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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