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电机设计
第一篇 旋转电机设计 .................... 3
第一章 电机设计概述 ................................................................................................................................... 3
§1-1 电机制造工业的近况与发展趋势................................................................................................ 3 §1-2 电机设计的任务与过程 ............................................................................................................... 4 §1-3 1-4 国家标准 国际标准 ........................................................................................................... 5
第二章 电机的主要参数之间的关系 ....................................................................................................... 6
§2-1 电机的主要参数之间的关系式 ................................................................................................... 6 §2-2 电机中的几何相似定律概述 ..................................................................................................... 12 §2-3 电磁负荷的选择 ......................................................................................................................... 14 §2-4 电机主要尺寸比的选择及确定主要尺寸的一般方法 .............................................................. 17 §2-5 系列电机及其设计特点 ........................................................................................................... 20
第三章 磁路计算 ..................................................................................................................................... 21
§3-1 概述 ............................................................................................................................................. 21 §3-2 空气隙磁压降的计算 ............................................................................................................. 23 §3-3 齿部磁压降的计算 ................................................................................................................... 30 §3-4 轭部磁压降的计算 ................................................................................................................. 34
第四章 参数计算 ..................................................................................................................................... 39
§4-1 绕组电阻的计算 ....................................................................................................................... 40 §4-2 绕组电抗的一般计算方法 ....................................................................................................... 43 §4-3 主电抗计算 ................................................................................................................................. 44 §4-4 漏电抗计算 ............................................................................................................................... 47 §4-5 漏抗标么值 ............................................................................................................................... 60 §4-6 集肤效应对电机参数的影响.................................................................................................... 62 §4-7 饱和对电机参数的影响 ........................................................................................................... 63 §4-8 斜槽漏抗计算 ........................................................................................................................... 65
第五章 损耗与效率 ..................................................................................................................................... 67
§5-1 概述 ........................................................................................................................................... 67 §5-2 基本铁耗 ................................................................................................................................... 68 §5-3 空载时铁心中的附加损耗 ......................................................................................................... 70 §5-4 电气损耗 ................................................................................................................................... 74 §5-5 负载时的附加损耗 ..................................................................................................................... 75 §5-6 机械损耗 ................................................................................................................................... 81 §5-7 效率 ........................................................................................................................................... 83
第六章 电机的冷却 ..................................................................................................................................... 84
§6-1 电机的冷却方式 ....................................................................................................................... 84 §6-3 风扇 ............................................................................................................................................. 85 §6-4 径向通风系统中转子上其他风压元件参数的近似计算法 ...................................................... 86
第七章 发热计算 ......................................................................................................................................... 87
§7-1 电机允许的温升限度 ............................................................................................................... 87 §7-2 传热的基本定律 ......................................................................................................................... 89 §7-3 电机稳定温升的计算 ............................................................................................................... 93
第八章 结构设计和机械计算 ................................................................................................................. 98
§8-1 电机的基本结构型式 （自学） .............................................................................................. 98 §8-2 结构设计的基本内容、原则和方法.......................................................................................... 99
第十章 感应电机的电磁设计 ................................................................................................................... 100
§10-1 概述 ....................................................................................................................................... 100 §10-2 主要尺寸与气隙的确定 ....................................................................................................... 102 §10-3 定子绕组与铁心的设计 ....................................................................................................... 105 §10-4 转子绕组与铁心的设计 ....................................................................................................... 109 §10-5 工作性能的计算 .......................................................................................................................112 §10-6 起动性能的计算 ....................................................................................................................114
第十一章 电子计算机在电机设计计算中的应用 .....................................................................................119
§11-1 概述 ...........................................................................................................................................119 §11-2 曲线和图表的数学处理方法之一——插值法 .................................................................... 120 §11-3 曲线和图表的数学处理方法之二——公式法 .................................................................... 121 §11-4 机辅设计中常用的数值计算方法........................................................................................ 122 §11-5 设计分析程序 ....................................................................................................................... 122 §11-6 设计综合程序 ....................................................................................................................... 123
附录：电机的电磁设计10点注意事项 ..................................................................................................... 124
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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
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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
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。 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
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