第二讲 电机主要结构尺寸的确定

电机设计第二讲

电机主要结构尺寸的确定2012.09.18讲课人：邢伟15十月2023提要1、电机的设计任务书2、电机的主要尺寸公式电机的身材——主要参数与长径比电机的主要尺寸公式几个主要概念4、电机的几何相似定律和系列化电机设计3、电磁负荷与主要尺寸比的选择1、电机的设计任务书——电机设计的起点和依据产品规格：额定功率、额定转速（频率、极数）、额定电压技术要求

效率、可靠性、温升、转矩平稳性运行条件：工作制、使用环境

2.1电机的身材2.1电机的身材15十月2023三围：定子外径D1定子内径D2转子外径d1电机的身材身高:铁心的轴向长度

L2.1电机的身材2.1电机的身材人：身高三围力量速度肌肉的发达程度电机：轴向长度lef电枢直径D功率P转速n电磁负荷A、

Bδ长径比转矩2.1电机的身材短粗的电机——低速力矩电机长瘦的电机——高速伺服电机2.2电机的主要尺寸公式电机的主要尺寸公式（电机设计基本公式）：直流电机：2.2电机的主要尺寸公式2.3几个主要概念电机的计算功率（视在内功率）电机的利用系数电机常数电机的电磁负荷电机的热负荷2.3几个主要概念3.1电磁负荷的选择高的电磁负荷可以提高有效材料的利用率，但对电机的参数、起动和运行性能、可靠性都有影响3.1电磁负荷的选择线负荷A提高，气隙磁密不变电机的尺寸和体积将较小，可节省钢铁材料铁耗减小为保持感应电势不变，绕组匝数增加，铜（铝）材料将增加电枢单位表面上的铜耗增加，绕组温升增高，电机参数和电机特性的改变，在后续章节中逐渐展开气隙磁密提高，线负荷A不变电机的尺寸和体积将较小，可节省钢铁材料电枢基本铁耗增大，效率降低，冷却条件不变的话可导致温升提高气隙磁压降和磁路的饱和程度增加。直流电机的励磁绕组用铜量和励磁损耗增加，效率下降；感应电机的励磁电流上升，功率因数变坏。电机参数和电机特性的改变，在后续章节中逐渐展开3.1电磁负荷的选择3.1电磁负荷的选择A与值不易过高，而且比值要适当，应为这一比值除了影响电机的参数和特性，还与电机铜耗、铁耗的分配相关，也即会影响电机效率曲线上出现最高效率的位置。A与值的选择与电机的冷却条件、材料、绝缘等级、功率、转速、电机的结构形式（内转子、外转子）3.2主要尺寸比的选择主要尺寸比的大小与电机运行性能、经济性、工艺性等密切相关A与值不变，电机的不变，增大将导致：电机将变为细长，端部用铜量相应减小，铜耗下降，铜的利用率提高。同时，端盖、轴承等结构部件的尺寸变小，重量降低，电机单位功率的材料消耗降低、成本下降。总损耗下降，效率提高。基本铁耗不变，附加铁耗降低，机械损耗、铜耗降低。端部漏抗下降。3.2主要尺寸比的选择对散热的影响：加长了轴向风路和风阻，增大了定子铁心和机座的接触面积。因此，对于开放式和封闭式电机，长径比的选择不同。对加工和工艺的影响：线圈数目下降，制造工时下降、绝缘材料消耗下降；冲片数目增多，工时增加；下线工时增多，难度加大；轴承支撑点间间距增大，轴需要加粗。有利于降低电机的转动惯量和机械时间常数，提高电机的频响。感应电机、同步电机、直流电机的长径比选择范围见课本p17

专著推荐【美】E.列维，《多相电动机直接设计法》陈明震，童本正，胡崇岳，魏美琪译.机械工业出版社，1989年出版4.1电机的几何相似定律概念：几何形状相似、长度因次l

、有效材料有效材料的成本

总损耗4.1电机的几何相似定律单位功率下的电机的重量、