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电机的结构设计的基本内容、原则和方法电机的设计是一项系统工程，为设计而设计的方案不是一个好方案，应结合制造工艺、设计成本、工业美感等实际使用效果等综合考量。
电机设计的全过程，按照工作进程，大体上分为初步设计、电磁设计和施工设计三个阶段；按照工作性质，则可分为结构设计和电磁设计两个方面。
初步设计主要是确定电机的总体结构型式，这是电磁设计的基础，而施工设计则是实现电磁设计的保证，二者统称为电机的结构设计。
目前，电机已普遍地应用于从外层空间的宇宙航行到深海的石油钻探，从工农业生产到人们日常生活的各个领域和各个部门，其使用环境和技术要求千差万别。
它们不但要求电机有优良的、与负荷相匹配的电气性能，而且要求有形态各异、耐用美观的结构与之相适应。
近百年来电机的发展表明，它既有赖于电磁理论的研究，设计计算方法的进步，又有赖于各种材料的不断进步和电机结构上的创新，以及工艺上的改进。
一般电机的设计工作中，结构设计的工作量往往占70%以上。
Ms.参今天就来与大家谈谈电机的结构设计的基本内容、原则和方法。
一、电机结构设计的基本内容1）确定电机的总体结构型式。
包括电机的防护型式、轴承型式和数目、轴伸型式和数目、安装方式和冷却系统等。
2）确定某一零部件的结构型式、形状和具体尺寸，使用的材料。
3）确定某些有机械联接的零部件（例如，转子铁心和轴、机座和端盖等）之间的联接方式。
4）核算零件的机械性能，包括强度、刚度等的计算。
其中，1）至3）各项的一些主要内容，通常在初步设计阶段完成，另一些与电磁计算密切相关的部分，则在电磁设计过程中加以确定。
二、结构设计的基本原则1）所有总体结构应符合有关国家标准的规定，以及国际电工委员会（IEC)所推荐的有关电机文件中的相应规定，并满足使客户提出的要求，如电机的中心高、外形尺寸、安装尺寸、出线盒位置等。
2）所选结构能够保证电机有效部分（定、转子铁心及绕组）的准确和可靠运行。
如铁心的固紧，绕组的绝缘结构，带电部分和接地部分之间的绝缘距离，定、转子同心度的保证等等。
电机结构设计
电机结构设计是电机设计中的一个重要组成部分，主要包括定子结构设计和转子结构设计两个方面。
定子结构设计主要包括机座、定子铁芯、定子绕组、端盖、轴承等部件的设计。
其中，机座一般采用铸铁或铸钢制成，起到支撑和保护作用；定子铁芯一般由内圆周表面均匀冲有槽孔的圆环形硅钢片叠压而成，是产生磁场的部分；定子绕组则用绝缘导线(如漆包线等)绕制而成，放置在定子铁芯的轴向线槽内，组成三相对称绕组；端盖则用于固定定子绕组和转子，轴承则起到支撑转子和减小摩擦的作用。
转子结构设计主要包括转轴、转子铁芯、转子绕组、风叶等部件的设计。
其中，转轴一般采用优质碳素钢或合金钢制成，是转子的核心部件；转子铁芯一般由外圆周表面冲有槽的硅钢片叠压而成，是产生磁场的部分；转子绕组则用绝缘导线(如漆包线等)绕制而成，放置在转子铁芯的槽内，分为鼠笼式和绕线式两种类型；风叶则用于平衡转子的动平衡，从而减小振动和噪音。
电机结构设计的好坏直接影响到电机的性能、可靠性、成本和寿命。
因此，在进行电机结构设计时，需要考虑到材料的选择、结构的强度、刚度和稳定性、热膨胀和振动等因素，同时还要注重设计的经济性和实用性。
电机设计陈世坤版精心整理目录第一章感应电动机设计 (1)第二章 Y132m2-6型三相感应电动机电磁计算 (4)第一章感应电动机设计一、电机设计的任务精心整理电机设计的任务是根据用户提出的产品规格（如功率、电压、转速等）、技术要求（如效率、参数、温升限度、机械可靠性要求等），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，正确处理设计是遇到的各种矛盾，从而设计出性能良好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用维修方便的2、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磁性能有关的的尺寸和数据，选定有关材料，并和算其电精心整理磁性能。
3、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及通风和温升计算。
1234、效率η=85.3%N5、功率因数cosϕ=0.78N6、极对数 p=37、定转子槽数Z=36。
2Z=331精心整理精心整理8、定转子每极槽数 1p Z =12Z p =366=6。
2p Z =22Z p =336=5129、定转子冲片尺寸 1D =210mm 。
1i D =148mm 。
2i D =48mm 。
2D = 1i D -2δ=148-2⨯0.35=147.3mm定子采用梨型槽，尺寸如下：11b =6.8mm 、21r =4.4mm 、01h =0.8mm 、11h +21h =11.5mm 、01b'1t b =''1t b =1t b = 、02b 123t b1011、定子齿距 1t =11i D Z π=14836π⨯=12.92mm 12、转子齿距 2t =22D Z π=147.333π⨯=14.02mm精心整理13、节距 y=614、转子斜槽宽 1sk b t ==12.92mm 15、每槽导体数 1s N =42 16、每相串联导体数 1N φ=1111s N Z m a =423631⨯⨯=5041718 2mm i A =i ∆19净铁心长 0.95180171Fe Fe t l K l mm ==⨯= 20、绕组系数1dp K =1d K 1p K（1）分布系数 1d K =11230sinsin 220.9730sin 2sin22q q αα⨯==⨯精心整理（2）短距系数 1p K =sin 12πβ=21、每相有效串联导体数 1N φ1dp K =504⨯0.97=488.88二、磁路计算 22'1L ε-1E =232425'222222147.3482(0.520)029.152323i j s v D D h h D mm --=--=-++⨯= 转子轭部截面积 '2220.9518029.154984.65j Fe t j A K l h mm ==⨯⨯= 26、空气隙面积 277.45180.713995.22ef A l mm δτ==⨯=精心整理27、波幅系数假设饱和系数 ' 1.20s K = 由()s s F f K =曲线可知 1.486s F = 28、定子齿磁密 161 1.4860.006371.466494.5810s t t F B T A -Φ⨯===⨯ 116.3/t H A cm = 29301j H =31/cm3233定子 圆底槽 1112121()11.5 4.412.9733t L h h r mm =++=+⨯= 转子 平底槽 2122220t L h h mm =+= 34、轭部磁路计算长度精心整理定子 '11'1()11(21015.77)50.8222223j j D h L mm p ππ--===⨯转子 '22'2()11(4829.15)20.1922223i j j D h L mmp ππ++===⨯35、有效气隙长度1K δ2K δK δ= 3637由j C '2j h τ=定子 '311110.68 6.1650.82100.21j j j j F C H L A -==⨯⨯⨯=转子'322220.22 1.9120.19100.01j j j j F C H L A-==⨯⨯⨯=38、空气隙磁压降 371.340.35100.676252.42410K B F A δδδδμπ--⨯⨯⨯===⨯精心整理39、饱和系数 12252.4221.1427.21.19252.42t t s F F F K F δδ++++=== 误差''1.19 1.200.8%1%1.20s s s K K K --==-<±（合格） 40、总磁压降 01212252.4221.1427.20.210.01300.98t t j j F F F F F F A δ=++++=++++= 41424344y τ=长 4546 47、定子槽比漏磁导由于的单层绕组，整距，节距漏抗系数11 1.0U L K K ==0111101011120.820.950.413.5 3.5 6.8U h h b b b λ⨯=+=+=++精心整理由于212111.50.95 1.2022 4.4h r -==⨯ 1121 6.80.7722 4.4b r ==⨯ 查表可知10.68L λ= 定子槽比漏磁导 111110.410.68 1.09s U U L L K K λλλ=+=+= 48、定子槽漏抗 11122112233180 1.090.0360.02360.97180.7t s s x dp efm pl X C Z K l λ*⨯⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯ 495051522U λ=5354550.00356、转子斜槽漏抗 222212.920.5()0.5(0.0430.01814.02sk skb X X t δ**==⨯⨯= 57、转子漏抗 22220.270.0430.0030.0180.334s E sk X X X X X σδ*****=+++=+++= 58、总漏抗 120.0680.3340.402X X X σσσ***=+=+=精心整理59、定子直流电阻 611'211122252314.530.021710 2.4771.331()12c t c N l R N A a ρπ-⨯⨯==⨯⨯=Ω⨯⨯60、定子相电阻标幺值 11 4.822.4770.0314380kw N I R R U φ*==⨯= 61、有效材料w G Kg 62B A ='BR ='RR =Ω 端环电阻标幺值 '4.820.780.010380kw RR N I R R U φ*==⨯= 转子电阻标幺值 20.0190.0100.029BR R R R ***=+=+=精心整理四、工作性能计算63、满载时定子电流有功分量标幺值 1111.1785.3%p NI η*=== 64、满载时转子电流无功分量标幺值110.06811 1.039X σσ*=+=+=x I σ*=660.797= ''EK =22、23、28、29、30、161110.005671.05222696.6710j j B T A -Φ===⨯1 4.33/j H A cm=31、262110.005670.57224984.6510j j B T A -Φ===⨯2 1.74/j H A cm=精心整理32、61.4860.005670.6013995.2210s F B T A δδ-Φ⨯===⨯ 36、11118.912.971011.54t t t F H L A -==⨯⨯= 12228.36201016.72t t t F H L A-==⨯⨯=37、 '311110.68 4.3350.82100.15j j j j F C H L A -==⨯⨯⨯=38、39、 40、41、42、43、49、1ef dp s51、11110.020.0420.0060.068s E X X X X σδ****=++=++=54、1222377.450.0290.0360.0440.47 1.2x ef sm RX C K δτπδπ*⨯⨯==⨯=⨯⨯∑精心整理56、222212.920.5(0.5(0.0440.01914.02sk skb X X t δ**==⨯⨯= 57、22220.270.0440.0030.0190.336s E sk X X X X X σδ*****=+++=+++= 58、120.0680.3360.404X X X σσσ***=+=+=64110.06811 1.039X σσ*=+=+=x I σ*=1Q I I *=66、67686970、空载时定子轭磁密 010110.9611.05 1.2710.797j j L B B T εε-==⨯=- 108.1/j H A cm = 71、空载时转子轭磁密 020210.9610.570.6510.797j j L B B T εε-==⨯=-精心整理20 1.94/j H A cm=72、空载时气隙磁密0010.9610.60.72310.797L B B T δδεε-==⨯=-73747576777800F =流 m I 808182、线负荷 1111135048.36827.226/148i m N I A A mm D φππ⨯⨯===⨯83、转子电流标幺值 21.370I *===精心整理转子电流实际值11122235040.971.37 4.82293.47933dp kwm N K I I I AZ φ*⨯⨯==⨯⨯=端环电流实际值 2233293.479514.056223R Z I I A p ππ==⨯=⨯⨯ 84、转子电流密度85868788 89（1）定子齿重量 ''3112236494.5812.977.810 3.942i i i Fe G pA L Kg ρ==⨯⨯⨯⨯⨯=（2）定子轭重量''3114432696.6750.827.81012.827j j j Fe G pA L Kgρ==⨯⨯⨯⨯⨯=精心整理（3）损耗系数 由10 1.57t B T=和10 1.27j B T= 可知 5.98/hei p W Kg=和3.38/hej p W Kg=（4（5（690p∑1N P *92 63、64、221.0390.404 1.19[1(1.0390.404 1.19)]0.732=⨯⨯⨯+⨯⨯=65、10.570.732 1.302Q m X I I I ***=+=+=66、111111()1(1.190.099 1.3340.068)0.791E L p Q K I R I X σε****=-=-+=-⨯+⨯=精心整理68、010110.9611.3 1.5810.791t t L B B T εε-==⨯=- 1032.6/t H A cm = 69、020210.9611.28 1.5610.791t t L B B T εε-==⨯=- 2028.5/t H A cm = 70、010110.9611.05 1.2810.791j j L B B T εε-==⨯=- 108.36/j H A cm = 71、72、73、74、75、76、77、78、=79、80、11 1.797 4.828.662kw I I I A *==⨯=81、211'21118.662 6.238/1.3311()2t c I J A mm a N A π===⨯⨯精心整理82、1111135048.66228.182/148i m N I A A mm D φππ⨯⨯===⨯83、2 1.426I *===11122235040.971.426 4.82305.47533dp kwm N K I I IAZ φ*⨯⨯==⨯⨯=84、85、 86、 89、（3hej p （4） 6.12 3.94224.125Fei hei i p p G W ==⨯= （5） 3.4412.82744.125Fej hej j p p G W==⨯=（6）12 2.524.125244.125148.563Fe Fei Fej p k p k p W =+=⨯+⨯=精心整理3148.5630.0275.510Fe FeN p p P *===⨯ 90、120.10.0560.0150.0040.0270.202Cu Ai s fw Fe p P p p p p ******=++++=++++=∑ 91、1110.202 1.202N P p **=+=+=∑92、效率0.202110.836p η*=-=-=∑9394N s =95969798、起动时定转子槽磁势平均'211111120.707[s st stU d p N ZF I K K K a Z =⨯+2423617.2260.707[10.9711016.13133A =⨯⨯⨯+⨯⨯=精心整理99、空气隙中漏磁场的虚拟磁密00.640.640.925β=+=+=70304101016.13 1.971220.35100.925st L F B T μπδβ--⨯⨯===⨯⨯⨯ 0.850z K =1001(s C =1012(s C =1021U λ∆1()s st λ103104105106ξ=107、转子电阻增加系数和电抗减少系数0.28F K = 0.93x K =108、启动时转子槽比漏磁导精心整理022*******.5 1.9530.3311 1.9531s U s h C b C b λ∆==⨯=++22()22()0.50.3310.930.860.969L s st U U x K λλλλ=-∆+=-+⨯=109、启动时转子槽漏抗 2()2()220.9690.0270.0191.36s st s st s s XX λλ**==⨯= 1101111120.074113114=1151161179798、''211111120.707[s st stU d p N ZF I K K K a Z =⨯+2423631.320.707[10.9711847.503133A =⨯⨯⨯+⨯⨯=99、70304101847.5033.584220.35100.925st L F B T μπδβ--⨯⨯===⨯⨯⨯ 0.550z K =精心整理100、1101()(1)(12.92 3.5)(10.550) 4.239s z C t b K mm =--=--= 101、2202()(1)(14.021)(10.550) 5.859s z C t b K mm =--=--= 102、011111011010.580.80.50.95 4.239(()0.1631.5 3.5 4.239 1.5 3.5s U s h h C b C b λ++⨯∆==⨯=++⨯1()s st λ1031041051082()s st λ109110111112113116、启动时总阻抗 0.149st Z *=== 117、起动电流 4.8232.230.149KW st st I I A Z *===精心整理误差''31.3232.23 2.9%3%31.32st st st I I I --==<± （合格）118、起动转矩倍数 2()220.037(1)(10.044) 1.590.149st stN stR T s Z ***=-=-=精心整理精心整理。
电机设计及实例一、引言电机是将电能转化为机械能的装置，广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、家用电器等。
电机设计的目标是使电机具有高效率、稳定性和可靠性，以满足不同的工作需求。
本文将从电机设计的基本原理出发，结合实例介绍电机设计的关键要点。
二、电机设计的基本原理1. 电机类型选择电机按照工作原理可以分为直流电机和交流电机。
直流电机结构简单，转速可调，适用于需要精确控制转速的场合；交流电机结构复杂，但具有较高的效率和可靠性，广泛应用于各个领域。
在电机设计时，需要根据具体需求选择合适的电机类型。
2. 电机参数计算电机参数的计算是电机设计的重要环节。
常见的电机参数包括功率、转速、转矩、效率等。
根据工作要求和负载特性，可以通过电机设计软件或手算方法来计算电机参数。
在计算过程中，需考虑功率损耗、磁场分布等因素，以确保电机设计的准确性和可靠性。
3. 电机材料选择电机材料的选择对电机性能有着重要影响。
常见的电机材料包括电磁铁、绕组线材、转子材料等。
电磁铁的选材应考虑磁导率、热稳定性等因素；绕组线材的选材应考虑导电性能、耐高温性能等因素；转子材料的选材应考虑密度、磁导率等因素。
合理选择电机材料可以提高电机的效率和性能。
三、电机设计实例以家用电器中的电饭煲为例，介绍电机设计的实际应用。
1. 电机类型选择电饭煲通常采用交流电机，因为交流电机具有高效率和可靠性，适合长时间工作。
2. 电机参数计算根据电饭煲的功率需求和转速要求，计算得到适合的电机参数。
假设电饭煲功率为500W，转速为1000转/分钟，可通过电机设计软件计算得到电机的电流、电压、转矩等参数。
3. 电机材料选择电饭煲电机的电磁铁通常采用硅钢片，因其具有较高的磁导率和热稳定性；绕组线材通常采用高导电铜线，以提高电机的导电性能；转子材料通常采用永磁材料，如钕铁硼磁铁，以提高电机的转矩和效率。
通过以上设计和选择，可以满足电饭煲的工作需求，使其具有高效率、稳定性和可靠性。
2.1 电机的主要尺寸间的关系是什么？根据这个关系式能得出哪些重要结论？ 答：电机的主要尺寸间的关系是D 2l ef n /P ’=6.1/(αp ’K Nm K dp AB δ).根据这个关系式得到的重要结论有:①电机的主要尺寸由其计算功率P ’和转速n 之比P ’/n 或计算转矩T 所决定;②电磁负荷A 和B δ不变时，相同功率的电机，转速较高的，尺寸较小；尺寸相同的电机，转速较高的，则功率较大。
这表明提高转速可减小电机的体积和重量。
③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。
④由于极弧系数αp ’、 K Nm 与K d 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B δ有关。
电磁负荷选得越高电机的尺寸就越小。
2.2 电机常数C A 和利用系数K A 的物理意义是什么？电机常数CA 大体上反映产生单位计算转矩所耗用的有效材料的体积，并在一定程度上反映了结构材料的耗用量。
电机常数的倒数为KA ，它表示单位体积有效材料所能产生的计算转矩，因此，它的大小反映了电机有效材料的利用程度，通常称为利用系数。
随着电机制造水平的提高，材料质量的改进，利用系数将不断增大。
2.3 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，当Dba D =lbla =hbha =bbba =…下，'P G ∝'P Gef ∝'P P ∑∝'4/3'P P∝P4/1'1。
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填料的重量、成本及产生损耗均怀功率的1/4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，其效材料的重量G 、成本Gef 相对容量的增加要慢。
电机设计的步骤：
1、收到客户实样、图纸、技术要求
2、查看实样或图纸，有无现成类似安装尺寸电机
3、测试实样，得出各种实测参数，与客供技术要求比较
4、与客户沟通得出的差异，并确认按实样做还是按技术要求做
5、解散电机、得出各类零配件，绘制各零配件图纸，
6、与现成零配件有无通用，没有则采购，需开模则安排开模
7、电机结构设计
8、电磁设计、线模设计
9、确定工艺流程、确定设备、加工工艺
10、采购零配件
11、试制产品（建议分开控制定子、转子、装配流程）
12、测试样品（尺寸、性能、安全）
13、送样。
电机的设计及改造方案
电机的设计及改造方案分为以下几个方面：
1. 选型设计：根据应用需求确定电机的功率、转速、扭矩等参数，选择合适的电机类型，如直流电机、交流电机、步进电机等。
同时，还需要考虑电机的尺寸和重量等因素，确保适配性和可靠性。
2. 磁路设计：根据电机的选型确定电机的铁心材料、磁路结构和槽型等设计参数，在保证电机磁路的稳定性和效率的基础上，尽可能减小电机的能耗和散热。
3. 绕组设计：根据电机的选型确定绕组的类型、材料、截面积、匝数和分布等参数。
绕组的设计要考虑到电机的额定电流、功率因数、效率等要求，尽可能减小电机的电阻和铜损，并提高电机的输出功率。
4. 控制系统设计：根据电机的选型和应用需求，设计合适的控制系统，如速度控制系统、位置控制系统、力控制系统等。
同时，还需要考虑电机的保护控制、通信接口和编码器等功能，以提高电机的安全性和可控性。
5. 效率优化改造：对现有电机进行改造，以提高电机的功率因数和效率。
可以采取控制系统的优化改造、磁路和绕组的优化改造等方式，减小电机的电阻和铜损，提高电机的功率输出和能量利用率。
6. 节能改造：对现有电机进行节能改造，以减小电机的能耗和
环境污染。
可以采取替换高效电机、优化电机运行工况、改善电机绕组和磁路等方式，降低电机的运行成本和环境影响。
总之，电机的设计及改造方案需要考虑到选型设计、磁路设计、绕组设计、控制系统设计、效率优化改造和节能改造等因素。
通过合理的设计和改造，可以提高电机的性能和可靠性，降低电机的能耗和环境影响。
