我国中小型电机系列有个系列个品种，部颁标准代号对某一类电机的技术要求额定数据使用条件，第十一章电子计算机在电机设计计算中的应用，选定目标数学描述数值处理编制程序。
电机设计讲稿 第一章
第一篇旋转电机设计
第一章电机设计概述
§1-1 电机制造工业的近况与发展趋势
一、单机容量迅速增长
1．为什么单机容量要增加？
从制造角度看，功率大，材料越省，效率高，电机材料选用率提高； 从运行角度看，功率大，机组数目少，运行人员少，维修费用减校
2．国内单机容量
3．国外单机容量
二、向多品种发展
我国中小型电机系列有72个系列，531个品种
J、JO第一次统一设计
基本系列：异步电机J2、JO2第二次统一设计
Y、YO第三次统一设计（性能好，效率高，噪声小）
JS2笼型
JR2绕线型
T2同步电机
Z3直流电机
派生和专用系列：防爆、船用、潜水
单绕组多速、力矩、起重冶金等
三、积极采用新技术、新材料、新结构和新工艺
应用电子计算机计算
新技术异步电机单绕组多速和Y-△混合绕组
直流机的可控硅供电、无槽电枢
双水内冷却技术、直线电机
绝缘材料：主要采用E、B级，向B、F级过渡
玻璃粉支母
无溶剂浸漆
新材料聚酰亚胺
DMD复合绝缘
玻璃钢
电工材料：向冷轧方面发展
自动化：自动下线、端部开槽
半自动化：总装自动线
新工艺静电喷漆
中型电机转子导条环氧粉末涂敷
机座射压造型
四、标准化、系列化、通用化程度不断提高
五、积极开展电机理论、测试技术和新型发电方式的研究
对电机绕组、附加损耗、附加转矩、电机冷却、大型电机的端部磁场的研究； 磁流体、地热、太阳能、风力和燃气轮机用于发电的研究。
§1-2 电机设计的任务与过程
1．电机设计的任务
① 根据用户提出的产品规格（功率、电压、转速）和技术要求（效率、参数、温升、机
械可靠性）；
② 结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况；
③ 运用有关的理论和计算方法；
④ 正确处理设计中遇到的多种矛盾；
设计出性能好，体积孝结构简单、运行可靠、制造和使用、维修方便的先进产品。
2．设计的依据
给定：额定功率、额定电压、相数、相间连接法、
额定频率、额定转速、额定功率因数
3．电机设计过程
① 准备阶段：熟悉国家标准；
收集相近电机样本和技术资料；
听取生产使用单位的意见要求；
编制技术任务或技术建议书。
② 电磁设计：
根据技术条件或技术任务书的规定，参照生产实践经验，通过计算方案比较来确定与所设计电磁性能有关的一些尺寸和数据，选定有关材料，并核算电磁性能。
③ 结构设计：
机械结构、零部件尺寸、加工要求、材料；
机械计算；
通风计算；
温升计算。
4．对设计人员的要求
① 了解国家的技术经济政策；
② 本厂的工艺要了解；
③ 要了解用户提出的规格要求；
④ 要熟悉前人的经验知识。
§1-3 1-4 国家标准国际标准
国家标准（代号GB）：对电机的一般要求规定和技术要求；
GB755-65电机基本技术要求：各类电机技术要求、铭牌、线端标志；
GB760-65电机安装尺寸和外形尺寸的代号、规定各类电机的安装和外形尺寸代号。
部颁标准（代号JB）：对某一类电机的技术要求、额定数据、使用条件；
JB742-66J2、JO2系列三相异步电动机技术条件；
JB1104-68Z2系列小型直流电机技术条件。
各类电机试验方法：GB1032-68中小型三相异步电动机试验。
国际标准：指国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）所制订的有关标准。
IEC的第二技术委员会（简称TC2）是专门制订旋转电机标准的机构，它目前设有6个分技术委员会，分管汽轮发电机，尺寸和功率等级，电刷、刷握、换向器和集电环，试验方法和程序，外壳防护、冷却方式和安装以及电机绝缘分级等工作。
电机设计讲稿第十一章
第十一章电子计算机在电机设计计算中的应用
（电机设计CAD）
§11-1概述
一、电机设计的分类
1、“设计分析”程序：
按设计设计人员事先估计好的若干设计参量，依一定程序步骤来计算产品的性能，相当于通常的设计核算。它是设计综合和设计优化的基矗
2、“设计综合”程序：
根据已知的性能要求，决定电机各设计参量的程序。
与“设计分析”的区别：它可在规定的产品性能和技术条件下，自动选择适当的技术参数和结构尺寸，从而得也可行的设计方案。即自动修改并重复分析设计，最终得到适合给定要求的设计方案的程序。
3、“设计优化”程序：
对设计问题提出明确的数学模型，然后依据现代数学的寻优理论并采用优化方法，自动得到较优或最优方案的程序。
二、电机设计的基本任务、规格、技术要求
三、电机设计的一般步骤
1、选取电机初始设计参量：
① 冲片尺寸：D1、Di1、Di2、、L、Q1、Q2、槽形尺寸
② 绕组参量：d、d1、Nt、Z、a、i、连接法
2、校核电机性能指标：FT、KE、、Ist
3、调整电机有关参量：Di1、L、、Ns、转子槽形尺寸
4、挑选最佳电机设计方案
KEp各段磁路B,HFtFIm ①磁路计算 Ft
②参数计算
③性能计算 pFe,pCu,pfwpcosSNTm
r1,r2,x1,x2型电路I1,I2KE
r2(st),x2(st)④起动计算 IstZstIstTst x(st)1
四、电机设计CAD的主要过程
选定目标、 数学描述、 数值处理、 编制程序、
整理输入数据、 检验程序、输出结果分析
§11-2曲线和图表的数学处理方法之一——插值法
插值法的实质：对于有yf(x)的函数关系的一条曲线，在使用计算机时不可能将无限多组的对应数据都存贮于机内。因此只能将曲线“离散化”，输入有限个对应数据，它们分别和曲线上有限个离散点对应，相邻两离散点间的数据则依人为选定的函数关系来表示，这就是插值法的实质。
一、线性插值
y(x)yixxi(yi1yi)xi1xi
xx1
xjxxj1
xxn1j1,2,n20ijn1
二、抛物线插值
y(x)(xx2)(xx3)(xx2)(xx3)(xx1)(xx2)yiy2y3(x1x2)(x1x3)(x2x2)(x2x3)(x3x1)(x3x2)
i2kii2y(x)(jijkxxjxkxj )yk
三、一元插值
电机设计中有许多曲线和图表，例如磁化曲线、感应电机饱和系数曲线等，都是一元函数关系。手算时可查曲线和图表中的相应值；机算时可用线性或抛物线插值代替查曲线或图表。
磁化曲线中可以将B值小的部分用线性插值，因为这段曲线近似是直线；B值大的部分用抛物线插值，因为这段曲线已与直线差得很多。
四、二元插值
电机设计中也遇到需要读取由二元函数表示的曲线族，即zf(x,y)的情况。二元函数的插值方法也可以理解为两次应用一元插值，这两个一元插值可以是线性的或抛物线的。这与手算时查曲线的规律一样。
§11-3曲线和图表的数学处理方法之二——公式法
电机设计中要用到很多类型的曲线，如果这些曲线都采用插值法处理，将使计算机程序变得非常庞杂。如果有可能找出函数关系来代替原曲线，则既可节省大量存贮单元，使程序变得简洁，又能节省计算时间。这就是曲线的公式化。基处理途径如下：
一、恢复使用原始公式
将绘成的曲线恢复为原来的理论公式，一般不必再验证其精确度。
二、用相应公式模拟曲线
在电机设计所用曲线中，有些不是理论指导的，如硅钢片磁化曲线；有些虽有来源但计算过份复杂。机算中有必要把这些曲线公式化。公式化的步骤是首先根据曲线形状确定公式类型；然后用待定系数法在常用范围内由曲线的已知点求公式的系数。
1、直线：yABx
2、抛物线：yABxCx2
3、双曲线：yA Bx
Ax Bx4、双曲线的变型表达： 如y
5、曲线的分段处理
三、对原曲线进行改造
1、根据可靠资料，另找其它曲线或公式取代原曲线
2、应用数值解法彻底改变原有计算方法
§11-4机辅设计中常用的数值计算方法
为提高计算精度并充分发挥计算机的计算功能，可利用数值计算方法来改造原有公式。
一、数值积分
数值积分只应用于被积函数不能用解析式表达的情况，其精确度取决于分点的多少。当被积函数能用解析式表达时，就没有采用数值积分的必要。
二、解非线性联立方程组
1、迭代法
2、对分法
3、近似解析解法
4、曲线公式化解析解
§11-5设计分析程序
一、手算程序改编成计算程序
现有的手算程序一般都是核算程序，即在给定定转子铁心及绕组数据条件下，核算电机各项性能。设计人员要按经验作适当估算，先给出铁心长度、定转子内外径、槽数、槽尺寸及绕组型式、匝数、导线尺寸、接法、并联路数等设计数据后，才能按程序逐项进行手算，看各项指标能否达到规定要求；然后再按经验由教育处得出的结果，调整给定的数据。
将手算程序的各个公式依次变成计算机程序，即为设计分析程序。
需解决的问题：① 曲线与图表的处理；
② 迭代的处理。
二、框图的作用与编制原则
1、框图的作用
① 有利于在设计前集中精力处理全局性问题；
② 框图能清晰地表示源程序的结构、层次及重要的细节；
③ 框图是编制源程序的基础，安比冗长的语言程序更便于交流，同时也在利于简化； ④ 通过框图能更好地阅读，调整和修改源程序。
2、电机设计框图的编制原则
① 设计逻辑必须简明，力求结构紧凑、清晰、层次分明，根据电机设计的特点，一般把整个设计分成若干独立单元，使得局部参量的调整不致影响全局。
② 为减少计算时间和避免应知数据后置，在主要计算内容前可安排一个“常用数据计算框”，此框主要计算那些按已知数据便可确定的参量和系数。
③ 为了避免“交叉循环”，常选择既能改善性能，又对其它参量没有影响或影响很小的参量作为调整的参量。当无法避免若干变量综合组合时，应做到循环嵌套层次分明，把调整效果明显、牵涉面广的变量尽量放在内层。
④ 处理好设计中的迭代问题对保证一定的计算精度和缩短计算时间有很重要的意义。 ⑤ 框图或程序的编制可考虑将多次重复使用的运算编成子程序，做么简单、清晰。
三、迭代的处理
1、初设值、允许误差与再设值
初设值：根据经验统计资料而定。
计算值与假设值的允许误差：根据程序本身计算精度要求及计算工作量而定。再设值：根据这段迭代过程计算的经验选龋
2、控讨是否有直接解取代迭代的可能
§11-6设计综合程序
一、变量的确定
二、定子梨形槽尺寸的决定
三、绕组导线尺寸的决定
四、设计综合程序的基本结构
电机设计讲稿第八章
第八章 结构设计和机械计算
结构设计和机械计算是电机设计的一个组成部分，它主要在电磁设计完成后进行，以解决机械部分的设计问题。
内容：电机的基本结构，结构设计的基本内容、原则和方法，电机主要零部件（机座、转轴、
换向器及厚壁圆筒）的机械计算。
§8-1电机的基本结构型式 （自学）
一、总体结构的分类
（一）按通风冷却系统分类
空冷：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通风、自由循环通风、封闭循环通风等；
氢、水等：封闭循环
（二）按防护型式分类
开启、防护、封闭、防爆、防水、水密、潜水、潜油等
（三）按安装结构型式分类
IM1～IM9
二、主要类型电机的典型结构简述
（一）感应电机
1、封闭式
2、防护式
3、箱型结构
（二）同步电机
1、凸极同步电机
（1） 卧式凸极同步电机
（2） 立式凸极同步电机
2、隐极同步电机
（三）直流电机
§8-2 结构设计的基本内容、原则和方法
一、结构设计的基本内容和原则
1、 结构设计的基本内容
① 确定电机的总体结构型式，包括防护型式、轴承型式和数目、轴伸型式、安装方式、通风系统等。
② 确定零部件的结构型式、材料、形状、尺寸、加工精度、形位公差、表面粗糙度和技术要求等。
③ 确定某些零部件之间的机械连接方式、配合种类等。
④ 核算零部件的机械性能。
2、 设计原则
① 应保证电机在规定期限内能安全可靠地运行；
② 所有结构型式一般应符合有关国家标准规定，如防护型式、轴承型式、中心高、外形尺寸、安装尺寸等；
③ 尽量使零部件符合“标准化、系列化、通用化”的要求；
④ 应具有良好的结构工艺性；
⑤ 应考虑电机装拆和维修方便；
⑥ 适当注意外形美观。
二、结构设计的方法
（一）交流电机的结构设计
1、 确定总体结构
2、 确定定转子的结构
① 定子结构设计的内容和方法
定子铁心：确定轴向和周向固紧方式；
径向通风道元件的结构；
如采用扇形片时，确定扇形片划分、鸽尾槽数目、尺寸、布型；
大型还要确定铁心两端阶梯部分的具体结构；
定子绕组：应先计算和作图求得端部尺寸；
确定固定方式；
作出定子的分装草图。
② 转子结构设计
转子铁心：如同步机确定磁极和磁轭的详细结构尺寸固紧方式；
如其它转子铁心，除具有轴向通风道时要确定相应的结构外，其它与定子铁
心情况相似；
转轴： 设计转轴各档部分尺寸，加工精度，形位公差，表面光洁度；
核算转轴的机械强度。
转子铁心与转轴组合：套轴式、支架式。决定转子铁心和转国的径向尺寸的关系； 作出转子草图。
③ 端盖结构和尺寸
主要根据通风系统、绕组对地绝缘距离轴承套结构及端盖的刚度与强度等方面的要求确定。 ④ 作出总装草图，同时布置风扇
校核各部件的相对位置，必要间隙是否适当，安装、外形尺寸是否符合要求；制造装配拆卸维修是否方便，进行必要的修改，逐步给出零件图，详细准确的总装配图，校核总装尺寸。
（二）直流电机的结构设计
直流电机与交流电机大体相似，只是电枢在转子上磁极在定子上，且有换向极。
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