电机设计

.
极距 D
2p 通常将沿电枢圆周单位长度上的电流导体数称为线负荷A :
A 2mNI
D
将E
4K Nm
f NKdp
4K Nm
pn 60
NK dp
B
'plef
4K Nm
pn 60
NKdp B
' p
D
2p
lef
4K Nm
pn 60
AD
2mI
Kdp B
' p
D
2p
lef
代入P' mEI ,化简后得:
P' mEI
交流电机电枢绕组的相电势为：
E 4.44 fNKdp 4KNm fNKdp 式中 KNm为气隙磁场的波形系数,当气隙磁场为正弦分布时等于1.11
每极磁通 Bavlef B'plef
气隙磁密波形示意图
' p
Bav B
,为计算极弧系数
, B为气隙磁密的最大值
, Bav为气隙磁密的平均值
而
' p
, K Nm
, Kdp的变化范围更小,所以把CA称为电机常数.上式即可写为:
CA
D2lef n P'
D 2le f P'
n
D 2le f P'
60D2lef
2T '
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。
励磁线圈（Cu) 磁轭（Fe)
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 cos 2f1t
C
iB Im cos(2f1t 120)
iC Im cos(2f1t 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，各伺其职！
定子 合二为一：
• 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
§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，
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。
电机设计
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
CA的倒数为:
KA
1 CA
2T '
60D2lef
Baidu Nhomakorabea
P' D2lef 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： 1 感应电机又称异步电机: P' KE PN
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：
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。
D 2le f P'
n
6.1
' p
K
Nm
K
dp
AB
对于直流电机同样有:
D 2le f P'
n
6.1
' p
AB
该式可以视为相应的交 流电机的主要参数关系 式取KNm Kdp 1而得到.
讨论：
D2lef P'
n
6.1
' p
K
Nm
K dp
AB
CA
由于一定功率和转速范围内的电机, B , A的变动范围不大,
N cosN
KE为额定负载时感应电势与端电压之比.
2 同步发电机 : P' KE PN
cos N
3 并励绕组的直流电动机: P'
Km PN
N
,
式中K
为考虑电枢压降和
m
并励绕组电流而引入的系数.
重要结论
转子
定子：产生磁场 B 各伺其职：
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
• 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；