D2 单位（cm） L 单位（cm） n 值单位（r/min） 其中系数 K A 可根据额定输出功率 PH 从图 1－5 中选取，此曲线适用于连续运行定额温
导体数，匝比大小表示定、转子磁场的相对强弱情况，其值对电机性能、换向情况、机械特 性硬度以及损耗效率都有影响，简单分析如下： 匝比大，定子主磁场强，电枢相对弱，则磁场畸变小，有利换向。 匝比大，定子主磁场强，磁路饱和度高，利于稳定转速，提高机械硬度。 匝比大，铜耗增大，温升增高，效率下降，定子电抗增大而功率因数降低。 实际上，匝比应维持合理范围，过大毫无意义。当磁场足够饱和时，在增加定子激磁安 匝，定子磁场不会显著地增强，因而失去了积极方面的意义，反倒使铜耗增加了。定转子安匝 比推荐范围为 0.85~1.3。功率小取大值，功率大（400W 以上）取较小的值。 磁路的饱和程度是由铁心各部分磁密大小来决定的， 由于结构的需要， 各部分磁密不同。 正常设计的电机，各部分磁密范围一般如下：
应该指出，在实际工程中，温升控制参数宜低于限值并留有裕度，以适应批量生产中的 离散性。 2.限制 I r1 的数值以控制定子绕组温升 直接影响定子温升的因素是定子铜耗 I r1 , I 是电机主电流, r1 是定子电阻。因此只要 控制定子铜耗就能控制定子温升。定子绕组温升往往低于转子温升，这是正常的，是由电机 结构和散热特点所决定的。但二者不可相差过大，否则说明材料利用不合理。 同样可用电机主要尺寸来计算定子铜耗的限值，计算式如下：
电机绕组温升都有限制的规定,它是按照所使用的在允许电压下不导电的材料的耐热等级和常规使用的寿命的需 要而制定的。 通过热计算来控制温升,则计算反复且正确性差,所以工程上经过控制和绕组温升相关 的参数来间接控Biblioteka Baidu温升,实践证明是合理可行的。 1.限制 A 2 值来控制电枢绕组温升 电枢绕组铜耗直接影响电机发热，所以线负荷 A 和电流密度 2 的乘积可拿来控制绕 组温升。为了控制温升不超过某一数值，只需控制 A 2 值不超过某一值即可。 为了给电磁设计提供较为合理的 A 2 值，应按照电机主要尺寸来计算 A 2 的限制。下式是 计算 A 2 值的经验公式：
1.程序简介 本程序大多数都用在输出功率为 60-1200W、负载转速为 6000-18000r/min 的单相串激电机 的设计计算。经实际使用验证，具有较高的计算正确性，但超出适合使用的范围使用时，计算正确 性会受到一定影响。 本程序属于校算分析程序，设计者经对设计的具体方案的优劣会有影响。 本程序在步骤安排上，已考虑了尽可能减少计算上的反复，为此首先计算出转子，从而 推算磁通，接着进行磁路计算，损耗计算，端电压校算，功率因数校算，功率校算。具体的 设计计算方式及详细说明在程序中介绍。 2.电磁设计程序 额定数据 1 额定输出功率 (W) PH 2 额定转速 （r/min） nH 3 额定输出转矩 (N.m) MH ( MH 4 额定电压
上式中 pH 为输出功率，可按额定输出功率带入计算。 为电机效率，可按额定效率代入计 算，当需要计算者确定时，可按（图 1—1）选取，此为当前生产连续定额 E,B 级绝缘的平 均效率曲线 单向串激电机的设计要求
1． 电机设计的基础要求 （1） 功率要求，适当选取功率，综合平衡效率、温升、及体积之要求； （2） 效率和攻率因数的要求； （3） 其它额定指标，包括启动转矩，最小转矩，最大转矩等； 2． 单相串激电机的设计特点及要求 （1） 额定工作点，额定输出转矩时电机应不低于额定转速； （2） 控制换向火花，因换向无法计算，故要求严控火花相关的各设计参数； （3） 其它设计要求；
A, B 可按图 1－2 选取为了改善换向，可采用非均匀气隙。非均匀气隙通过极弧偏心
对于短时运行定额的电机或采用耐热等级更高绝缘的电机，效率值应下降。 确定 D2 L 后，接着可确定电枢冲片的 D2 值，应考虑电机使用条件，通用性及派 生的要求，同时考虑合适的长径比 L D2 ，通常为 0.5~1.5 之间。较大的值使电机细长，铜 利用率较高，但是制造工艺性较差，绕组挠度大，冷却差，漏抗大换向不利。确定 D2 后可 以方便的确定铁心叠长 L 。 D2 D1 的比值可在 0.54~0.59 之间选取，较大值适合于深槽转子，从而确定定子外径
2.极弧系数 和气隙长度 极弧系数 是极弧长度和极距的比值。 极 弧系数越大，电机尺寸越小。但极弧系数过大 则影响到换向区域，对火花不利。 当定子磁势为矩形波时， 从傅丽叶级数分 析， 可看出各分量谐波随 值的变动情况 （图 1-3） 。从图可见，当 为 0.667 时，3 次分量 为 0(见图 1-3)，所以一般 取 0.667~0.7， 若气隙采用不均匀设计时， 可放大。 气隙长度 也是磁路重要参数，气隙中所 分担的激磁磁势占全部激磁磁势的 40%~50%。 磁势消耗越多， 使定子绕组匝数增多， 越长， 铜耗增加，并因定子电感增大，而使功率因数 下降。 增大也有好处，可减弱电枢反应，有 利换向，并且也减弱齿槽效应，降低损耗，弱 化定转子偏心带来不利的影响。 单相串激电机 选 通常取为 0.3mm~0.9mm,小电机取较小值。 用计算式如下：
2．线负荷 A 及气隙磁密 B 电枢线负荷 A 表示电枢外径圆周单位长度上的安匝， A 越大则尺寸越小，铜耗增大， 线匝增多而导致换向恶化。因此 A 增大是有限制的。 从 8-1 式来看, D2 L 一定时， AB 也是定值， B 取得大则 A 可取小，反之亦然。但 二者取值都是受其他因素制约的，初步设计时可参照（图 1—2）选取，该曲线是用于连续 负载 E,B 级绝缘单相串激电机，对于短时定额可适当提高 (A/cm) A 100 ~ 145 B 0.35 ~ 0.55 (T)
1．主要尺寸 D1,D2 及 L 确定电机主要尺寸，一般从计算 D2 L 入手：
系数 K S 可根据定子外径 D1 从图 1－6 选取。此曲线适用于连续运行定额及温升不超过 60K 扇冷结构电机。
1． 单相串激电机的设计研究概述： 为适应电动工具以及小型家用电器之应用需要， 串 激电机设计得到了长足进步。 2． 电磁设计上的进展：据估计每隔十年，单位重量出力提高 20%~30%，可归纳如下： (1) 提高电机转速; (2) 增 大 转 子 直 径 ， 提 高 定 子 / 转 子 外 径 比 D2 D1 。 由 0.52~0.56 提 高 到 0.54~0.59，使定转子温升趋于平衡； (3) 采用深槽定子，得益于采用了自动绕线机，能够使用较大的转子外经并缩短定 子匝长。可提高电机效率 10%~20%； (4) 提高电磁密度，适当提高激磁安匝。可以缩小结构尺寸，有利换向，提高电机 硬度； (5) 减少冲片规格，提高通用性。减少相关成本，适应自动化批量生产；
额定数据是对计算任务所提出的要求， 电磁计算的最终结果， 就是在保证达到额定数据 要求的前提下，确定定转子绕组及有关的结构参数。 结构参数（参见图 2-1）
，可按（图 1—2）选取 B ———气隙磁密（T） ，可按（图 1—2）选取 A ——线负荷（A/cm）
n ——转速(r/min) 从上式看出， AB 取值越大，电机尺寸越小，但 AB 取值受其他因素制约，详见 后述。转速 n 越大，电机尺寸也越小，电机转速同样受到机械，换向等因素的制约。在此处， 可用额定转速代入式中作计算。电磁功率 Pi 为通过气隙磁场，从定子侧传递到转子的功率
目前，常用的各种电机设计程序，多数校算分析程序。电机设计计算变量繁多，且约束 不够，因而只能做出一系列假设，在一定的假设下计算出一套结果，再返回去和假设条件比 较，看相不相符。如果相符，则结果可信，反之要重新调整假设，再次计算。如此循环， 逐渐逼近，最终得到正确答案。校算分析程序存在多解情况，因而，设计者经验对设计结果 存在很大影响。
