电机设计复习重点和课后答案（陈世坤第二版）
第二章
1电机的主要尺寸是指什么？【P9】它们由什么决定？【P12】
答：电机的主要尺寸是指电枢铁心的直径和长度。对于直流电机，电枢直径是指转子外径；对于一般结构的感应电机和同步电机，则是指定子内径。它们由计算功率P’决定。 2电机的主要尺寸间的关系是什么？【P10】根据这个关系式能得出哪些重要结论？【P12】
答：电机的主要尺寸间的关系是
D2lefn/P’=6.1/(αpKNmKdpABδ).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Bδ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、 KNm与Kd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Bδ有关。电磁负荷选得越高电机的尺寸就越小。
第三章
3磁路计算的目的?【P23】 答：磁路计算的目的在于确定产生主磁场所必需的磁化力或励磁磁动势，并进而计算励磁电流以及电机的空载特性。通过磁路计算还可以校核电机各部分磁通密度选择是否合适。
4磁路计算所依据的基本原理？【P23】
答：磁路计算所依据的基本原理是安培环路定理 EMBED Equation.3 分路径沿着磁场强度矢量取向（磁力线），则 EMBED Equation.3
=∑I。积
∑I。等式左边为
磁场H在 EMBED Equation.3 方向上的线积分；所选择的闭合回路一般通过磁极的中心线，等式右边为回路包围的全电流，即等于每对极的励磁磁势。
5电机的磁路可分为几段进行？【P23】为什么气隙磁压降占整个回路磁压降很大的比例？
答：电机的磁路可分为如下各段：1）空气隙；2）定子齿（或磁极）；3）转子齿（或磁极）；4）定子轭；5）转子轭。因为空气隙的磁导率比铁的磁导率小得多， EMBED Equation.3
=δ/(Sμ.), EMBED Equation.3
= EMBED Equation.3 /(S
EMBED Equation.3 ).所以气隙磁阻比铁心磁阻大得多,又因为Um=ΦmRm.所以气隙磁压降比铁心磁压降大得多,故气隙磁压降占整个回路磁压降很大的比例.
6在电机设计时通常对铁心磁密BFe取硅钢片磁化曲线的饱和点,为什么?
答:铁心磁密的饱和点为BFe=1.5T.当BFe小于1.5T时,材料利用不够.当BFe大于1.5T时,过饱和点,上升幅度不大.而且又需要更大的励磁电流、损耗和成本都会增加.所以应取BFe=1.5T.
7计算交流电机齿联轭的轭部磁压降时一般取什么磁密为计算磁密?为什么引入轭部磁
压降校正系数Cj这一概念?【P36-37】
答:计算交流电机齿联轭的轭部磁压降时,一般取轭部切向最大磁密Bj作为计算磁密.因为齿联轭磁密分布不均匀,齿联轭磁路全长上的磁压降Fj= EMBED Equation.3
.
为了简化计算,引用一个等效的均匀磁场代替不均匀磁场Hjav= EMBED Equation.3
.Hjav和Hj存在值不同,引入磁压降校正系数Cj= EMBED Equation.3
来修正.
8在磁路计算中,当齿部磁密超过1.8T时,为什么要进行修正?【P33】
答:齿部磁密超过1.8T,此时齿部磁密比较饱和,铁的磁导率μ.比较低,使齿部的磁阻和槽部相比差别不是很大.这样,一个齿距内的磁通大部分将由齿部进入轭部,部分磁通通过槽部进入轭部.因而齿部中的实际磁通密度B比通过公式
Bδleft/( EMBED
Equation.3 EMBED Equation.3
一些,所以要进行修正.
)小些.即实际的磁场强度及磁压降也会小
第四章
9异步电机与同步电机绕组漏抗分别由哪几部分组成?【P51-62】
答:异步电机:槽漏抗,谐波漏抗,端部漏抗,斜槽漏抗.
同步电机:槽漏抗,谐波漏抗,齿顶漏抗,端部漏抗.
10交流电机定子单层整距绕组每槽漏感 EMBED Equation.3 如何计算?【P51-52】
答:高度h.范围内全部槽中电流产生的漏磁链Ψs1=Ns(Bs1S)=Ns*S*μ. EMBED Equation.3 INs/bs=N2s EMBED Equation.3 Iμ.h.lef/bs.高度h1范围内距槽底X处高dx的范围内产生的漏磁链dΨs2=(Ns*x/h1)dΦx=(Ns*x/h1)2 EMBED Equation.3 Iμ.lefdx/bs.高度h1范围内由槽中电流产生的漏磁链为Ψs2= EMBED Equation.3
s2=N2sμ.lef EMBED
Equation.3 I EMBED Equation.3 =N2s EMBED Equation.3 I
μ.h1lef/(3bs).槽漏磁链总和Ψs=Ψs1+Ψs2=N2s EMBED Equation.3 μ。Lef(h./bs+h1/(3bs)).即每槽漏感为： EMBED Equation.3
=Ψs/(
EMBED Equation.3 I)=N2sμ.lef(h./bs+h1/(3bs)).（bs为槽宽）
第五章
11电机的损耗分别为哪几种【?P76】哪些损耗是不变损耗?哪些损耗是可变损耗？【P76】哪些损耗是主要损耗？哪些损耗是次要损耗？
答：电机的损耗分别为：①定子转子铁心中的基本铁耗；②空载时铁心中的附加（杂散）损耗；③电气损耗；④负载时的附加（杂散）损耗；⑤机械损耗。其中①②⑤为不变损耗；③④为可变损耗。①③⑤为主要损耗，②④为次要损耗。
12为什么所有电机的机械损耗都为不变损耗？
答：不变损耗是指损耗不随负载的变化而变化。机械损耗包括通风损耗、轴承摩擦损耗和电刷摩擦损耗。主要的决定因素是转速n。对于同步电机有n=n1=60f/p,由于f和p不变，故转速不变。对于异步机有n=(1-s)n1=(1-s)60f/p.空载时S=0,额定负载时 EMBED Equation.3
≤0.05,S变化不大，也认为转速不变。对于直流电机有n=E/(CeΦ) ≈
Un/(CeΦ),所以也认为转速基本不变。综上所述，对于所有电机，n都不变，机械损耗也不变，即机械损耗是不变的。
课后相关作业答案
【P22】1什么是主要尺寸关系式？根据这个关系式可得出哪些重要结论？（见复习题1） 2什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 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
∝ EMBED Equation.3
∝ EMBED Equation.3
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。因此用大功率电机代替总功率相等的数台小电功率机。其有效材料的利用率提高了。损耗增加相对容量慢，因此效率提高了。冷却问题对大功率电机比对小功率电机更显得重要的原因是电机损耗与长度l的立方成成正比，而冷却表面却与长度的平方成正比。功率上升，长度变长，损耗增加大于冷却的增加。为了使温升不超过允许值，随着功率的增加，要改变电机的通风和冷却系统，从而放弃它们的几何形状相似。
【P43】2磁路计算时为什么要选择通过磁极中心的一条磁力线路径为计算，选用其它路径是否也可得到同样的结果？
答：磁路计算时选择通过磁极中心的一条磁力线的原因是此路径包围所的电流，此路径的气隙和铁心的B、H和相应的尺寸较容易计算。选用其他路径也可得到相同的结果。 4气隙系数Kδ的引入是考虑什么问题？假定其他条件相同，而把电枢槽由半闭中槽改为开口槽，则Kδ增大还是减小？
答：气隙系数Kδ的引入是考虑因槽口的影响使气隙磁阻增大的问题。由公式 EMBED Equation.3
为既定值，齿顶处气隙最大磁密必须由无槽时的Bδ增加到Bδmax。由半闭口槽变成开口槽，
（见图3-11），Bδ是定子没有开槽时的磁密最大值，Bδmax是维持磁通Φ
= EMBED Equation.3
∝ EMBED Equation.3
∝ EMBED Equation.3
= EMBED Equation.3
=
=…下， EMBED Equation.3
。即当B和J的数值保持不变时，对一系列功率递增，几何