串激电机电磁设计程序

#/264= (V)2额定频率A= (Hz) (直流串激电动机可按频率为0Hz计算)3额定输入功率片=(W)4额定电流(A)(其中Cos直流为L交流取0.9)5额定转速= (r/min) (应按要求的转速提高10%来设计)6额定输出功率W (W)7额定输出转矩(N.m)(输出功率和转矩为最重要工作条件，有条件时应对负载特性进行实际测试作出曲线，负载特性曲线和电机特性曲线的交点，即为工作点。)8绝缘等级，工作制，使用环境等(此相关项目与发热温升有关，非常重要，但对核算性能无影响。)(二)定子冲片尺寸与计算般冲片一致工(设计新电机应尽可能的选择现有冲片，便于自动化生产;般冲片一致工装模具可以通用。)1定子外径口、= (cm)2定子外形X方向TOC\o"1-5"\h\z鼻” (cm)3定子外形Y方向%二 (cm)4定子血高%1= (cm)5定子内圆半径\o"CurrentDocument"衣江二 (cm)6定子内圆半径偏心距” (cm)7定子极弧宽度*二 (cm)8定子极身宽度%= (cm)9线槽半径M二（cm）计算：10定子转磁路长度 （cm）（为粗部中心之长度，此公式应按照实际适当修正。）11定子极身高度 （cm）12定子线槽有效面积” （他一）13极弧系数鼠二用穴9为极弧宽度bpa在定子内圆所占角度）（三）转子冲片尺寸与计算1转子外径鼻二（cm）2转子内径凡二 （cm）3转子槽数0二 （cm）4转子槽口高度小二(cm)5转子槽楔厚度TOC\o"1-5"\h\z%= (cm)6转子槽深%二(cm)7转子槽口宽度%二 (cm)8转子槽上部宽氧= (cm)9转子槽底半径r2= (Cm)计算：10转子齿宽£= (cm)(对非平行齿，t取靠近最狭处的1/3处的辗高)11转子齿磁路长度处二4l+%+G苣(cm)12转子转高卜_5-（2冉煌十⑷般）1『口- 2 3勺 （cm）%1（转轴复有绝缘层）k5/6（转轴不复绝缘层）13转子转磁路长度（cm）14转子槽有效面积"…（应除去槽绝缘和槽锲所占面积）15转子齿距16转子外齿宽九 （cm）17转子槽宽t_爪Pa2/―4）上' &平行齿（cm）（ 41I 3）非平行齿（cm）18转子槽形系数19气隙长度(5—(cm)(5—(气隙长度大可以适当减少气隙不平衡引起的振动)20气隙系数21极距(cm)22计算极距/二身工(cm)(四)其它结构尺寸与计算1换向器外径&二(cm)2换向器片数K=3电刷长度4二(cm)电刷宽度品二 (cm)4电刷压降(= (V)5电刷偏离几何中心线的角度尸二 （弧度）当采用接线借偏方式时，（弧度）”为接线借偏片数6转子绕组端部长度系数陌二 （cm）推荐为匕二095（当鼻小于4cm）跖=1（当鼻大于4cm）（应根据实际工艺情况取值）7铁芯长度L= （cm）计算：8换向器片距（cm）9换向区域宽度f 柴 \'L 2 J （cm）式中:

应满足4<1-2(丁-丁口)，否则重新设计相关项目10实槽节距11短距系数12虚槽节距13前节距当二必一114转子单位漏磁导+降+。,+降+。,921第15定子辗部质量15定子辗部质量%=1力(鼻-吟心山1口4(kg)16定子极身质量广 (kg)17转子轭部质量匕"囱乌-(kg)18转子齿部质量犯二7.4。的£1尸 (kg)19硅钢片质量时技二74止以上(kg)(五)转子参数与计算(核算时直接输入数据，设计时选择电流密度确定线径，根据槽满率确定匝数)1转子绕组线规娱心 (mm/mm)我绝缘导线外径当铜线直径2转子导线截面号= (mm2)3每元件匝数W24转子总导体数5转子每槽导体数8转子槽满率(工应不大于0.76,如用自动绕线机绕制则不宜大于0.65)9转子绕组平均半匝长、=L+ (cm)10转子绕组电阻(Q)11最大工作电流估算(A)一般应满足％＜而以，否则重新设计相关项目12转子绕组用铜量此户夕交网打旷(kg)(六)磁路与换向计算(核算时先算第七部分--定子参数，设计时先算磁路)1计算电流(A)(其中Cos直流为L交流取0.9)2转子绕组电密(A/mm2)3转子线负荷(A/cm)4转子热负荷=A2j4一般应满足上/＜经般数值，和工作条件有关，以实际经验为准5电刷电密(A/CITI2)6旋转电势(V( 卢％、Ir-皿(V)——设计时定子电阻R1可先假定和R2相等，然后返回进行修正计算

7假定气隙磁密一一核算时从此开始返工迭代计算磁路设计时取0.4-0.6T—8每极磁通幅值场二c^b)(Wb)9转速交流:(r/min)交流:(r/min)直流:(r/min)直流:(r/min)(设计时如果转速不符合要求，可调整转子匝数、铁芯长度、气隙磁密重算有关项目)10转子旋转频率11换向器线速度(m/s)12转子线速度(cm)13换向元件中电抗电势TOC\o"1-5"\h\z…殍犯・ (V)14换向元件中变压器电势%二4留信1妁必 (V)15换向元件中电枢反应电势w二Q*理工5［广LT-T0 (V)16定子辗部磁密(T)17电枢辗部磁密(T)18定子极身磁密(T)19气隙磁密(T)20电枢齿部磁密(T)21定子辗磁场强度%二 (A/cm)(按加查相应材料的50Hz磁化曲线)22定子极磁场强度%二 (A/cm)(按4查相应材料的50Hz磁化曲线)23转子轭磁场强度%a= (A/cm)(按％查相应材料的50Hz磁化曲线如果f2>100则乘以f2/100进行修正)23转子齿磁场强度叫二 (A/cm)(按耳查相应材料的50Hz磁化曲线如果f2>100则乘以f2/100进行修正。当班>L"时按转子片计算部分的第18项槽形系数区进行修正)(磁路计算误差是最大的误差来源，按上面的办法，在计算精度要求不高时可以适用)24气隙激磁磁势TOC\o"1-5"\h\z也=1•双石户I。4 (A)25定子辗激磁磁势弱(A)26定子极激磁磁势上弓=2%3 (A)27转子辗激磁磁势也L叫吃 (A)28转子齿激磁磁势典(A)29借偏去磁磁势

AT产/D*第 （A）降=833（虚三槽电机）德二口-通（虚两槽电机）30换向增磁磁势（b丫AT=0.069—1%+露）跖』vJ （A）31电枢反应磁势AT^=(AT^ATn^Af2)AT^=(AT^ATn^Af2)(0.10688-0.000286^X.4(A)32总激磁安匝交流:AT=AT.十月北1+AZ.+刃力+且喜交流:AT= ——卢 2+力与+达与―/北-V2直流：AT=A7；+且陌+$©+$4+$7；+从G+/7；-ATf（七）定子参数与计算1定子每极匝数（取整数）设计时以此计算定子，核算时重新假定气隙磁密返工迭代计算，直到两边相差小于5%2定子线圈线规心 （mm/mm）W绝缘导线外径出铜线直径（结合下步要计算的电流密度，或定子铜耗的限值要求才亥对定子线圈宽度限在定子槽内安放的可能性，按设计计算程序附表一可初步选定导线线规。）3定子导线截面年= （mm2）4定子线圈电密（A/mm2）5定转子安匝比6定子线圈线模宽金二（1。%+4）诬回"）（mm）取整数%二3（当4小于3cm）*5（当4大于3cm）7定子线圈线模长=10Z+2r-2 （mm）铜线标称直径由（mm）((mm)

小于0.450.45~0.5大于0.58定子线圈线模高8定子线圈线模高H= （mm）9定子线模每层匝数（取0.5的整数）「取0.05,当〃取0.03,当今3，10定子线圈宽度（mm）（检验定子窗口能否安放）11定子线圈平均每匝长度(mm)=2凡+4-41）+(mm)12定子绕组电阻（。）（此部分应根据实际工艺情况取值计算，只要电阻计算正确即可）一一设计时返回磁路计算的第6项旋转电势,对转速进行修正计算13定子绕组用铜量(kg)(八)性能计算1定子漏抗压降TOC\o"1-5"\h\z优二0.5篇跖猴 (V)2转子漏抗压降(V)3定子绕组自感电势4-2f箕/公 (V)4电枢绕组自感电势_UQ472『在立加七口事中“ (V)5端电压无功分量口才二，工1十尢十4十名 (V)6端电压有功分量5二也1国 (V)7修正旋转电势/二 及2)，笠-皿 (V)8电磁功率(W)(W)9定子铁耗定子柜和极身单位铁耗Z +2”卷)(w/kg)定子极身铁耗与=以⑶吟(W)定子转部铁耗耳二户趋海定子极身铁耗与=以⑶吟(W)定子转部铁耗耳二户趋海(W)10转子铁耗=%+写TOC\o"1-5"\h\zf/\ //V转子齿单位铁耗叫 lioojliooj(W/kg)(f2\ (/2y转子转单位铁耗ph liooj口”(W/kg)\o"CurrentDocument"转子转部铁耗已二%泥% (W)转子齿部铁耗々=4环% (W)11换向电气损耗几=+%?)=0-2当期打乂10000『/训=0.15当霓行》1。。。。“向1G 1 2112换向压降损耗九二(W)13定子铜耗TOC\o"1-5"\h\z吃尸上飞 (W)14转子铜耗产w二『七 (W)15风摩机械耗舄= (W)(采用轴流式风扇时，可根据风扇外径A按计算程序附图一查取。当采用离心式风扇时，应将查的数乘以1.2)16输入功率产1二品++弓*+匕］+以口(W)17输出功率产2二品一%「产网 (W)19效率20功率因数21输出转矩(N.m)计算说明:本手算程序忽略铁耗造成的磁通相角(一般额定工作时磁通相角余弦值为0.995左右，不会带来太大的误差)从而避免了多次调整原始参数返工迭代计算、不但繁复、且十分容易出错的问题。先假定功率因素（=0.9或1）计算旋转电势,以此确定磁通和转速,最后对旋转电势进行修正,得到电机功率,返工迭代大为减少,因此较适合于手工计算。当然，如果要提高计算精度，则需要编制软件对相关参数进行返工迭代计算。与手算程序相反的是,软件计算应尽可能少作简化,尽量把已经简化的算法还原。三、参考资料1汪镇国《单相串激电动机的原理设计制造》上海科学技术文献出版社，1991.22汪国梁《单相串激电动机》陕西科学技术出版社，1980.123何松波.施进浩《微特电机设计程序 第十章串励电动机》信息产业部21研究所（供稿：周士宣）4［美JimmieJ.Cathey著南昌大学.戴文进译《电机原理与设计的MATLAB分析第5章直流电机》电子工业出版社.2006.7

///1 11=0000 11=900011=100001\=11000——11=12000——^13000——ii=14000——11=15000n=16000——11=17000