电机设计部分课后答案

1、文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持. 9word版本可编辑欢迎下载支持. 电机设计 第一章 1. 电机设计的任务是什么？ 答电机设计的任务是根据用户提出的产品规格（功率.电压、 转速）与技术要求（效率.参数、 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，正确处理设计时遇到的各种矛盾，从而设计出性能好、 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. 电机设计过程分为哪几个阶段？ 答，电机设计的过程可分为 准备阶段；通常包括两方面内容；首先是熟悉国家标准，收 集相近电机的产品样本和技术资料，并听取生

2、产和使用单位的 意见与要求；然后在国家标准有关规定及分析相应资料的基础 上，编制技术任务书或技术建议书。 电磁设计：本阶段的任务是根据技术任务书的规定，参照生 产实践经验，通过计算和方案比较，来确定与所设计电机电硝 性能有关的尺寸和数据，选定有关材料，并核算电磁性能。 结构设计：结构设计的任务是确定电机的机械结构，零部件 尺寸，加工要求与材料的规格及性能要求，包括必要的机械计 算、通风计算和温升计算。 3. 电机设计通常给定的数据有哪些？ 答占电机设计时通常会给定卜列数据: 额定功率 (2额定电压 (3相数及相同连接方式 (4)额定频率 额定转速或同步转速 (6)额定功率因数 感应电动机通常给

3、定:同步电机通常给定; 直流电机通常给定(1)(2) (5) 第二章 1.电机常数G和利用系数的物理意义是什么？ 答：CA：大体反映了产生单位计算转矩所消耗的有效材料(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。 Ka：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。 2什么是主要尺寸关系式？根据它可以得出什么结论？ 答=主要尺寸关系式为；-根据这个关系式 P 40凤他 得到的重要结论有:电机的主要尺寸由其计算功率旷和转速n 之比匕或计算转矩T所决定电磁负荷A和氐不变时，相同 n 功率的电机，转速较高的，尺寸较小尺寸相同的电机，转速较 高的，

4、则功率较大。这表明提高转速可减小电机的体积和重量； 转速一定时，若直径不变而采取不同长度，则可得到不同功率 的电机；由于计算极弧系数八 波形系数氐与绕组系数蘇 的数值一般变化不大，因此电机的主要尺寸在很大程度上和选用 的电磁负荷A和Ba有关。电磁负荷选得越高，电机的尺寸就越小。 3什么是电机中的几何相似定律？为何在可能情况下，总希望用 大功率电机来代替总功率相等的小功率电机？为何冷却问题对 于大电机比对小电机更显得重要? 答，在转速相同的情况下，当普二糾兽畔 S下， l)b lb hb bbJ / P 即当B和J的数值保持不变时，对一系列功率递增, 几何形状相似的电机，每单位功率所需有效材料的

5、重量G、成本 及产生损耗环均与计算功率附次方成反比。用大功率电机 代替总功率相等的数台小电机的原因是随着单机容量的增加，其 有效材料的重量G.成本Gr和损耗的增加要慢，其有效材料 的利用率和电机的效率均将提高，因此用大功率电机代替总功率 相等的数台小电功率机。冷却问题对大功率电机比对小功率电机 更显得重要的原因是电机损耗与长度1的立方成正比，而冷却表 文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持. 面却与长度的平方成正比。功率上升，长度变长，损耗增加大于 冷却的增加。为了使温升不超过允许值，随着功率的增加，要改 变电机的通风和冷却系统，从而放弃它们的几何形状相似。 4.

6、电磁负荷对电机的性能和经济性有何影响？电磁负荷选用时 要考虑哪些因素？ 答：当匕一定，由于色，血，心变化不大，则电机主要尺寸决 ri 定于电磁负荷。生产固定效率的电机，若其电磁负荷越高，电机 的尺寸将越小，重量越轻，成本越低，经济效益越好。电磁负荷 选用常需要考虑制造运行费用，冷却条件，所用材料与绝缘等级， 电机的功率，转速等。 5若2台电机的规格，材料结构，绝缘等级与冷却条件都相同， 若电机1的线负荷比电机2的线负荷离，则2台电机的导体电流 密度能否选得一样，为什么？ 答：不能选的一样，因为：从q.= PAJ式子上看，儿用由题中可 知P i二P 2, qi=q2,所以JiJ2o即电机1的电流

7、密度须选得低一些。 6什么是电机的主要尺寸比？它对电机的性能和经济性有何影 响？ 答，主要尺寸比2 =牛（电机电枢计算长度与极距之比），若D九 不变而入校大： （1）电机将校细长，即Lr校大而D较小。绕组端部变得校短， 端部的用铜（铝）量相应减小，当入仍在正常范围内时，可提高 绕组铜（铝利用率。端盖，轴承，刷架，换向器和绕组支架等 结构部件的尺寸较小，重量较轻。因此单位功率的材料消耗少， 成本较低。 （2）电机的体积不变，因此铁的重量不变，在同一磁通密度下 基本铁耗也不变.但附加铁耗有所降低，机械损耗则因直径变小 而减小。再考虑到电流密度一定时，端部铜（铝）耗将减小，因 此，电机中总擴耗下降，

8、效率提髙. （3）由于绕组端部较短，因此端部漏抗减小。一般情况下总漏 抗将减小。 （4）由于电机细长，在采用气体作为冷却介质时，风路加长, 冷却条件变差，从而导致轴向温度分布不均匀度增大 5）由于电机细长，线圈数目较粗短的电机较少，因而使线圈 制造工时和绝缘材料的消耗减小。但电机冲片数目增多，冲片冲 剪和铁芯叠压的工时增加，冲模磨损加剧；同时机座加工工时增 加，并因铁芯直径较小，下线难度稍大，而可能使下线工时增多。 （6）由于电机细长，转子的转动惯量与圆周速度较小，这对于 转速较高或要求机电时间常数较小的电机是有利的。 7电机的主要尺寸是指什么？怎样确定? 9word版本可编辑欢迎下载支持.

9、文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编辑.欢迎下载支持. 答：电机的生要尺寸是指电枢铁芯的直径和长度对于直流电机， 电枢直径是指转子外径；对于一般结构的感应电机和同步电机， I 则是指定子内径。电机的主要尺寸由其计算功率和转速之比牛或 计算转矩厂所决定。确定电机主要尺寸一般采用两种方法，即计 算袪和类比法。 计算法：选取合理的电磁负荷求得bls选适当的主要尺寸比 X分别求得主要尺寸D和ler；确定交流电机定子外径Do直 流电机电枢外径Da,对电枢长度进行圆整，并对外径标准化。 类比法：根据所设计的电机的具体条件（结构、材料、技术经 济指标和工艺等），参照已生产过的同类型相似规格电机

10、的设 计和实验数据，直接初选主要尺寸及其他数据。 8何谓系列电机，为什么电机厂生产的大多是系列电机？系列电 机设计有哪些特点？ 答，系列电机指技术要求，应用范围，结构型式，冷却方式，生 产工艺基本相同，功率及安装尺寸按一定规律递增，零部件通用 性很高的一系列电机。因为生产系列电机生产简单并给制造，使 用和维护带来很大方便，可成批生产通用性很高的理工部件，使 生产过程机械化，自动化，有利于提高产品质量，降低成本。其 设计特点二1.功率按一定规律递増2.安装尺寸和功率等级相适应 3. 电枢冲片外径充分利用现已有的工艺设备4.重视零部件的标 准化，系列化，通用化5.考虑派生的可能性。 第三章 1.

11、为什么可以将电机内部比较复杂的磁场当作比较简单的磁路 计算？ 答2为简化计算，可将复杂的嶽场以磁极为对称单元，依据磁路 理论打匹=电流可找到一条磁极中心线包含全部励磁电 J 流的磁路简化计算。 2. 磁路计算时为什么要选择通过磯极中心的一条磁力线路径来 计算，选用其他路径是否也可得到同样的结果？ 答：磁路计算时选择通过磁极中心的一条磁力线的原因是此路径 包围所有的电流，比路径的气隙和铁芯的B、H以及相应的尺寸 较容易计算。选用其他路径也可得到相同的结果。 3. 磁路计算的一般步骤是怎么样的？ 答先根据假设条件将电机内的磁路分段。 利用磁路定律列写各段的磁压降和磁通密度的关系式，该 关系式是磁路

12、尺寸参数和材料待性的函数。 修正磁场，简化磁路计算过程中带来的偏差，给出磁压降 和磁通密度关系式的修正公式。 4. 气隙系数K（4）外冷 与内冷 在选择和设计通风系统时要综合考虑电机的尺寸（如轴向长度、 功率大小和温升对冷却的要求与冷却的成本的影响，来确定采用 冷却系统的方式，还要考虑其运行环境与运行要求。 2抽出式和鼓入式两种冷却方式哪一种冷却能力较高？为什 么？ 答：抽出式冷却能力较高。由于抽出式的冷空气首先和电机的发 热部分接触，且能采取直径较大的风扇，而鼓入式的冷却空气却 首先通过风扇，被风扇的损耗加热后，再和电机的发热部分接触。 3伯努利方程代表的物理意义是什么？为什么在液休的运动过

13、程中，它的静斥力和动床 力之间可以相互转化？ 答：伯努利方程为pgh + P +丄丹=C其物理意义为理想流体在稳态运行过程中， 2 单位休积内所包含的总能:&保持不变.因为流体在流动的过程中卩不是固定不变的.若变 小，则动KJ1P2/2变小,动氐头以 降小。乂因力全床头不变则渤床力必然变 2g 大，反之亦然。所以前圧力和动圧力Z间可以互相转化。 5流阻或风阻的串联和并联用如何计算？与电阻的串并联方法相比较有何异同？ 答：流阻或风阻的串并联用风路图计算串联时，渡过各个风阻的流坦:相同，气体通过 整个管道或风路所需的仝部斥力等于各部分床力损耗的总和。串联时等效流阻或风阻为 S G。并联时由J：支賂

14、的压降为，心且流过各文略的压降相等。可以惟导 出 Z& = 1/( I 电路中电阻等效于风路中的风阻。电流等效于风路中的流:a 电床等效风路中的斥降。串并联的计算原理相同。所不现的是电路中电床与电流成正比而 风路中斥降与流虽的平方成正比。 3.试比较离心式风扇和轴流式风扇的工作原理，它们各有什么优 缺点？为什么在一般中小型电机中很少用轴流式风扇? 答：离心式风扇的工作原理是风扇转动时，处于其叶片间的气体 受离心力的作用向外飞逸，因而在风扇叶轮边缘出口处形成压 力。优点是压力较高，缺点是效率较低。轴流式风扇的工作原理 是风扇转动时，气体受叶片鼓动沿轴向方向在风扇出口处形成压 力。优点是效率高，缺点是压力低。感应电机和凸极同步机的孔 缝很小，使得轴向风很难通过，只有直流电机可以有轴流式风扇 而直流电机的应用范围很小，而且离心式风扇能产生较高压力。 由于一