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1、电机设计第一章 电机设计概述21-1 电机制造工业的近况与发展趋势21-2 电机设计的任务与过程31-3 1-4 国家标准 国际标准4第二章电机的主要参数之间的关系52-1 电机的主要参数之间的关系式62-2 电机中的几何相似定律概述112-3 电磁负荷的选择132-4 电机主要尺寸比的选择及确定主要尺寸的一般方法162-5 系列电机及其设计特点19第三章磁路计算203-1 概述203-2 空气隙磁压降的计算223-3 齿部磁压降的计算293-4 轭部磁压降的计算33第四章参数计算384-1 绕组电阻的计算394-2 绕组电抗的一般计算方法424-3 主电抗计算434-4 漏电抗计算464-5
2、 漏抗标么值594-6 集肤效应对电机参数的影响614-7 饱和对电机参数的影响624-8 斜槽漏抗计算64第五章 损耗与效率665-1 概述665-2 基本铁耗675-3 空载时铁心中的附加损耗695-4 电气损耗735-5 负载时的附加损耗745-6 机械损耗805-7 效率82第六章 电机的冷却836-1 电机的冷却方式836-3 风扇846-4 径向通风系统中转子上其他风压元件参数的近似计算法85第七章 发热计算867-1 电机允许的温升限度867-2 传热的基本定律887-3 电机稳定温升的计算92第八章结构设计和机械计算978-1 电机的基本结构型式 （自学）978-2 结构设计的
3、基本内容、原则和方法98第十章 感应电机的电磁设计9910-1 概述9910-2 主要尺寸与气隙的确定10110-3 定子绕组与铁心的设计10410-4 转子绕组与铁心的设计10810-5 工作性能的计算11110-6 起动性能的计算113第十一章 电子计算机在电机设计计算中的应用11811-1 概述11811-2 曲线和图表的数学处理方法之一插值法11911-3 曲线和图表的数学处理方法之二公式法12011-4 机辅设计中常用的数值计算方法12111-5 设计分析程序12111-6 设计综合程序122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、 单机容量
4、迅速增长1 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。2 国内单机容量3 国外单机容量二、 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）JS2 笼型 JR2 绕线型T2 同步电机Z3 直流电机派生和专用系列： 防爆、船用、潜水 单绕组多速、力矩、起重冶金等三、 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 异步电机单绕组多速和Y-混合绕
5、组 直流机的可控硅供电、无槽电枢 双水内冷却技术、直线电机 绝缘材料：主要采用E、B级，向B、F级过渡 玻璃粉支母 无溶剂浸漆新材料 聚酰亚胺 DMD复合绝缘 玻璃钢 电工材料：向冷轧方面发展 自动化：自动下线、端部开槽 半自动化：总装自动线新工艺 静电喷漆 中型电机转子导条环氧粉末涂敷 机座射压造型四、 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1 电机设计的任务 根据用户提出的产品规格（功率、电压、转
6、速）和技术要求（效率、参数、温升、机械可靠性）； 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。2 设计的依据给定：额定功率、额定电压、相数、相间连接法、额定频率、额定转速、额定功率因数3 电机设计过程 准备阶段：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。 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。
7、 结构设计：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。4 对设计人员的要求 了解国家的技术经济政策； 本厂的工艺要了解； 要了解用户提出的规格要求； 要熟悉前人的经验知识。1-3 1-4 国家标准 国际标准国家标准（代号GB）：对电机的一般要求规定和技术要求；GB755-65 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。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；JB742-66 J2、JO2系列三相异步电动机技术条件；JB1104-68 Z2系列小型
8、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。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。第二章 电机的主要参数之间的关系一、 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
9、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。 铁心尺寸 绕组尺寸 其它尺寸大体确定电机的几何尺寸 外形尺寸 主要尺寸 不少电磁性能变化不大 安装尺寸 （D、） 电机矢量确定 结构部件尺寸电枢直径D：交流电机（定子内径） 直流电机（转子外径）二、 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
10、要参数之间的关系式一、 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。额定转速：同步速 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（）二、 交流电机中 的关系 计算功率： m 电枢绕组相数； E 电枢绕组相电势； I 电枢绕组相电流。其中电势： KNm 气隙磁场波形系数，当气隙磁场正弦分布 时； f 电流频率； N 电枢绕组每相串联匝数； Kdp 电枢绕组系数； 每极磁通（韦）。每极磁通： B 气隙磁密最大值（T）； Bav 气隙磁密平均值；
11、计算极弧系数； lef 电枢计算长度； 极距（米）； 电负荷A： D 电枢直径（米）； 把上面关系代入： 对一定功率和转速范围内的电机，B、A变动范围不大，、KNm、 Kdp变化范围更小，CA一般为常数。三、 直流电机计算功率： 其中电势： 每极磁通： 电负荷A： 把上面关系代入： 比较： 直流电机中四、 、的物理意义1是电机常数：对一定功率范围内电机B、A变动不大，、KNm、 Kdp变化范围更小； 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。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是电机常数的倒数，叫作利用系数。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
