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。
电机设计毕业论文
电机设计毕业论文电机设计毕业论文一、引言随着科技的不断发展，电机作为一种关键的电力机械，已经成为现代机电工业的重要设备。
对于电机的设计，制造和应用已经成为电机专业学生需要研究的主要内容之一。
本文将介绍一个电机设计的毕业论文，阐述了在电机设计过程中的一些关键方面。
二、电机设计基础1.电机的分类根据电机的用途、结构、按用途不同，电机可以分为不同的类型。
按照电机的使用环境可以分为工业用电机，家用电机，船用电机，飞机用电机等。
按照结构可以分为交流电机和直流电机，电力电机和小型电机，异步电机和同步电机。
不同类型的电机有不同的特点和设计要求。
2.电机设计的基本步骤电机设计的基本步骤包括电机设计要求的确定，电机概念设计，计算，绘制设计图纸，选择和检验材料及制造工艺，实验和模型测试。
3.电机设计的基本设计要求电机设计要求应符合以下基本要求：1）电机性能稳定：电机的性能应该具有稳定的特点，能够在工作过程中具有良好的稳定特性，避免产生振动和噪声。
2）高效能和高效率：电机必须具有高效能和高效率，这意味着在相同工作条件下，电机的输出功率应该尽可能高，能源的损失应该尽可能小。
3）可靠性和稳定性：电机必须应该具有良好的可靠性和稳定性，能够对工作环境中的各种干扰因素具有良好的适应性，同时能够长时间运行。
4）经济性：电机的成本应该合理，制造成本和使用成本应该都掌握在合理的范围之内。
三、具体设计过程本文设计了一个DC减速电机，应用于环保领域中的某种设备中（详情见论文）。
设计步骤包括：确定电机工作原理和基本参数，进行电机的初始设计，对电机进行分析和模拟，进行性能测试和实验验证等环节。
四、结果与讨论本文所设计的DC减速电机具有以下特点：1. 较小的外形尺寸，方便安装和使用。
2. 高效率，具有较好的运行稳定性和可靠性。
3. 由于减速机构的作用，具有更大的扭矩和较低的速度，适用于需要较大扭矩和同时需要较小转速的场合。
五、结论本文对DC减速电机的设计进行了探讨，并通过实验验证了其性能和特点。
电机结构设计
电机结构设计
电机结构设计是电机设计中的一个重要组成部分，主要包括定子结构设计和转子结构设计两个方面。
定子结构设计主要包括机座、定子铁芯、定子绕组、端盖、轴承等部件的设计。
其中，机座一般采用铸铁或铸钢制成，起到支撑和保护作用；定子铁芯一般由内圆周表面均匀冲有槽孔的圆环形硅钢片叠压而成，是产生磁场的部分；定子绕组则用绝缘导线(如漆包线等)绕制而成，放置在定子铁芯的轴向线槽内，组成三相对称绕组；端盖则用于固定定子绕组和转子，轴承则起到支撑转子和减小摩擦的作用。
转子结构设计主要包括转轴、转子铁芯、转子绕组、风叶等部件的设计。
其中，转轴一般采用优质碳素钢或合金钢制成，是转子的核心部件；转子铁芯一般由外圆周表面冲有槽的硅钢片叠压而成，是产生磁场的部分；转子绕组则用绝缘导线(如漆包线等)绕制而成，放置在转子铁芯的槽内，分为鼠笼式和绕线式两种类型；风叶则用于平衡转子的动平衡，从而减小振动和噪音。
电机结构设计的好坏直接影响到电机的性能、可靠性、成本和寿命。
因此，在进行电机结构设计时，需要考虑到材料的选择、结构的强度、刚度和稳定性、热膨胀和振动等因素，同时还要注重设计的经济性和实用性。
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。
电机设计流程
电机设计流程
电机设计流程一般包括以下几个步骤：
1. 了解设计需求：需要与客户进行沟通，了解客户对电机工作电压、输出功率（转速转矩）、体积要求（安装尺寸）、工作制、使用环境等具体需求。
同时，也需要考虑国标和其他相关标准的要求。
2. 确定设计参数：根据客户需求和标准要求，确定电机的设计参数，如过载倍数、弱磁扩速比、高效区等。
3. 选择合适的材料和供应商：根据设计需求和参数，选择合适的材料和供应商，确保电机性能和成本的优化。
4. 设计电机结构：根据设计需求和参数，设计电机的结构，包括定子、转子、轴承等部分，并确保电机的稳定性和可靠性。
5. 进行电磁场分析：使用电磁场分析软件对电机进行电磁场分析，确保电机性能符合设计要求。
6. 进行热分析：使用热分析软件对电机进行热分析，确保电机在运行过程中的温度分布和温升符合设计要求。
7. 进行动力学分析：使用动力学分析软件对电机进行动力学分析，确保电机在运行过程中的振动和噪声符合设计要求。
8. 进行样机制造和测试：根据设计结果，制造样机并进行测试，包括性能测试、可靠性测试等，确保电机性能和可靠性符合设计要求。
9. 优化设计：根据测试结果，对设计进行优化，提高电机性能和可靠性。
10. 完成设计文档：最后，完成电机设计文档，包括设计图纸、材料清单、制造工艺流程等，为生产和维护提供支持。
以上是电机设计的流程，具体的设计过程可能会因不同的设计需求和参数而有所差异。
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。
电机设计知识点总结
电机设计知识点总结近年来，电机作为现代社会中不可或缺的设备之一，已经广泛应用于各个领域，包括工业、航空航天、交通运输、家电等。
对于电机的设计，是保证其性能和效果的关键环节。
本文将对电机设计中的关键知识点进行总结，并简要介绍其应用。
一、电机类型电机按照不同的工作原理和结构可分为直流电机和交流电机两大类。
直流电机根据励磁方式又可分为永磁直流电机、励磁直流电机和复合励磁直流电机。
交流电机又可分为感应电机、同步电机和步进电机。
二、电机参数在电机设计中，需要关注并确定一系列参数，包括额定功率、额定电压、额定电流、转速和效率等。
这些参数对电机的性能和使用情况有着重要影响，需要通过合理选取来满足具体需求。
三、电机转子设计电机的转子设计关系到电机的效率和运行稳定性。
根据转子导体材料的不同，转子可分为铝制转子和铜制转子。
铜制转子由于导电性能好，热容量大，能有效提高电机效率。
而铝制转子的轻巧特性使电机降低了转动惯量，提高了响应速度。
四、电机定子设计电机定子的设计要求考虑风道结构、定子绕组的设计以及定子铁心材质的选择等。
风道的设计能够使风能充分冷却电机，并减少温升现象。
定子绕组的设计涉及到导线的选择、绝缘和固定方式等。
而定子铁心材质的选择需要综合考虑磁导率、饱和磁导率、磁阻和热传导等因素。
五、电机控制算法电机的控制算法决定了电机的运行方式和效果。
常见的控制算法包括直流电机的PWM控制、感应电机的矢量控制和步进电机的微步控制等。
通过合理选择和调试控制算法，可以实现电机的精确控制和高效运行。
六、电机热设计电机在长时间工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时散热会导致电机过热，从而影响电机的性能和寿命。
因此，电机热设计至关重要。
合理设计散热结构、选取散热材料以及采用温度传感器和风扇等辅助散热设备，是保证电机正常运行的重要手段。
七、电机材料选择电机设计中，材料的选择直接关系到电机的性能和成本。
例如，电机轴承采用特殊材料能够减少摩擦和磨损，提高电机寿命；电机绝缘材料要具有良好的绝缘性能，以确保电机安全可靠运行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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
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’；
(kW )
(kW )
3 PN P mU I cos 10 1 N N N N
3 P mE 1I1 10
(kVA)
P
E1 1 1 PN K E PN U N N cos N N cos N
PN 给定， N , cos N 与给定， K E 与可先假设再得到计算功率。
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。
I── 电枢绕组相电流
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
电枢绕组相电势： E
4K Nm Kdp fN
1 Em 2 1.11 2 Em
(伏)
KNm── 气隙磁场波形系数，当气隙磁场正弦分布时；
K Nm
E有效值 E平均值
f── 电流频率；
CA ( K A ) f ( P / n) 之间的曲线 → D2lef
2.1 电机的主要参数之间的关系式
5、计算功率与额定功率的关系
在设计电机时，一般都是给定额定功率 PN ，因此应找出
PN 与
P 的关系
输入功率：
额定功率： 异步电机： 计算功率： 比较上两式：
3 P mU I cos 10 1 N 1 N
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
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。
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。
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
p 对一定功率和转速范围内的电机，Bδ、、A变动范围不大， 、
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
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 CA C A 并非总是常数，转速一定时， 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、→
安装尺寸
D
lef
不少电磁性能变化不大
结构部件尺寸
电枢直径D：交流电机（定子内径）Di1 直流电机（转子外径） D2
第2章 电机的主要参数之间的关系
本章研究内容
1．确定主要尺寸依据的基本关系式 → 选择电磁负荷
→ 确定主要尺寸；
2．电磁负荷的选择； 3．确定主要尺寸的一般方法。
2.1 电机的主要参数之间的关系式
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）；
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。
p ── 计算极弧系数；
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 A D
2.1 电机的主要参数之间的关系式
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：
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；
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：
电机制造工业的近况与发展趋势 电机设计的任务与过程 国家标准 国际标准
1.1 电机制造工业的近况与发展趋势
一、单机容量迅速增长
为什么单机容量要增加？
从制造角度看，功率大，材料越省，效率高，电机材料选用率提高；
从运行角度看，功率大，机组数目少，运行人员少，维修费用减小。
1.1 电机制造工业的近况与发展趋势
电磁功率（计算功率）：电机将电能（机械能）转换成机械能（电 能），能量都是以电磁能的形式通过定转子间的气隙进行传递的，与之 相对应的功率称为电磁功率。 电磁功率在电机设计中用计算功率表示（P）
2.1 电机的主要参数之间的关系式
2、几个物理量
计算功率：
P mEI 103 (KVA)
m── 电枢绕组相数； E── 电枢绕组相电势
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
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↓。
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