电动工具类(单相串激电机)定子冲片设计
电动工具类（单相串激电机）定子冲片设计资料
一、定子冲片的材料
如图为交流串激电动机定子冲片的典型形状，由于在交流串激电动机中，定子磁通是交变的，会产生铁心损耗，因而定子冲片都是采用硅钢片冲制而成。
二、定子冲片外圆尺寸的决定
各种类型电机，考虑定子冲片外圆尺寸的重要原则之一：就是硅钢片的经济剪裁，也就是在冲制定子冲片时的余留下来的边角料最少，硅钢片的利用率最高，因此定子冲片的外径不能任意决定。三、定子内径（也就是转子外径）的决定
电机设计知识告诉我们，在其他条件不变的情况下，电机的功率正比于转子外径的平方，而与定子外径无关，因此在定子外径一定的情况下，我们总希望采用较大的转子外径，这样可以产生较大的功率。但在定子外径一定的情况下，增加转子直径，会使定子的线窗面积减少，而使定子绕组没有足够的位置按放，因而，在定子外径一定的情况下，定子内径（转子外径）也不能任意决定。一般转、定子直径之比为：0.58~0.62之间
随即机械化程度的提高，已能将线圈直接饶在定子铁芯上的电机（特别是深槽定子），这样定子绕组端部较短，定子铜耗也因此可以减少，有利于提高电机的出力。
四、极靴弧长b的决定
极靴弧长b也是定子冲片一个极为重要的数据。如果b取大，磁极面积就大，就能产生更多的磁通，使转子产生较大的转矩，因而能带动更大的负载。但极靴弧长增大以后会带来下面两个缺点：
1、极靴弧长增大，两个相邻磁极的极尖距离就缩短，极尖漏磁通的磁阻就变小，极尖漏磁通就增大，因此，从减少漏磁通的角度来看，我们不希望极靴弧长太大。
2、极靴弧长太大，还会使换向恶化，火花增加，原因是电枢反应电势的增加。
电枢反应电势：我们都知道转子流过电流以后，要产生转子磁通，转子磁通的方向总是与换向极磁通方向相反，既然换向元件切割换向极磁通所产生的电势，能够帮助换向；那么换向元件切割转子磁通所产生的电势，一定会妨碍换向，这个妨碍换向的电势就是成为电枢反应电势。
五、定子轭高hc及磁极宽度bp的决定
决定一张定子冲片的主要尺寸是：定子外径、定子内径、极靴弧长、定子轭高及磁极宽度。前面三个尺寸决定的原则已经分析说明。至于下面的两个尺寸决定原则主要是考虑磁通密度不要太高，新系列电动工具交直流两用串激电动机的磁密范围一般是：
定子磁极磁密Bp=6500~8500高斯
定子轭磁密 Bc=19000~22000高斯
六、实际设计中：为了减少漏磁，改善换向性能个提高功率因数，单相串激电动机通常做成凸极式的。为了扬制气隙磁场的严重畸变，减少极尖区域附近的磁通密度，以改善换向，在设计电动机气隙时，常常采用削角磁极或非均匀气隙，此时，所谓定子冲片内径D1应是极轴处量得直径之值。电动机的D1为：
D1为=D2+2δ1
δ1——极轴处的气隙长度
电枢冲片外径D2统计值为：
D2=（0.54~0.57）D1
深槽式电动机的D2可取得大一些，以提高单位体积的容量。
应注意：电枢表面线速度不应超过80m/s.
国内电动机的气隙范围在0.3~0.8mm之间。对正反转电动机，增加0.1~0.15mm。
当气隙增大后，可减少表面损耗及磁噪声并改善换向性能，其副作用是：降低功率因数、增加气隙磁通势从而增加励磁线圈用通量，并引起定子线窗面积紧张。
对削角磁极电动机而言，极尖处的气隙长度δ2约为极轴处气隙长度A1的1.5~2倍。对非均匀气隙而言，δ2=（3~5）δ1，等效气隙δ为：
δ=2δ1δ2/δ1+δ2
非均匀气隙的偏心量e为：
e=δ2-δ1/1-cosθ
式中：θ=0.5ψ
其中：ψ——极弧角，单位为度
极弧系数通常取0.67，很多经验公式都这个取值。
因为定子的角度通常选择在120度左右，主要考虑与电机换向火花有关系，
选择大的话，定子槽面积会比较的大，对于同一款芯片，所做的电机型号可以作的多些，但电机的火花会大些，相当于转子经过定子磁极就长了。但如果选择的太小，往往下线困难。
极弧系数增大，性能上：
好处：表现在定子上就是极弧变长，这样可以使磁通增大，从而使同等体积的电机在电，磁负荷都不变的情况下扭矩加大，这是极弧系数变大的好处。
坏处：随着极弧系数的增大，极弧不仅向两端延伸同时电枢反应也跟着增强，导致换向器滑出炭刷边的那几片换向器片之间旋转电势升的过高，容易引起环火；同时漏磁增加，使得功率因素降低极弧系数取大，经济上：
好处:同样体积,电机功率可以做大,因而同等功率下可以节省成本,经济效益明显;
坏处:换向区宽度减小,火花可能加大,电磁干扰可能加强,碳刷寿命可能缩短,仅仅是可能而已,实际中有的时候并不会明显变化...在电机火花.电磁干扰,碳刷寿命有把握的时候,应该尽可能把极弧系数取大,减低产品成本,减少电机体积和重量.
单相串励电动机设计
一、 单相串励电动机设计 1.1 基本公式: 1.1.1 反电动势E: 对于直流串励电动机: )(10106088v n c n a PN E e --?Φ=?Φ= 其中: P –––极对数; N –––电枢总的导体数 a –––电枢绕组并联支路对数 Φ–––每极气隙磁通量 n –––电机转速 对于单相串励电动机: )(102608v n k a PN E p -?Φ= k p –––电枢绕组短距系数. 1.1.2 电压平衡方程式: 对于直流串励电动机: b f a a U R R I E U ?+++=)( R a ---––––电枢绕组电阻 R f ––––激磁绕组电阻 ?U b ---––––电刷与换向器间压降 对单相串励电动机: 22r x U U U += Ux----–––端电压有功分量 Ur ––––端电压无功分量 1.1.3 电磁力矩公式: 对于直流串励电动机: a m I PN T Φ?=a 2π; 对于交流串励电动机: θπcos 2 2N p m I K a PN T Φ?=.(此为平均力矩,非瞬时力矩) 其中:θ --––– 电枢电流超前主磁通的相角. 1.1.4 每极气隙磁通量为: δδδταB L ...=Φ δα-- ––– 极弧系数 τ ––– 极弧长度 δL -- ––– 电枢铁芯计算长 δB -- ––– 气隙磁密 1.1.5 转速: 略去电刷和换向器之间的压降△U b ,则直流串励电动机的转速: Φ +-=e f a a C R R I U n )( 对单相串励电动机,在略去ΔU b 和假设θ=0的条件下 有:)(f a a r R R I E UCOS U ++==?
电动汽车驱动电机的设计与选型
电动汽车驱动电机的设计与选型 全世界的汽车保有量和使用量的逐日增大，世界能源问题越来越突出，电动汽车方向逐渐出现并在汽车领域占有了一个非常重要的位置。早在20世纪50年代初，美国人罗伯特就发明了一种将电动机、传动系统和制动系统融为一体的轮毂装置。该轮毂于1968年被通用电气公司应用在大型的矿用自卸车上。 相对与传动汽车、单电机集中驱动的汽车，轮毂电机式电动汽车具有以下优点：动力控制通过电子线控技术实现对各电动轮进行无级变速控制，以及各电动轮之间的差速要求，省略了传统汽车所需的波箱、离合器、变速器、传动轴等；在电机所安装的位置同时可见，整车的结构变得简洁、紧凑，车身高降低，可利用空间大，传动效率高。容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈。底盘结构大为简化，使整车总布置和车身造型设计的自由度增加。若能将底盘承载功能与车身功能分离，则可实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化，从而缩短新车型的开发周期，降低开发成本。若在采用轮毂电机驱动系统的四轮电动汽车上导入线控四轮转向技术(4WS)，实现车辆转向行驶高性能化，可有效减小转向半径，甚至实现零转向半径，大大增加了转向灵便性。（说起来很轻松，但是如果真正实现起
来，上面那段话恐怕十年之内都没办法产业化，比如机电复合制动，比如制动能量回馈，原理不难，难的是在技术、成本、产业、供应商等等条件都成熟起来之后......）1.电动汽车基本参数参数确定1.1 该电动汽车基本参数要求，如下表：1.2 动力性指标如下： 最大车速X；在车速=60km/h时爬坡度5%（3度）；在车速=40km/h时爬坡度12% （6.8度）；原地起步至100km/h的加速时间；最大爬坡度（16度）；0到75km/h加速时间；具备2~3倍过载能力。2.电机参数设计一般来说,电动汽车整车动力性能指标中最高车速对应的是持续工作区，即电动机的额定功率；而最大爬坡度和全力加速时间对应的是短时工作区(1～5min),即电动机的峰值功率。2.1 以最高车速确定电机额定功率根据虽高车速计算电机功率时，不考虑加速阻力和坡道阻力，电机功率应满足：式中：电机输出功率，kw；传动系效率，取0.9；最大车重，取1400kg;滚动摩擦系数，取0.014；风阻系数，取0.33；迎风面积，取2.50㎡；最高车速，取100km/h。根据（1）（2）式，可以计算出满足最高车速时，电机输出额定功率为21.023kw[3]。2.2 根据要求车速的爬坡度计算 根据公式（4），其中在车速=60km/h时爬坡度5%可得：根据公式（4），其中在车速=40km/h时爬坡度12%可得： 根据（4）式，可以计算出满足车速为60km/h时，爬坡度为
转子设计对电动机中转子槽谐波的影响(译文)
转子设计对电动机中转子槽谐波的影响 1 序言 现代矢量控制技术在AC驱动中得到了广泛的应用并使性能得到了显著的提高；然而，此技术通常需要一台编码器。近年来，研究主要集中在无传感器驱动上。无传感器速度测定可通过直接或间接的方法实现。通常间接的方法取决于可能会误导转子速度评估的感应机械的参数。直接的无传感器速度的测量方法是根据定子电压或电流频谱进行。 转子槽谐波实际上是指电机电压和电流的频谱分量。磁极铁心中的槽产生槽部磁导谐波并调制气隙磁场。这些谐波中的第一个的极数等于槽数的两倍，所以为气隙磁导引入了高空间频率分布这一概念。当转子旋转时就产生了高频槽谐波。转子槽数影响频率、极数和这些谐波的大小。此外，槽组合、槽开度或形状、斜度、静止偏心度、饱和级以及负荷也会影响RSH的的大小。 所有这些的影响的相互作用使对影响的评估更复杂。这里所用的计算模式可以说明这些因素对RSH大小的重要性。所有这些信息有助于选择满意的、采用RSH的无传感器速度控制驱动的电动机。 2计算模式 计算模式是基于使用多年的磁动势-磁导谐波分析技术。这种方法在过去通常是被选择性地用来识别具体的谐波以深入而不是直接到分析谐波分量的级。如果需准确地测量出全部的气隙磁导谐波，那么某些特征如主磁通路线、漏磁引起的槽桥饱和以及偏心度就必须进行合并。槽桥饱和使问题更加复杂化，这是因为它因电机的不同而变化，随槽电流的改变而改变。本文使用的方法是有限元（FE）分析，简易磁阻网孔分析以及伪三维（3D）模型方法（将电机轴向地分成若干个部分）三种方法。 3影响槽谐波大小和频率的因素 通常认为，转子设计（如斜度）可以用来消除槽谐波效应。应先对槽谐波效应进行确定以便更好地理解已发生的磁动势-磁导相互作用。 3.1 斜度效应 普遍认为，n次空间谐波的斜度因素为 （1）若转子槽的斜度为任一空间谐波的2π电弧度，那么在转子棒中的由定子感应产生的电压应被抵消。这样就不会产生谐波棒电流。同样地，定子绕组中的感应电流应为零。 斜度随角度的变化如图1所示。 图1 斜度随角度的变化曲线图 (5th Harmonic：第五谐波 Fundamental：基频） 3.2 槽开度效应 图2是一30kW电动机在空载、50%负载和满载三种情况下的RSH振幅变化。更大的槽开度是不实际的。很明显，在相对较小的电动机槽开度时可能会感应出很强的
电动汽车驱动电机匹配设计.
电动汽车驱动电机匹配设计 目录 1 概述 (1) 2 世界电动汽车发展史 (2) 3 电驱动系统的基本要求 (5) 3.1电驱动系统结构 (5) 3.2电机的基本性能要求 (6) 4 电动汽车基本参数参数确定 (7) 4.1电动汽车基本参数要求 (7) 4.2 动力性指标 (7) 5 电机参数设计 (7) 5.1 以最高车速确定电机额定功率 (7) 5.2 根据要求车速的爬坡度计算 (8) 5.3 根据最大爬坡度确定电机的额定功率 (9) 5.4 根据额定功率来确定电机的最大功率 (9) 5.5 电机额定转速和转速的选择 (9) 6 传动系最大传动比的设计 (10) 7 电机的种类与性能分析 (11) 7.1 直流电动机 (11) 7.2交流三相感应电动机 (11)
7.3 永磁无刷直流电动机 (11) 7.4 开关磁阻电动机 (12) 8 电机的选择 (13) 9 电机其他选择与设计 (15) 9.1 电机形状位置设计 (15) 9.2 电机冷却设计 (15) 10 总结与展望 (17) 10.1 总结 (17) 10.2 问题与展望 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19) 1.概述 汽车工业在促进世界经济飞速发展和给人们生活提供便利的同时，又展现出了其双刃剑的另一面，它将能源与环境问题推到了日益尴尬的处境。“能源、环境和安全”成为了21世纪世界汽车工业发展的3大主题。其中，能源与环境问题作为全球面临的重大挑战和制约汽车工业可持续发展的症结所在，更成为重中之重。电动汽车使用电能作为动力能源，而电能具有来源广、清洁无污染等特点。电动汽车被公认为21世纪重要的交通工具。 电动汽车是指汽车行驶的动力全部或部分来自电机驱动系统的汽车，它主要以动力电池组为车载能量源，是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技技术产品。按照汽车行驶动力来源的不同，一般将电动汽车划分为纯电动汽车（Pure Electric Vehicle，PEV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、插电式混合动力电动汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）4种基本类型。 自1881年法国电气工程师Gustave Trouve制造出首辆电动汽车开始，电动汽车经历了曲折起伏的几个发展阶段，其中的决定因素就是动力电池技术和人们
串激电机基本原理
概述: 串励电动机作为电机家族的一员,它以自身的诸多特点而普遍应用于家用电器及电动工具中.随着家用电器的普遍应用,它的前景越来越广大. 1.1串励电动机的定义: 定子励磁绕组和电枢(转子)绕组为串联,既可通直流又可通交流电,具有换向器换向的电动机. 1.2串励电动机的基本结构: 串励电动机主要是由定子,转子,前、后端盖(罩)及散热风叶组成.定子由定子铁芯和套在极靴上的绕组组成,其作用是产生励磁磁通,导磁及支撑前后罩;转子由转子铁芯,轴,电枢绕组及换向器组成,其作用是保证并产生连续的电磁力矩,通过转轴带动负载做功,将电能转化为机械能; 前后罩起支撑电枢,将定、转子连结固定成一体的作用. 其中转轴,前、后罩要有足够的强度,以防电枢与罩发生共振现象,引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承. 1.3串励电动机的特点: 1.3.1它对于外接电源有广泛的适应性: 不论是交流电还是直流电;不论是60Hz还是50 Hz;不论12V、24VDC还是110V、220V、240V ;总之它可设计成适应任一外接电源的电机. 1.3.2它的转速高,调速范围广: 它的转速范围为3000~40000RPM,在同一电机上采用多个抽头可得到较宽的调速范围.家用电器正需要这种高转速、宽调速范围的电机. 因感应电机达不到高转速(不大于3000 RPM).例如吸尘器,它需要高转速在容器内外形成负压,以产生吸力. 1.3.3启动力矩大,体积小: 当负载力矩增大时, 串励电动机能调整自身的转速和电流,以增大自身的力矩. 1.4串励电动机的设计特点: 串励电动机一般依据客户对电气性能要求及外部结构的需要而设计.一个设计优良的串励电动机,不仅达到客户对电气性能及外部尺寸的要求,还要在绝缘、结构、安全、成本等方面上 优化,既使电机能通过相关的实验考核,符合Array相间的标准,又节省材料和工时. 二、串励电动机基本工作原理 2.1基本原理: 如左图一,它是串励电动机的基本工作 原理图.电流流经上部定子线圈,产生一定方 向的磁场;然后经碳刷进入换向器(铜头),再 在转子绕组中分成上、下并联支路流过,导流 的转子线圈在外部磁场作用下产生力,从而
电动汽车电动机设计与选择结课论文
电动汽车 电动汽车 电动汽车电机选择与设计 学院：机械与车辆学院指导教师: 宋长森 专业： 08车辆工程时间:2011.5.23-27 姓名：何蔚明学号：080403021023 中国·珠海
电动汽车电机选择与设计 何蔚明 080403021023 （北京理工大学珠海学院机械与车辆工程学院，广东珠海） 摘要：介绍了轮毂电机相对于燃油汽车和单电机集中驱动系统的优势，比较了各种电动汽车用电机的基本性能，选择不同性能的电机满足现状电动汽车的性能、结构需要，并对电动汽车的动力驱动——轮毂电机、以及涉及动力模块上结构、功能上的设计。 关键词：电动汽车；驱动系统；轮毂电机 概述 全世界的汽车保有量和使用量的逐日增大，世界能源问题越来越突出，电动汽车方向逐渐出现并在汽车领域占有了一个非常重要的位置，由于传统汽车的技术成熟，人们对汽车的性能要求已经达到一个比较高的程度。在对于电动汽车普及方面上，这是一个很大的障碍。但是，新能源汽车的开发发展是必然的，应当冲破旧思想的束缚，大胆创新，将电动汽车的优势充分体现是如今比较重要的一步。 早在20世纪50年代初，美国人罗伯特就发明了一种将电动机、传动系统和制动系统融为一体的轮毂装置。该轮毂于1968年被通用电气公司应用在大型的矿用自卸车上。相对与传动汽车、单电机集中驱动的汽车，轮毂电机式电动汽车具有以下优点： （1）动力控制通过电子线控技术实现对各电动轮进行无级变速控制，以及各电动轮之间的差速要求，省略了传统汽车所需的波箱、离合器、变速器、传动轴等；在电机所安装的位置同时可见，整车的
结构变得简洁、紧凑，车身高降低，可利用空间大，传动效率高。 （2）容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈。 （3）底架结构大为简化，使整车总布置和车身造型设计的自由度增加。若能将底架承载功能与车身功能分离，则可实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化，从而缩短新车型的开发周期，降低开发成本。 （4）若在采用轮毂电机驱动系统的四轮电动汽车上导人线控四轮转向技术(4WS)，实现车辆转向行驶高性能化，可有效减小转向半径，甚至实现零转向半径，大大增加了转向灵便性。 1.电动汽车基本参数参数确定 1.1 该电动汽车基本参数要求，如下表： 参数 数值 参数 数值 整车正装质量（kg ） 1200 滚动阻力系数f 0.014 最大总质量（kg ） 1400 轮胎半径（m ） 0.33 迎风面积（㎡） 2.50 传动效率 0.90 风阻系数 0.33 最高车速（km/h ） 100 最大爬坡度（%） 28 1.2 动力性指标如下： （1）最大车速m ax 100a u km ≥； （2）在车速a u =60km/h 时爬坡度i ≥5%（3度）； （3）在车速a u =40km/h 时爬坡度i ≥12% （6.8度）； （4）原地起步至100km/h 的加速时间35t s ≤； （5）最大爬坡度max 28%i ≥（16度）；
串激电机电设计程序
串激电机电磁设计程序 一、程序简介 1．本程序适用于电动工具、家用电器等以输入功率或输入电流作为额定指标的串激电机设计，也可以作为机车牵引串激电机的设计参考。 2．本程序适用于初学者手工设计的初步计算,设计时需要一定经验数据做参考,请结合最后所列参考资料同时使用。 3．本程序追求的计算精度为10%，需要提高计算精度，则应采用计算机软件计算。 4．对本程序有任何疑问，请在https://www.wendangku.net/doc/0a5770604.html,论坛公开交流。突破个人经验的局限，播撒文明传承的火种，完成从“钻木取火”到“气体打火机”的跨越，需要我们共同努力。 二、电磁设计程序 （一）额定参数和工作条件(核算时只要前面1.2.4项即可) 1额定电压 (V) 2额定频率 (H Z) （直流串激电动机可按频率为0Hz计算） 3额定输入功率 (W) 4额定电流 （A）(其中Cos直流为1,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) 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）定子冲片尺寸及计算 (设计新电机应尽可能的选择现有冲片，便于自动化生产；一般冲片一致工装模具可以通用。) 1定子外径 （cm） 2定子外形X方向 （cm） 3定子外形Y方向 （cm） 4定子轭高 （cm） 5定子内圆半径 （cm） 6定子内圆半径偏心距 （cm） 7定子极弧宽度 （cm） 8定子极身宽度 （cm） 9线槽半径 （cm） 计算： 10定子轭磁路长度（cm） (为轭部中心之长度，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
单相串励电动机
Chapter 6 Single Phase Series Motor 单相串励电动机 东南大学电气工程系电机教研室 EE 微特电机理论与计算 Chapter 6 Series Motor 东南大学电气工程系电机教研室 EE 施加单相交流电源的直流电动机 ?原理与结构 Chapter 6Series Motor 东南大学电气工程系电机教研室 EE Chapter 6Series Motor 东南大学电气工程系电机教研室 EE 将一台直流串励电动机接到交流电源上，由于励磁电流I f 与电枢电流I a 为同一电流，由I f 产生的主磁通与电枢电流同时改变方向，因此由它们产生的电磁转矩虽然是个脉动转矩，但其方向始终如一，不随电流而改变方向，可以输出平均转矩。即从原理上讲，直流串励电机接到交流电源上仍能工作。 但是实际上该电机的运行情况十分恶劣，甚至不能运转。原因有： 1.直流电机的磁极铁心定子磁轭均系铸钢制成，交变磁通将在其中产生很大的涡流和磁滞损耗； 2.交变电流在励磁和电枢绕组中产生很大的阻抗压降，致使电枢电势E a 和电磁功率变小； 3.在换向元件中新增了短路电势，换向将发生困难。 Chapter 6 Series Motor 改进措施： 1.为减小铁心损耗，单相串激电动机的整个磁路均由电工钢片叠成； 2.为减小电抗压降，励磁线圈的匝数应尽可能少，并加设补偿绕组，以补偿电枢所产生的电抗电压降。励磁绕组匝数减少，必然使主磁通减小，为使电机仍能产生所需的转矩，电枢导体数必须增加，也就是说，电枢绕组的电抗也将增加。但因电枢反应磁通对于电动机的运行只有害处，没有好处，故可用补偿绕组把它抵消。 单相串激电动机的结构除上述定子磁路系统由电工钢片叠成外，其余与直流电机并无原则差别。定子上装有励磁绕组F 、补偿绕组C 和换向极绕组K ，它们与转子电枢绕组均串联联接。 Chapter 6Series Motor 12 3 3
串激电机设计03
家用电器及电动工具用串激电机设计----2002.2
第一章 概述
1-1 单相串激电机设计进展
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，可以采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。降低成本，适应自动化批量生产；
1-2 单向串激电机的设计要求
1． 电机设计的基本要求 （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，故要求严格控制火花相关的各设计参数； （3） 其它设计要求；
第二章 主要尺寸及电磁参数选取
2-1 主要要尺寸及电磁负荷
1．主要尺寸 D1 ,D2 及 L 2 确定电机主要尺寸，一般从计算 D2 L 入手：
? ——极弧系数，取 0.6~0.7
Pi ? 6 ? 2 ? 104 （cm3 ） D L? ?B? An Pi ——电磁内功率（即通常所说的电磁功率） ，可有后式估算
2 2
B? ———气隙磁密（T） ，可按（图 1—2）选取
A ——线负荷（A/cm） ，可按（图 1—2）选取
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
可用下面经验公式计算：
?1?? ? Pi ? PH ? ? 2? ? ? ? ? ? 4 ? 5? ? Pi ? PH ? ? 9? ? ? ? ?
当η ≤0.5 当η ＞0.5
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单相串励电机课程设计
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：电机设计 设计题目：单相串激电动机原理与设计 院系：电气工程及自动化 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：2016.01.04—2016.01.17 哈尔滨工业大学教务处
哈尔滨工业大学课程设计任务书
单相串激电机的设计 1 主要技术要求 1、额定功率 750N P W = 2、额定交流电压 220N U V = 3、电源频率 150f Hz = 4、额定转速 12000N n rpm = 5、额定转矩 597.260 N N N P P M g cm n π= ==Ω 6、额定效率 65%N η= 7、额定功率因数 cos 0.92N φ= 8、工作状态：连续工作状态 2 电机主要参数 9、计算功率 110.65 750951.92220.65 N i N N N P EI P W ηη++== =?=? 10、负载时的电枢电流 750 5.70cos 0.652200.92N a N N N P I A U ηφ= ==?? 11、负载时电枢电势 951.921675.70 i a P E V I === 12、极对数 1P = 13、极弧系数 0.663α= 14、预取线负荷 1130A A cm =
15、预取气隙磁感应强度 15000B Gs δ= 16、电机常数 111969C δ=== 17、电枢长径比 1.1ξ= 18、电枢外径 2101052.2D mm === 19、铁芯计算长度 2 1.152.257.4L D mm ξ=?=?= 取 57.4L mm = 20、电枢周边速度 3 231060 3.1452.2120001032.783560 N e D n V m s m s π--= ???=?=< 21、极距 2 3.1452.2 82.0221 D mm P πτ?= = =? 22、计算极弧长度 00.66382.054.4b mm ατ==?= 23、电枢铁芯磁化频率 112000 2006060 N Pn f Hz ?= == 24、气隙长度 20.010.0152.20.522D mm δ==?= 取 0.85mm δ= 25、定子外径 122252.2104.4D D mm ==?= 取 1110D mm = 26、定子内径 122252.220.5253.2D D mm δ=+=+?= 27、转子内径 2220.210.2152.210.962D D mm ==?=
电动汽车电机选择与及设计
电动汽车 电动汽车电机选择与设计 学院：机械与车辆学院指导教师: ： ： ： 摘要： 介绍了轮毂电机相对于燃油汽车和单电机集中驱动系统的优势，比较了各种电动汽车用电机的基本性能，选择不同性能的电机满足现状电动汽车的性能、结构需要，并对电动汽车的动力驱动——轮毂电机、以及涉及动力模块上结构、功能上的设计。 关键词：电动汽车；驱动系统；轮毂电机
概述 全世界的汽车保有量和使用量的逐日增大，世界能源问题越来越突出，电动汽车方向逐渐出现并在汽车领域占有了一个非常重要的位置，由于传统汽车的技术成熟，人们对汽车的性能要求已经达到一个比较高的程度。在对于电动汽车普及方面上，这是一个很大的障碍。但是，新能源汽车的开发发展是必然的，应当冲破旧思想的束缚，大胆创新，将电动汽车的优势充分体现是如今比较重要的一步。 早在20世纪50年代初，美国人罗伯特就发明了一种将电动机、传动系统和制动系统融为一体的轮毂装置。该轮毂于1968年被通用电气公司应用在大型的矿用自卸车上。相对与传动汽车、单电机集中驱动的汽车，轮毂电机式电动汽车具有以下优点： （1）动力控制通过电子线控技术实现对各电动轮进行无级变速控制，以及各电动轮之间的差速要求，省略了传统汽车所需的波箱、离合器、变速器、传动轴等；在电机所安装的位置同时可见，整车的结构变得简洁、紧凑，车身高降低，可利用空间大，传动效率高。 （2）容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈。 （3）底架结构大为简化，使整车总布置和车身造型设计的自由度增加。若能将底架承载功能与车身功能分离，则可实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化，从而缩短新车型的开发周期，降低开发成本。 （4）若在采用轮毂电机驱动系统的四轮电动汽车上导人线控四轮
浅谈中小型异步电动机转子槽型对性能的影响
浅谈中小型异步电动机转子槽型对性能的影响 来源：湘潭电机厂 https://www.wendangku.net/doc/0a5770604.html,/ 中小型异步电动机针对于定子槽形大多有两种，一种为圆底梨形槽，一种为平底梯形槽，这两种槽形可以通过有限元分析，对槽底圆弧或平底进行合理弧度调整进行优化，进而得到较好的磁密分布的槽形。而转子槽形较多，在电动机节材、性能优化设计时通过对转子槽形的调节，往往可以收到很好的效果，各槽型特点如下： A. 平行齿梯形槽： 优点：充分利用槽面积，齿部磁密均匀，运行性能好。 缺点：启动转矩有时不大，抑制启动电流能力弱。 应用：启动要求较宽，驱动长期连续负载，转矩与转速成比例的机械，鼓风机，泵等。 B. 平行槽： 优点：启动电阻及启动漏抗比A种大，可提高启动转矩。 缺点：齿根磁密大，机械强度差，磁密不均匀。 应用：采用A槽满足不了启动要求，而槽型又小的场合。 C. 宽颈凸型槽： 优点：冲片面积利用较好，抑制启动电流能力较B槽好。当槽高较大时与B槽比较启动漏抗较大，运行漏抗较小，齿根强度大。 缺点：槽型复杂，冲模寿命短。 应用：同B，并且槽高较大的场合。 D. 平行深槽： 优点：槽型简单，启动转矩及品质因数较大，转矩无下凹。 缺点：槽面积利用率差，齿根磁密高，齿根强度差。 应用：对启动要求高同时槽高小时。
E. 窄颈凸型槽： 优点：当槽高较大时冲片面积利用率高，铝耗小，效率高，改变颈宽可以令漏抗在很大范围内变化，满足各种不同启动的要求。同时满足运行性能的要求。 缺点：设计不良易产生启动转矩的下凹。 应用：同D,但槽高较大时。 F. 四级槽： 优点：既有高的启动转矩又有较高的最小转矩。 缺点：最大转矩减小功率因数较低。 应用：用于槽高较大，启动转矩要求较高的大型电动机中。当采用异型铜条时可以扩展到大型电动机的小机座中。 G. 双笼槽： 优点:双笼槽形根据上笼、下笼结构形式不同又分多种，调整灵活，具有启动转矩高，启动电流较低的优点，通常可以在充分利用转子导磁面积的基础上增大转子槽形，结合改变定转子三圆尺寸，可以得到较好的铜铁置换达到节材效果。 缺点：结构复杂、槽漏抗大、在双笼设计时还需要注意上、下笼间过渡槽的设计、此处高度及宽度与启动性能关系密切、同时对于冲头寿命影响较大。 应用：可以用在对启动性能要求比较严格的中小型电机中、也可以通过进行铜铁置换达到节材效果。
(整理)串激电机设计
第一章 概述 1-1单相串激电机设计进展 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12D D 。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，可以采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。降低成本，适应自动化批量生产； 1-2单向串激电机的设计要求 1． 电机设计的基本要求 （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，故要求严格控制火花相关的各设计参数； （3） 其它设计要求； 第二章 主要尺寸及电磁参数选取 2-1 主要要尺寸及电磁负荷 1．主要尺寸D 1,D 2及L 确定电机主要尺寸，一般从计算L D 2 2入手： An B Pi L D δα422 1026???= （cm 3 ） i P ——电磁内功率（即通常所说的电磁功率），可有后式估算 α——极弧系数，取0.6~0.7 δB ———气隙磁密（T ），可按（图1—2）选取 A ——线负荷（A/cm ） ，可按（图1—2）选取 n ——转速(r/min) 从上式看出，δAB 取值越大，电机尺寸越小，但δAB 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i P 为通过气隙磁场，从定子侧传递到转子的功率 可用下面经验公式计算： ???? ??+=ηη21H i P P 当η≤0.5 ??? ? ??+=ηη954H i P P 当η＞0.5
机械原理课程设计说明书——电机转子槽绝缘纸插入机(东华大学)
电机转子绝缘纸插入机说明书 目录 1.摘要-----------------------------------------------------2 2.设计题目-------------------------------------------------3 3.传动机构-------------------------------------------------3 3.1 齿轮机构---------------------------------------------4 3.2 带轮机构---------------------------------------------4 4. 传动机构拟定------------------------------------------4 5．执行机构选型-------------------------------------------5 5.1送纸机构选型-----------------------------------------5 5.2 裁纸和插纸机构选型---------------------------------6 5.3分度转位执行机构选型-------------------------------7 5.4 机械运动方案的选择---------------------------------8 6．执行机构设计----------------------------- --------------9 6.1 送纸机构设计------------------------------------9 6.2裁纸和插纸机构设计---------------------------- 9 6.3分度转位机构设计------------------------------- 11 7. 机构示意图-------------------------------------------12 8. 运动循环图---------------------------------------13 9. 运动曲线图-- -------------------------------------14 10. 设计小结------------------------------------------18 11. 参考资料--------------------------------------------18
电机设计步骤
电机设计步骤 选择电机类型：Adjust-Speed Synchronous Machine 转子采用内置式，控制类型：交流，Stacking Factor :0.95 。 定、转子材质：steel_1008，图2-3 所示的是steel_1008的B-H曲线图。从图2-3 中可以看出，硅钢片的饱和点在B=12T。因此电机的各部分磁密幅值因当小于12T，并且要适当留有一定裕量，以避免电机运行时发生磁饱和。 图2-3 steel_1008的B-H 曲线图 槽型选择平行齿梨形槽，如图所示：
绕组参数：线径： 0.91mm 极类型： embrace ：0.85 磁体类型：NdFe30. 参数 数值 单位 定子外径 270 mm 定子内经 162 mm 轴向长度 84 mm 气隙厚度 mm 转子外径 160.4 mm 转子内经 110 mm 永磁体厚度 7.5 mm 极弧系数 每槽导体数 8 定子槽数 绕组层数 2 槽数 48 极数 8 额定电压 200 V 额定功率 50 kW 额定转数 3600 rpm 线圈节距 5
以上参数设置好后，点击Analysis下的Solution Setup ，进行额定功率，额定电压，额定转速，工作温度等的设置。 然后点击Validate，再点击Analysis All,然后点击Analysis下的Setup1，右击，选择Create Maxwell Design ，点击OK，生成的Maxwell Design 如下图所示：
用Ansoft软件建立此永磁同步发电机二维有限元模型的具体过程如下： （1）把永磁同步发电机的几何尺寸和基本参数输入RMxprt模块，软件对所输入项进行求解，自动生成二维有限元几何模型，如图1所示。 （2）将求解结果用export 2D project功能生成pjt文件，把该文件导入Maxwell 2D中，采用瞬态模块进行二维有限元分析。 （3）在生成的几何模型里定义电机的材料属性、边界条件和绕组的激励源，其中定义绕组激励源时采用外电路输入的方法。 （4）确定运动界限（band）、转子转速、有限元分析的时间步长以及有限元分析的网格划分情况等。
电动汽车驱动电机匹配设计
电动汽车驱动电机匹配设计 学院名称： 汽车与交通工程学院 专 业： 汽车服务工程 班 级： 10东汽服1 学 号： 10801322 姓 名： 吴旭佳 指导老师： 蒋科军老师 二〇一三 年 十 月 JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本科课程设计（论文）
目录 1 概述 (1) 2 世界电动汽车发展史 (2) 3 电驱动系统的基本要求 (5) 3.1电驱动系统结构 (5) 3.2电机的基本性能要求 (6) 4 电动汽车基本参数参数确定 (7) 4.1电动汽车基本参数要求 (7) 4.2 动力性指标 (7) 5 电机参数设计 (7) 5.1 以最高车速确定电机额定功率 (7) 5.2 根据要求车速的爬坡度计算 (8) 5.3 根据最大爬坡度确定电机的额定功率 (9) 5.4 根据额定功率来确定电机的最大功率 (9) 5.5 电机额定转速和转速的选择 (9) 6 传动系最大传动比的设计 (10) 7 电机的种类与性能分析 (11) 7.1 直流电动机 (11) 7.2交流三相感应电动机 (11) 7.3 永磁无刷直流电动机 (11) 7.4 开关磁阻电动机 (12) 8 电机的选择 (13) 9 电机其他选择与设计 (15) 9.1 电机形状位置设计 (15)
9.2 电机冷却设计 (15) 10 总结与展望 (17) 10.1 总结 (17) 10.2 问题与展望 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19)
1.概述 汽车工业在促进世界经济飞速发展和给人们生活提供便利的同时，又展现出了其双刃剑的另一面，它将能源与环境问题推到了日益尴尬的处境。“能源、环境和安全”成为了21世纪世界汽车工业发展的3大主题。其中，能源与环境问题作为全球面临的重大挑战和制约汽车工业可持续发展的症结所在，更成为重中之重。电动汽车使用电能作为动力能源，而电能具有来源广、清洁无污染等特点。电动汽车被公认为21世纪重要的交通工具。 电动汽车是指汽车行驶的动力全部或部分来自电机驱动系统的汽车，它主要以动力电池组为车载能量源，是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技技术产品。按照汽车行驶动力来源的不同，一般将电动汽车划分为纯电动汽车（Pure Electric Vehicle，PEV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、插电式混合动力电动汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）4种基本类型。 自1881年法国电气工程师Gustave Trouve制造出首辆电动汽车开始，电动汽车经历了曲折起伏的几个发展阶段，其中的决定因素就是动力电池技术和人们对环境、能源的关注程度，但电动汽车自身具有的显著优点：可以实现低排放，甚至零排放行驶；采用电能作为驱动电源，能源来源途径广；行驶噪声小；容易实现Drive-by-wire(线控)思想；实现了制动能量回收，降低了摩擦制动器的使用强度和维修费用等决定了其必将成为新能源汽车技术发展的一个重要方向和21世纪的重要交通工具。 汽车作为一种运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。动力性是各种性能中最基本、最重要的性能之一。动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。电驱动系统是电动汽车的心脏，是电动汽车的唯一动力来源。电机的性能直接影响到整车的最高车速、加速性能及爬坡性能等。因此在新车开发阶段，必须进行驱动电机性能匹配，以判断设计方案是否满足设计目标和使用要求 。
感应电机设计
目录 1、型号Y132h—4感应电动机的电磁计算 (3) 1.1额定数据及主要尺寸 (3) 1. (2) 磁路计算 (5) 1.3参数计算 (7) 1.4运行性能计算 (9) 2、数据分析 (11) 3、参考文献 (14) 4、附图 (15)
一、型号Y132M—4 感应电动机的电磁计算 1.1额定数据及主要尺寸 1、型号：Y132M —4 2、输出功率： 3、相数：m=3 4、接法：连接 5、相电压：380V 6、功电流： 7、极对数：p=2 8、定子槽数： 9、转子槽数： 10、定子每极： 11、定转子冲片尺寸：（见附图二）定子外径定子内径 转子外径 转子内径定子槽形：半闭口圆底槽定子槽尺寸
转子槽形：梯形槽 转子槽尺寸 12、极距： 13、定子齿距： 14、转子齿距： 15、气隙长度： 16、转子斜槽距： 17、铁心长度： 18、铁心有效长度：无径向通风道 19、净铁心长：无径向通道其中铁心叠压系数为 20、绕组型式：单层交叉式（见附图一） 21、并联路数 22、节距：y 为1~9、2~10、11~18 23、每槽导线数：
24、导线并绕根数、线径 25、每根导线截面积： 26、槽有效面积： 式中 槽楔厚度h=2mm 槽绝缘厚度Ci=0.03cm 其中27、槽满率： 式中d --- 绝缘外径（cm）（d=） 28、每相串联导线数 29、绕组分布系数 式中q1=（对60度相带） 30、绕组短距系数 31 、绕组系数： 1.2磁路计算 32、每极主磁通 式中 33、每极下定子齿面积 34、每极下转子齿面积 式中=，=，假设，=1.5T,=1.5T 35、定子轭截面积 式中=1.877cm （圆底槽轭的高处高度）
纯电动汽车设计方案
目录 一、汽车产品定位 (3) 二、汽车底盘布置形式 (4) 三、驱动电机的选择 (5) 四、蓄电池的选择 (8) 五、技术参数 (10) 六、成本分析 (11) 七、后记 (12) 一、汽车产品定位
二、汽车底盘布置形式 采用电动机前置前驱形式，变速驱动桥将变速器、主减速器和差速器安装在同一个外壳(常称为变速器壳)之内。这样可以有效地简化结构，减小体积，提高传动效率。而且取消了传动轴，可使汽车自重减轻。 电池组安装在前后两排座椅下。 三、驱动电机的选择 电动汽车电机是将电源电能转换为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮的汽车驱动装置，该电机与其他电机相比具有体积小、重量轻、效率高且高效区范围广、调速性能好等特点。 电动汽车用电动机在需要满足汽车行走的功能同时，还应满足行车时的舒适性、耐环境性、一次充电的续行里程等性能，该电机要求比普通工业用电动机更为严格的技术规范，还希望有如下功能： 体积小，重量轻。 减小有限的车载空间，特别是总质量的减小，在整个运行范围内高效率。 一次充电续行里程长，特别是行走方式频繁改变时，低负载运行时，也有较高的效率。 低速大转矩特性及宽范围内的恒功率特性。 综合上述原因考虑我们初步选定永磁无刷直流电机作为驱动电机。 无刷直流电机优点是： ①电机外特性好，非常符合电动车辆的负载特性，尤其是电机具有可贵的低速 大转矩特性，能够提供大的起动转矩，满足车辆的加速要求。
②速度范围宽，电机可以在低中高大速度范围内运行，而有刷电机由于受机械 换向的影响，电机只能在中低速下运行。
③电机效率高，尤其是在轻载车况下，电机仍能保持较高的效率，这对珍贵的 电池能量是很重要的。 ④过载能力强，这种电机比Y系列电动机可提高过载能力2倍以上，满足车辆 的突起堵转需要。 ⑤再生制动效果好，因电机转子具有很高的永久磁场，在汽车下坡或制动时电 机可完全进入发电机状态，给电池充电，同时起到电制动作用，减轻机械刹 车负担。 ⑥电机体积小、重量轻、比功率大、可有效地减轻重量、节省空间。 ⑦电机无机械换向器，采用全封闭式结构，防止尘土进入电机内部，可靠性高。 ⑧电机控制系统比异步电机简单。缺点是电机本身比交流电机复杂，控制器比 有刷直流电机复杂。 永磁无刷直流电机的技术数据：
图解单相串劢式电动机的维修
项目七 单相串劢式电动机的维修 在功率相同的情况下，串劢式电机结构相对复杂，但体积小，轻便、过载能力强，转矩大、空载转速高达4000～12000r/min ，机械特性软（电动机输出功率基本稳定，转速随负载的增大而降低），调速范围广，可以采用交流或直流电源供电，维护、维修方便易学，广泛应用于各种电动工具的驱动。 项目学习目标 项目基本功 一、项目基本知识 知识点一、认识使用串劢式电动机的常用电动工具 常见的使用串劢式电动机的电动工具按用途可分为：电钻类、砂磨类、冲击类、剪切类（ 电剪刀、电动锯等）、装配类（如电动螺丝刀、电动扳手等）和医疗类等，详见表7-1。 表7-1 使用串劢式电动机的常用工具
知识点二、串劢式电动机的运转原理 （1）串励式电动机的组成 串励式电动机由定子绕组、电刷（碳刷）、换向器、转子绕组等组成，如图7-1所示。 （2）串劢式电机各部件配合工作的过程和原理 定子绕组、转子绕组通过电刷1和电刷2、换向器串联在一起。加上交流电后，定子绕组可等效成一对磁极不断改变的条形磁铁，所以定子绕组又叫劢磁绕组。定子绕组产生的磁场对通电转子产生磁力矩，使转子转动。如图7-2a 所示。具体地说，当交变电压处于A 正B 负时，定子形成的磁极如图7-2b 所示，同时电流通过碳刷1、换向器流进图中转子下部的有效边（垂直进入纸面），从转子上部的有效边流出（垂直离开纸面），经碳刷2流至B 点，根据左手定则，定子的磁场对转子中的通电导体产生磁场力，使转子逆时针旋转。当电压为B 正A 负时，定子形成的磁场和转子导体中的电流如图7-2c 所示，根据左手定则，转子仍然逆时针旋转。 （3） 调速 串劢式电动机可以通过改变电动机的端电压来改变转速。措施有串联电阻调速、并联电阻调速、晶闸管调速等，如图7-3所示。， 图 7-2 串劢式电动机的运转原理示意图 b c a 2 图7-1 串劢式电动机的组成