电机设计及其CAD-第2章

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1、主要尺寸：电枢铁心直径和长度直流电机,感应电机、同步电机主要尺寸的意义不同主要尺寸确定的重要性：主要尺寸确定后，其它尺寸大体确定电机的成本、工作特性和运行可靠性都和主要尺寸及它们的比值有密切关系，是设计第一步。第二章电机主要尺寸的确定2021/7/181SchoolofElectricalEngineering本章主要内容：主要尺寸的确定几何相似定律电磁负荷选择原则系列电机设计特点第一节电机主要参数之间关系式一、电机主要尺寸和电磁功率的关系电机主要尺寸与通过定转子之间气隙传递的电磁功率有重要关系。2021/7/182SchoolofElectricalEngineering1 交流电机电磁功率

2、可用计算功率表示。计算功率与电磁功率的区别：mE'2I'2cos2mEIcos2计算功率:P'=mEI其中m为相数，E为相电动势，I为相电流。E=4KNmfNKdpKNm气隙磁场波形系数，Kdp为绕组因数(通常取为Kdp1)N为每相串联匝数，为每极磁通2021/7/183SchoolofElectricalEngineering气隙磁场波形系数KNm：电机中，对于任意气隙磁场波形，在每对极范围内，其有效值与平均值的比值，就是波形系数。对于正弦波，有效值为平均值的/(22)=1.112021/7/184SchoolofElectricalEngineering频率:f＝np/60其

3、中,n转速，p极对数每极磁通:其中，B为气隙磁密最大值（磁负荷）lef为电枢计算长度极距为电负荷为2021/7/185SchoolofElectricalEngineering'p为计算极弧系数，'p=Bav/B当磁路不饱和时，'p=0.637则计算功率为整理得采用国际单位制：D、lef－m，B—T，P'—VA，n－r/minEa－V，A－A/m，－Wb2021/7/186SchoolofElectricalEngineering2直流电机电磁功率：故所以因得又因为Na-电枢绕组总导体数2021/7/187SchoolofElectricalEngineering得和交流机关系

4、相似二、电机常数对一定功率和转速范围的电机，A、B变化不大，'p等的变化范围更小，因此CA称为电机常数。2021/7/188SchoolofElectricalEngineeringCA大体上反映了产生单位转矩所耗用有效材料的体积，也一定程度上反映了结构材料的用量。单位体积有效材料产生的转矩，称为利用系数。（1）随制造工艺、设计水平、材料性能的提高而增大例如使用高等级的绝缘材料(F级、H级)、高品质铁心材料（2）已制成电机的KA随电机输出功率的增大而增大感应电机和直流电机，功率越大，转速越低，KA越大同步电机，功率越大，转速不变，KA越大2021/7/189SchoolofElectric

5、alEngineering（3）利用系数与工作制密切相关。短时工作制等三、电枢计算长度无径向通风道电机，与铁心实际长度很接近有径向通风道电机，略小于铁心实际长度。直流电机和同步电机，小5~10%；感应电机，小10~15%四、计算功率确定根据额定功率、效率、功率因数等参数近似确定2021/7/1810SchoolofElectricalEngineering⑴交流电动机：⑵交流发电机:（3）并励直流发电机：Kg考虑电枢压降和并励励磁电流而引进的系数（4）并励直流电动机：Km考虑电枢压降和并励励磁电流而引进的系数2021/7/1811SchoolofElectricalEngineering五、结

6、论（1）主要尺寸由转矩决定，其它条件相同时，计算转矩相近的电机耗用材料也相近。直驱风力发电机（2）A、B不变时相同功率的电机，转速高的，尺寸较小；尺寸相同的电机，转速高的，功率较大。提高转速可减少电机体积和重量（如减速式电机），但是一定范围内有效：2021/7/1812SchoolofElectricalEngineering2021/7/1813SchoolofElectricalEngineering转速升高，n，pmec和pFe,发热严重，电磁负荷只能降低。机械损耗增加，转动部件的机械应力增加。直流电机:铁耗增加，换向困难交流电机:转速受极数和频率限制(3)转速一定时，若直径不变而

7、采用不同长度，可得不同功率电机。如：Y100L1-4(2.2kW)、Y100L2-4(3kW)(4)一般变化不大，因此主要尺寸取决于A和B，A和B越高，电机尺寸越小。2021/7/1814SchoolofElectricalEngineering为什么我们希望电机的单机容量大？上节关系式可确定电机主要尺寸，但不能明晰地表述电机的经济和技术指标随功率的变化趋势。最简单的情况：几何相似电机系列，即