示。交流电机的计算功率为：
交流异步电动机
Y n0
交流电机 定子=定子铁心（Fe）+ 线圈(Cu)
iA Im cos2f1t
C
iB Im cos2(f1t 120)
iC Im cos2(f1t 240)
A
n
X
转子=转子铁心（Fe）+
线圈(Cu或Al)
Z
B
电机是：
合二为一，各伺其产生磁场 B 各伺其职：
极距 D
2p 通常将沿电枢长 圆度 周上 单的 位电流为 导线 体负 数 A:荷 称
A2mDNI
将E4KN
mf
NdKp4KN
pn m60N
K d pB'ple
f
4KN m6p0nN K d pB'p2D ple f 4KN m6p0nA 2m DIKd pB'p2D ple f
代入 P' mE,化 I 简后 : 得
生产部门应力求使所设计制造的电机全面满足国家标准规定的要求。 有关电机的国家标准有以下几种类型：
1、国家颁发的标准，代号为GB，例如，《GB755-87电机基本技术 要求》等；
2、部颁标准，代号为JB，例如，《JB3074-82Y系列（IP44）三相异 步电动机技术条件》等；
3、各种电机的试验方法。 国家标准通常是根据一定时期的国民经济发展水平来制定的，因而在 一定的历史条件下是先进的、合理的。它随着科学技术和生产的不断发展 而逐步提高，于是国家标准也要随之修定，而提出更高的标准要求。
• 二、国外电机制造工业的近况与发展趋势
• §1-2电机设计的任务与过程
• 一、电机设计的任务与对设计人员的要求
• 1、具备过硬的电机设计技术；
• 2、设计人员要注意贯彻国家的技术经济政策，努力使产品既满足使 用要求，又尽可能地降低成本；
3、设计人员应认真地听取有关人员的意见和建议，注意理论与实际、设 计与工艺相结合，认真进行调查研究、访问用户和查阅资料等； （二）电机设计时给定的数据和对电机的主要技术要求 电机设计时通常给定下列数据： （1）额定功率； （2）额定电压； （3）相数及相间的连接方式； （4）额定频率； （5）额定转速或同步转速； （6）额定功率因数。 二、电机设计过程和内容简介 （一）准备阶段
定子铁心 定子绕组
交流电动机总体结构
机壳 端盖
转轴 转子
底座
f=Bδi2L
定子轭部磁密：1.5T 定子齿部磁密：1.5T
转子齿部磁密：1.5T 转子轭部磁密：1.5T
U≈E=4.44fkwWΦ
气隙磁密：0.6~0.7T
第二章 电机主要参数之间的关系
• 电机主要尺寸
•
电机主要尺寸是指电枢铁心的直径和长度。对于直流电机，
2同步发:P电 ' cK机 oEPN sN
KA表示单位体积有效材料所能产生的计算转矩。它的大小反应了电机材 料的利用率，通常称之为利用系数。
利用系数的高低取决于两方面：其一是材料的质量；其二是制造工艺水 平。
对于不同类型的电机，其计算功率可按给定的额定功率PN来决定： 1感应电机又称异:P步 ' 电K机 EPN
N c osN
KE为额定负载时感与应端电电势压.之比
电机无处不在
一、发电机提供强大的电力 二、工业设备需要电机 三、家用电器不能没有电机 四、时尚尖端数码产品离不开电机 五、未来交通动力更有赖于电机
电机，它究竟是什么？
电机的基本结构与原理
基本原理的公式体现： f BLI
一、直流电机
磁极（Fe)
转子铁心（Fe)
f
电枢=转子铁心+导体+电刷
励磁线圈（Cu) 磁轭（Fe)
转子：产生电流 I
f=BIL
电机设计所要解决的主要矛盾：
所用材料（铁与铜）与电机效能之间的矛盾。
第一篇 旋转电机设计
•
第一章 电机设计概述
• §1-1 电机制造工业的近况与发展趋势
• 一、我国电机制造业的发展概况
• （一）品种、规格不断增加，单机容量迅速增大，技术经济指标逐
步提高
• （二）积极采用新技术、新材料、新结构与新工艺 • （三）标准化、系列化和通用化程度不断提高 • （四）积极开展电机理论、测试技术和新型发电方式的研究
收集资料，即相关的国家标准、相近的电机技术资料包括试验数据。 在分析资料的基础上编制技术任务书。 （二）电磁设计
根据技术任务书的规定，进行电磁计算，确定所设计的电机的冲片 尺寸、铁心长度及电磁性能。 （三）结构设计
确定电机的机械结构、零部件尺寸、加工要求与材料的规格等。
§1-3国家标准
电机的国家标准是国家有关部门对电机提出一定要求的文件，它是电 机生产的依据，也是评定电机质量优劣的准则。
P' mEI
交流电机电枢绕组的相电势为：
E4.44 fNdK p 4KNm fNdK p 式K 中 N为 m 气隙磁场 ,当 的气 波隙 形磁 系场 数 时 为 等 1正 .1于 1弦
每极 磁 B avle通 fB 'plef
气隙磁密波形示意图
'pB B av,为计算,极 B为 弧 气 系 隙 数 磁,B 密 a为 v 的 气最 隙大 磁.值 密
而'p ,KNm,Kdp的变化范围 ,所更 以小 C把 A称为电机.上 常式 数即可: 写
CAD2Ple' fnD P2'lef
D2lef P'
620DT2l'ef
n
60
T' P' ,称之为计算 . 转矩
2
电机常数CA大体上反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料的体积。 反映了材料的消耗量。
C A 的倒 :K A 数 C 1A 为 62D 0 T 2l'efD 2 P le ' n f
D2lefn
6.1
P'
'pKNmKdpAB
对于直流电机 :D同 2Ple' fn样 有 'p6A.1B
该式可以视 流为 电相 机应 的的 主 式 交 要 K 取 NK m参 dp1而 数得 关 . 到 系
讨论：
D2Ple' fn'pKN6m K .1dpAB CA
由于一定功率围 和内 转的 速,电 范 B ,机 A的变动范围 , 不大
电枢直径是指转子外径；对于感应电机和同步电机，则是指定子
外径。
•
确定主要尺寸是设计电机的第一步。因为主要尺寸确定以后，
电机的重量、价格、工作特性等方方面面也随之而定。
• §2-1 电机主要参数之间的关系式
•
电机的主要尺寸与电磁功率有着密切的关系，后者可以用电
机的计算功率来表示。交流电机的计算功率为：
交流异步电动机
Y n0
交流电机 定子=定子铁心（Fe）+ 线圈(Cu)
iA Im cos2f1t
C
iB Im cos2(f1t 120)
iC Im cos2(f1t 240)
A
n
X
转子=转子铁心（Fe）+
线圈(Cu或Al)
Z
B
电机是：
合二为一，各伺其产生磁场 B 各伺其职：
极距 D
2p 通常将沿电枢长 圆度 周上 单的 位电流为 导线 体负 数 A:荷 称
A2mDNI
将E4KN
mf
NdKp4KN
pn m60N
K d pB'ple
f
4KN m6p0nN K d pB'p2D ple f 4KN m6p0nA 2m DIKd pB'p2D ple f
代入 P' mE,化 I 简后 : 得
生产部门应力求使所设计制造的电机全面满足国家标准规定的要求。 有关电机的国家标准有以下几种类型：
1、国家颁发的标准，代号为GB，例如，《GB755-87电机基本技术 要求》等；
2、部颁标准，代号为JB，例如，《JB3074-82Y系列（IP44）三相异 步电动机技术条件》等；
3、各种电机的试验方法。 国家标准通常是根据一定时期的国民经济发展水平来制定的，因而在 一定的历史条件下是先进的、合理的。它随着科学技术和生产的不断发展 而逐步提高，于是国家标准也要随之修定，而提出更高的标准要求。
• 二、国外电机制造工业的近况与发展趋势
• §1-2电机设计的任务与过程
• 一、电机设计的任务与对设计人员的要求
• 1、具备过硬的电机设计技术；
• 2、设计人员要注意贯彻国家的技术经济政策，努力使产品既满足使 用要求，又尽可能地降低成本；
3、设计人员应认真地听取有关人员的意见和建议，注意理论与实际、设 计与工艺相结合，认真进行调查研究、访问用户和查阅资料等； （二）电机设计时给定的数据和对电机的主要技术要求 电机设计时通常给定下列数据： （1）额定功率； （2）额定电压； （3）相数及相间的连接方式； （4）额定频率； （5）额定转速或同步转速； （6）额定功率因数。 二、电机设计过程和内容简介 （一）准备阶段