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目录1

前言1

1 中小型电机设计概要1

1.1　设计技术要求1

1.1.1　设计原始数据1

1.1.2　设计过程及内容1

1.2　主要尺寸2

1.2.1 利用系数2

1.2.2　电磁负荷3

1.2.3　主要尺寸比4

1.2.4　主要尺寸的确定5

1.3　绕组5

1.3.1　绕组构成原理5

1.3.2　三相交流绕组8

1.4.2　磁路计算原理11

1.4.1　空载气隙磁场11

1.4　主磁路11

1.3.4　直流电枢绕组11

1.3.3　单相交流绕组11

1.4.3　励磁磁动势及励磁电流13

1.5　电抗14

1.5.1　主电抗14

1.5.2　漏电抗14

1.6　损耗和效率16

1.6.1　绕组电阻损耗16

1.6.2　基本铁损耗16

1.6.3　风摩损耗17

1.6.4　杂散损耗17

1.6.5　效率18

1.7　通风散热18

1.7.1　电机冷却方式18

1.7.2　风扇19

1.7.3　电机温升限值19

2.1　额定数据及要求20

2　三相异步电动机设计20

2.2　主要尺寸及绕组设计21

2.2.1　主要尺寸21

2.2.2　气隙21

2.2.3　定转子槽数选择22

2.2.4　绕组设计24

2.2.5　定转子槽形及尺寸26

2.3.2　标么值28

2.3.3　电磁计算步骤28

2.3.1　转子量的折算28

2.3 电磁计算步骤及标么值28

2.4　三相异步电动机电磁计算程序及算例30

2.5　结构设计46

2.5.1　典型结构示例46

2.5.2　定子结构型式48

2.5.3　转子结构型式49

2.5.4　绝缘结构50

3.1.1　绕组排列方法73

3　部分派生专用三相异步电动机设计特点73

3.1　单绕组变极变速异步电动机73

3.1.2　设计特点88

3.2　电磁调速异步电动机92

3.2.1 概述92

3.2.2　电磁离合器的基本理论94

3.2.3　低电阻电枢电磁离合器101

3.3.1　齿轮减速箱体结构设计102

3.3.2　齿轮设计102

3.3　齿轮减速电动机102

3.4　交流力矩电动机124

3.4.1　概述124

3.4.2　卷绕型力矩电机的基本理论126

3.4.3　导辊型力矩电机的参数选择133

3.4.4　力矩电机调压调速134

3.5　井用潜水异步电动机135

3.5.1　结构型式与特点135

3.5.2　绝缘结构136

3.5.4　电磁设计特点137

3.5.3　主要尺寸与功率等级137

3.5.5　损耗143

3.5.6　发热与冷却147

3.5.7　机械计算148

4　单相异步电动机设计150

4.1 概述150

4.2 单相异步电动机的类型及特点150

4.3　额定数据及主要性能指标153

4.4　运行性能的分析与计算154

4.4.1 单相单绕组电机运行时的等效电路与性能计算155

4.4.2　相轴正交的双绕组电机运行时的等效电路与性能计算156

4.4.3　相轴非正交的双绕组电机的运行性能分析157

4.4.4　Y联结三绕组单相电容运转异步电动机的运行性能158

分析158

4.4.5　抽头调速单相电容运转异步电动机的运行性能分析160

4.5　单相电机尺寸的确定164

4.5.1　主要尺寸的确定164

4.5.3　定子槽数的选择166

4.5.2　气隙长度的确定166

4.5.4　定转子槽配合167

4.5.5　定转子冲片设计168

4.6　单相异步电动机定子绕组设计169

4.6.1　概述169

4.6.2　单层同心式等相带绕组170

4.6.3　单层同心式不等相带绕组171

4.6.4　正弦绕组172

4.7　斜槽的选择175

4.8　有效匝数比和外接电容器的选择177

4.9　单相异步电动机电磁计算程序179

4.10　罩极电动机电磁计算程序198

5 小型三相同步发电机设计218

5.1 电磁设计要点218

5.1.1　主要尺寸的选择218

5.1.2 电磁负荷的取值范围219

5.1.3　气隙长度δ的确定219

5.1.5　绕组设计220

5.1.4　定转子槽数及槽形220

5.1.6　绝缘的选用221

5.1.7　磁极结构的选择222

5.1.8　磁极形状的选择224

5.1.9　阻尼绕组的设置225

5.1.10　磁路计算225

5 1.11 防止产生轴电流的拼片条件228

5.1.12　参数计算229

5.2.1 装联轴器双支座转轴的计算（挠度及临界转速）230

5.2　结构设计要点230

5.1.13　损耗及效率230

5.2.2　装带轮双支座转轴的计算（挠度及临界转速）233

5.2.3　联轴器传动轴伸的计算237

5.2.4　带轮传动轴伸的计算238

5.3　小型三相凸极同步发电机电磁设计程序及算例240

5.4 小型三相隐极同步发电机电磁设计程序及算例258

5.5 交流励磁机设计要点277

5.5.1 概述277

5.5.3 电压、电流、容量及功功率因数的确定279

5.5.2　电磁负荷及主要参数选择279

5.6　旋转整流桥的设计280

5.6.1　旋转整流管耐旋转、振动的要求281

5.6.2　旋转整流管的耐压水平281

5.6.3　旋转整流管的电流282

5.6.4　旋转整流管的保护282

5.6.5　旋转整流器的故障和报警283

5.7　小型三相同步发电机的励磁284

5.7.1　分类及特点284

5.7.2　直接可控励磁设计要点285

5.7.3　三次谐波励磁设计要点292

5.7.4 电抗移相相复励励磁系统设计要点294

5.8　自动电压调节器299

5.8.1　测量比较单元299

5.8.2　综合放大单元302

5.8.3　移相触发单元304

5.8.4　典型线路分析307

6.1.1　单相同步发电机的电枢反应320

6.1　小型单相同步发电机设计特点320

6　小型单相同步发电机设计320

6.1.2　单相同步电机等效电路和转子复阻抗321

6.1.3　消除负序磁场的方法和阻尼绕组323

6.1.4　单相绕组325

6.1.5　主要尺寸和电磁负荷的取值327

6.2　小型单相同步发电机的励磁方式330

6.2.1　励磁方式的选择原则330

6.2.2　与三相同步发电机相同的励磁方式330

6.2.3　利用负序磁场励磁的励磁方式332

6.3　单相同步发电机基本设计程序338

6.3.1 凸极式单相同步发电机基本设计程序及算例338

6.3.2　隐极式单相同步发电机基本设计程序360

7　小型直流电机设计380

7.1　额定数据及要求380

7.2　主要尺寸及绕组381

7.2.1 电磁负荷381

7.2.2　电枢尺寸选择382

7.2.3　极数及主极尺寸385

7.2.4　气隙387

7.2.5　槽数及槽形388

7.2.6　换向器直径与片数391

7.2.7　电机的绕组型式392

7.3　电磁计算398

7.3.1　整流电源供电对电机设计的要求398

7.3.2　电枢绕组数据400

7.3.3　槽形尺寸计算401

7.3.4　电刷与换向器402

7.3.5　补偿绕组405

7.3.6　换向性能与换向极绕组406

7.3.7　磁路计算414

7.3.8　励磁绕组计算422

7.3.9　电动机转速变化率426

7.3.10　损耗和效率427

7.3.11　电动机电感计算431

7.4.1　主磁极紧固螺栓计算432

7.4　结构及机械计算432

7.4.2　扎带计算433

7.4.3　换向器计算434

7.5　通风发热计算438

7.5.1　常见的通风系统439

7.5.2　风扇设计440

7.6　小型直流电动机的计算程序及算例442

8.1　概述470

8 电机的计算机辅助设计470

8.2　异步电机电磁计算FORTRAN程序471

8.2.1 曲线和图表的数学处理471

8.2.2　程序框图473

8.2.3　输入和输出475

8.2.4 FORTRAN77程序的编写478

8.3　电机的优化设计482

8.3.1　电机优化设计的数学模型482

8.3.2　优化设计方法485

8.4.1　电机工程设计数据库496

8.4　计算机辅助设计系统496

8.4.2　计算机绘图502

8.4.3　计算机辅助设计系统的总体设计和管理509

9 电机基础标准513

9.1　旋转电机的基本技术要求（GB755—87）513

9.1.1　工作制和定额513

9.1.2　运行条件515

9.1.3　温升518

9.1.4　介电性能522

9.1.5　各种特性524

9.1.6　换向528

9.1.7 容差528

9.1.8　波形畸变531

9.1.9 电压与输出对应关系532

9.1.10　结构要求532

9.2 电机的外壳防护分级（GB4942.1—85）533

9.2.1 第一位表征数字535

9.2.2　第二位表征数字535

9.3.1 定义536

9.3 电机的冷却方法（GB1993—80）536

9.3.2　冷却介质代号538

9.3.3　冷却回路538

9.3.4　冷却方法代号538

9.4　电机的结构及安装型式代号（GB997—81）544

9.4.1 定义544

9.4.2　规定1的代号组成544

9.4.3　规定2的代号组成550

9.5.2　交流电机的线端标志551

9.5.1　线端标志的字母和数字组成551

9.5 电机的线端标志与旋转方向（GB1971—80）551

9.5.3　直流换向器电机的线端标志555

9.5.4　旋转方向562

9.5.5　旋转方向与线端标志的关系562

9.6 电机的噪声限值（GB10069.3—88）563

9.6.1　转速不超过3750r/min，功率从1～5500kW的563

交直流电机的噪声限值563

9.6.2 小功率异步电动机（IP44）的噪声限值563

9.7.1　不同轴中心高和转速的单台电机的振动限值564

9.7 电机的振动限值（GB10068.2—88）564

9.6.3　小功率单相串励电动机的噪声限值564

9.6.4 电机的负载噪声限值564

9.7.2　小于振动限值要求的优先推荐值565

9 7.3　轴承无轴向限制机构时的规定565

9.7.4　立式电机的规定565

9.8　电机的功率和尺寸565

9.8.1 电机功率等级（GB4826—84）565

9.8.2　电机的尺寸（GB4772—84）566

9.9　笼型异步电动机的起动性能（GB5767—86）573

9.9.1　设计代号576

9.9.2　起动转矩576

9.9.3　堵转视在功率577

9.9.4　起动要求577

9.10　额定电压（GB156—80）579

9.10.1 3kV以下的设备与系统的额定电压579

9.10.2　3kV及以上设备与系统的额定电压580

9.12　额定频率（GB1980—80）581

9.11 额定电流（GB762—80）581

10 电机用材料及零部件标准583

10.1 导磁材料583

10.1.1　热轧硅钢薄板（GB5212—85）583

10.1.2　冷轧电工钢带（片）（GB2521—88）586

10.2　导电材料589

10.2.1　漆包圆绕组线589

10.2.2　漆包扁绕组线（GB7095.1～5—86）595

10.2.3　玻璃丝包绕组线（GB7672.1～6—87）599

10.2.4　聚乙烯绝缘尼龙护套绕组线（JB4014—85）603

10.3　绝缘材料606

10.3.1 电工纸板和布板606

10.3.2　绝缘薄膜复合材料622

10.3.3　漆绸和漆布628

10.3.4 云母带和云母板639

10.4　零部件642

10.4.1 电机用换向器和集电环（GB/T12973—91）642

10.4.2 电机用电刷尺寸（JB2623—85）643

10.4.3 电机用电刷（JB4003—85）647

10.4.4 RAA型刷握及其集电环（JB/T2839—92）651

10.4.5 恒压刷握（JB/T2361—92）653

10.4.6　小型笼型三相异步电动机接线盒658

（JB/DQ3116—85）658

10.4.7 小型异步电动机用工程塑料风扇660

（JB/DQ4644—90）660

附录1 Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件（摘要）664

附录2　YC系列电容起动异步电动机技术条件（摘要）672

附录3　YL系列双值电容单相异步电动机技术条件（摘要）675

附录4　T2系列小型三相同步发电机技术条件（摘要）677

附录5　小型无刷三相同步发电机技术条件（摘要）681

附录6　小型单相同步发电机技术条件（摘要）684

附录7　Z2系列小型直流电机技术条件（摘要）687

附录8　Z4系列直流电动机技术条件（摘要）692

附录9　Y系列（IP44）小型三相异步电动机技术数据701

附录10　Y系列（IP23）小型三相异步电动机技术数据711