电机学 旋转电机设计PDF电子书下载

目录 1

第一篇 旋转电机绕组 1

1．一般名称和定律 1

1.1电枢绕组的一般名称 1

1.1.1绕组各部分的名称 1

1.1.2绕组名称 2

1.2电枢绕组的一般规则 6

1.2.1绕组元件中感应电动势向量图的一般规则 6

1.2.2电枢线圈构成绕组的一般规则 9

2．相绕组的构成 11

2.1绕组构成规则 11

2.1.1相带构成规则 11

2.1.2对称条件 15

2.1.3对称的分数槽绕组 16

2.1.4原绕组 19

2.2绕组的设计 21

2.2.1整数槽绕组 22

2.2.2单层分数槽绕组 27

2.2.3双层分数槽绕组 36

2.2.4特种绕组 39

2.3由槽星形图确定绕组系数 47

2.3.1基本规则 47

2.3.2整数槽绕组 49

2.3.3分数槽绕组 51

2.4绕组的选择 55

2.4.1计算公式 55

2.4.2同步电机 56

2.4.3异步电机 58

3.1绕组构成规则和绕组名称 61

3.1.1线圈的基本布置 61

3．换向器绕组 61

3.1.2基本接线方法 63

3.1.3闭路条件 65

3.1.4对称条件 67

3.1.5均压连接 71

3.2绕组的设计和选择 74

3.2.1标准绕组的设计 75

3.2.2特种绕组 83

3.2.3设计公式 86

3.2.4绕组的选择 87

4．磁极绕组 90

4.1凸极绕组 90

4.1.1并励绕组 90

4.2分布在槽中的绕组 91

4.2.1补偿绕组 91

4.1.2串励绕组 91

4.2.2阻尼绕组 92

第二篇 旋转电机设计基础 93

5．磁路 93

5.1设计基础 93

5.1.1磁场的解析处理方法 93

5.1.2主要计算程序 95

5.2磁场的求解 98

5.2.1无载流体恒磁导率的场域 98

5.2.2有载流体恒磁导率的场域 101

5.2.3磁场的模拟解法和数值解法 102

5.3气隙磁场的磁化曲线 104

5.3.1磁极形状和磁动势分布对气隙磁场的影响 104

5.3.2气隙分界面的间断对气隙磁场的影响 108

5.4磁路铁磁部件的特性段 114

5.4.1具有近似均匀磁场的磁路分段 114

5.4.2沿积分路径截面变化的磁路分段 115

5.4.3沿积分路径磁通变化的磁路分段 118

5.5磁路中各段磁场的相互影响 124

5.5.1齿区磁场对气隙磁场的影响 125

5.5.2并列磁路分段的磁化特性 127

5.5.3轭部磁场对气隙磁场的影响 129

5.6空载特性曲线的确定 132

5.6.1集中（励磁）绕组的直流励磁 133

5.6.2分布（励磁）绕组的直流励磁 135

5.6.3多相交流励磁 139

5.6.4特殊励磁方式 143

5.7负载电流对励磁绕组磁场的影响 146

5.7.1电枢磁动势为线性分布的电机 146

5.7.2正弦分布电枢磁动势和均匀气隙电机 149

5.7.3正弦形分布电枢磁动势和不均匀气隙的电机 153

6.1.1部分漏磁场的定义 157

6．漏磁 157

6.1漏磁场的划分 157

6.1.2解析表达式 159

6.2漏磁的计算基础 162

6.2.1漏磁通的基本计算 162

6.2.2漏磁链的基本计算 163

6.3漏磁通的计算 165

6.3.1槽-齿顶漏磁通 166

6.3.2凸极漏磁通 167

6.4漏磁链的计算 168

6.4.1槽和齿顶漏磁 168

6.4.2绕组端部漏磁 174

6.4.3高次谐波漏磁 176

6.4.4磁极漏磁 178

7.1.1基本换向过程 179

7.1换向过程 179

7．换向 179

7.1.2电刷接触负荷 181

7.2换向的基本解析方法 182

7.2.1网络方程 182

7.2.2换向区域 183

7.2.3网络方程的求解 185

7.3换向的实用计算 187

7.3.1电枢电抗电动势曲线 187

7.3.2电枢平均电抗电动势 190

7.3.3换向极绕组 192

7.4影响换向的因素 197

7.4.1电刷的影响 197

7.4.2绕组设计和换向极结构的影响 199

8.1电流集肤效应的基本关系 201

8.1.1基本关系的确定 201

8．电流集肤效应 201

8.1.2绕组设计观点 203

8.2电流集肤效应的分层计算 204

8.2.1单边电流集肤效应 204

8.2.2双边电流集肤效应 207

8.2.3参数的定义 210

8.3电流集肤效应的严密解析计算 213

8.3.1基本公式 213

8.3.2实心导体 215

8.3.3分层导体 221

8.3.4编织线棒 225

8.3.5换向器绕组 226

9．损耗 228

9.1电路中损耗 228

9.1.1绕组电阻 228

9.1.3电刷接触损耗 230

9.2磁路中的损耗 230

9.1.2绕组中的损耗 230

9.2.1反复磁化损耗 231

9.2.2气隙磁场中的高次谐波产生的损耗 235

9.3机械损耗 239

9.3.1气体摩擦和轴承摩擦产生的损耗 239

9.3.2电刷摩擦损耗 240

9.4效率 240

10．力 242

10.1求解力的基本关系式 242

10.1.1由场量求解作用在载流体上的力 242

10.1.2由场量求解交界面上的力 243

10.1.3由电感的变化求解力 245

10.2作用在嵌入槽中导体上的力 246

10.2.1切向力 246

10.2.2径向力 247

10.3作用在叠片铁心上的径向力 250

10.3.1一般现象 250

10.3.2基波磁场的作用 250

10.3.3磁拉力 252

10.3.4由旋转磁场及其（反）作用合成的旋转力波 255

10.4作用在转子上的轴向力 260

10.4.1一般现象 260

10.4.2气隙磁场产生的轴向力 261

10.4.3绕组端部漏磁场产生的轴向力 266

10.5作用在绕组端部导体上的力 266

10.5.1一般现象和关系式 266

10.5.2等长平行导体间的力 270

10.5.3双层绕组上下层导体间的力 271

10.5.4作用在绕组端部支架上的合力 272

11.1基本方程 274

11.1.1热量的传递 274

11．散热 274

11.1.2冷却介质的运动 275

11.1.3边界条件 276

11.1.4简化的热传导微分方程 277

11.1.5相似理论 280

11.1.6流动介质的特性 281

11.2冷却过程的工程计算 283

11.2.1流体的无源元件（通风沟） 283

11.2.2热传递 286

11.2.3等效热路图 288

11.3流体力学中的有源元件（风扇） 292

11.3.1风扇中气流的基本表达式 292

11.3.2无旋平面绝对气流表达式的解法 298

11.3.3设计参数的确定 309

11.3.4风扇中的气流损耗 310

12.1主电感 312

12．电感和电抗 312

12.1.1励磁绕组的主电感 313

12.1.2相绕组的主电感 313

12.1.3相绕组的主电抗 315

12.1.4换向器绕组的主电感 317

12.1.5考虑饱和影响 317

12.2漏电感和漏电抗 318

12.2.1相绕组的漏电感和漏电抗 318

12.2.2励磁绕组的漏电感 319

12.3特征电感和电抗 319

12.3.1同步电机的电感和电抗 319

12.3.2异步电机的电感和电抗 323

13．时间常数 325

13.1固有时间常数 325

13.1.1绕组的固有时间常数 325

13.1.3转子时间常数 326

13.1.2铁磁路实心段的固有时间常数 326

13.2.1两个相互交链绕组的时间常数 327

13.2特征时间常数 327

13.2.2同步电机的时间常数 328

13.2.3异步电机的时间常数 329

第三篇 旋转电机设计 331

14．基本设计过程 331

14.1设计公式 332

14.1.1设计公式的推导 332

14.1.2主要设计值 337

14.1.3主要尺寸的求解 337

14.2设计适用值 339

14.2.1几何尺寸适用值 339

14.2.2电磁负荷适用值 341

15.1.1机械约束条件 344

15.1.2电气约束条件 344

15.1可纳入设计公式中的附加条件 344

15．考虑附加条件的设计 344

15.2不可纳入设计公式的附加条件 346

15.2.1规定的运行性能 346

15.2.2优化设计 347

15.2.3借助电子计算机实现优化 349

第四篇 主要类型旋转电机的设计和计算过程 349

16．直流电机 353

16.1设计和计算过程 353

16.1.1主要尺寸的确定 354

16.1.2电枢绕组的设计 354

16.1.3换向器设计 355

16.1.4磁路设计 356

16.1.5验算 356

16.2算例 356

16.2.1设计 357

16.2.2验算 361

16.2.3其它结构型式电机的设计参数 367

17．异步电机 369

17.1设计和计算过程 369

17.1.1主要尺寸的确定 369

17.1.2绕组设计 370

17.1.3磁路设计 371

17.1.4验算 372

17.2算例 373

17.2.1设计 373

17.2.2验算 376

17.2.3其它结构型式电机的设计参数 382

18．同步电机 383

18.1设计和计算过程 383

18.1.1主要尺寸的确定 383

18.1.3磁路设计 384

18.1.2电枢绕组设计 384

18.1.4验算 385

18.2算例 385

18.2.1设计 385

18.2.2验算 389

18.2.3其它结构型式电机的设计参数 397

19．交流换向器电机 398

19.1交流并励换向器电机的设计和计算过程的评述 398

19.1.1设计 398

19.1.2验算 399

19.2一台转子供电的交流并励换向器电机算例 399

19.2.1参数和尺寸 400

19.2.2绕组 400

附录 磁化曲线 402

参考文献 403