成本。其设计特点：1.功率按一定规律递增 2.安装尺寸和功率等级相适应 3.
电枢冲片外径充分利用现已有的工艺设备 4.重视零部件的标准化，系列化，通
用化 5.考虑派生的可能性。
第三章
1. 为什么可以将电机内部比较复杂的磁场当作比较简单的磁路计算？
答：为简化计算，可将复杂的磁场以磁极为对称单元，依据磁路理论
要尺寸及其他数据。
8.何谓系列电机，为什么电机厂生产的大多是系列电机？系列电机设计有哪些
特点？
答：系列电机指技术要求，应用范围，结构型式，冷却方式，生产工艺基本相
同，功率及安装尺寸按一定规律递增，零部件通用性很高的一系列电机。因为
生产系列电机生产简单并给制造，使用和维护带来很大方便，可成批生产通用
性很高的理工部件，使生产过程机械化，自动化，有利于提高产品质量，降低
闭口槽改为开口槽，则 Kδ将增大还是减小？
答：气隙系数 Kδ的引入是考虑因槽开口的影响使气隙磁阻增大的问题。由半闭
口槽变成开口槽，由于磁通不变（因为外部电压不变），槽的磁阻增大，通过
槽的磁通减小，通过齿部的磁通增大，即 Bδmax 增大，而 Bδ不变，Kδ将增大.
5.空气隙在整个磁路中所占的长度很小，但却在整个磁路计算中占有重要的地
负荷比电机 2 的线负荷高，则 2 台电机的导体电流密度能否选得一样，为什么？
答：不能选的一样，因为：从 qa=ρAJ 式子上看，A1>A2 由题中可知ρ1=ρ2，q1=q2， 所以 J1<J2。即电机 1 的电流密度须选得低一些。
6.什么是电机的主要尺寸比？它对电机的性能和经济性有何影响？
答：主要尺寸比
Im
K
F N
K
Rm N
N
不变，所以
N
需增
大 4 3 倍，槽尺寸不变，则线径应适当减小。
11.解释气隙系数
Kδ，有效气隙长度δef，计算极弧系数
' p
，波幅系数
Fδ，极
弧计算长度 b‘p ，饱和系数 Ks，波形系数 KNm，残隙δf，铁芯叠压系数 KFe，槽系
数 ks，磁极漏磁系数σ的含义。
答：1.气隙系数 Kδ表示了由于齿槽存在而使气隙磁密增大的倍数
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 Bt 比通过
公式 Bt
B left
K Fel'tbt
计算出来的结果小些，即实际的磁场强度及磁压降也会小一
些，所以要进行修正。
7.在不均匀磁场的计算中，为什么常把磁场看作均匀的，而将磁路长度（空气
隙有效长度δef，铁芯轴向有效长度 lef 和齿联轭磁路长度 Lj）加以校正？校正 系数有的大于 1，有的小于 1，试说明其物理意义？
8.残隙δf：由于工艺上的原因及旋转时离心力的作用，凸极同步电机转子磁极
6
pFe kFe f 1.3 B2 V ，在不计饱和时，铁耗将增加为原来的1.27 倍。 10.将一台 380V，Y 接法的电机改为 接法，维持原冲片及磁化电流不变，问如
何设计？
答：Y 接法的电机改为 接法， E 将增大 3倍，频率不变；则 N 将增大 3 倍，
又冲片不变，则 Rm
不变，槽尺寸不变，又
KA：表示单位体积的有效材料所能产生的计算转矩，它的大小反映了电机有效
材料的利用程度。
2.什么是主要尺寸关系式？根据它可以得出什么结论？
答：主要尺寸关系式为： D2lef n
p'
6.1 p'K Nm K dp AB
，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 Pˊ和转速 n 之比 p' 或计算转矩 Tˊ所决
2.有效气隙长度δef 是指用一台无槽电机来代替有槽电机，在气隙磁密的值仍
当作有槽电机气隙磁密最大值 Bδ时，无槽电机的气隙长度
3.计算极弧系数
' p
=
B av B
，表示气隙磁密平均值与最大值之比
4.波幅系数
Fδ=
1
' p
= B
B av
，表示气隙磁密最大值与平均值之比
5.极弧计算长度 b'p p' 是假想每极气隙磁通集中在一定范围内，并认为在这
各部分磁压降的总和便是每极所需要磁势；3.计算出磁化电流或空载特性。它
们与线圈匝数，磁路尺寸，气隙大小，磁路饱和程度有关。若它们的数值过大，
可从增加匝数，减小气隙来调整
9.将一台感应电机的频率由 50Hz 改为 60Hz，维持原设计的冲片及励磁磁势不
变，问应如何调整设计？在不计饱和时其值为多少？
解：维持冲片及励磁磁势不变，则磁通 不变；根据 E 4.44fNK dp ,当频率 f 由 50Hz 改为 60Hz,要保持电机输出不变，则匝数 N 应减少为原来的 5 。又
(5)额定转速或同步转速
(6)额定功率因数
感应电动机通常给定(1)～(5)；同步电机通常给定(1)～(6)；
直流电机通常给定(1)(2)(5)
第二章
1.电机常数 CA 和利用系数 KA 的物理意义是什么？
答：CA：大体反映了产生单位计算转矩所消耗的有效材料（铜铝或电工钢）的
体积，并在一定程度上反映了结构材料的耗用量。
电
机
设
计
第一章 1.电机设计的任务是什么？ 答：电机设计的任务是根据用户提出的产品规格（功率、电压、转速）与技术 要求（效率、参数、温升、机械可靠性），结合技术经济方面国家的方针政策 和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计时遇到的各种矛 盾，从而设计出性能好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用维修方便
也可得到相同的结果。
3.磁路计算的一般步骤是怎么样的？
答：①先根据假设条件将电机内的磁路分段。
②利用磁路定律列写各段的磁压降和磁通密度的关系式，该关系式是磁
路尺寸参数和材料特性的函数。
③修正磁场，简化磁路计算过程中带来的偏差，给出磁压降和磁通密度
关系式的修正公式。
4.气隙系数 Kδ的引入是考虑了什么问题？假设其他条件相同，而把电枢槽由半
从而导致轴向温度分布不均匀度增大
（5）由于电机细长，线圈数目较粗短的电机较少，因而使线圈制造工时和绝
缘材料的消耗减小。但电机冲片数目增多，冲片冲剪和铁芯叠压的工时增加，
冲模磨损加剧；同时机座加工工时增加，并因铁芯直径较小，下线难度稍大，
而可能使下线工时增多。
（6）由于电机细长，转子的转动惯量与圆周速度较小，这对于转速较高或要
得越高，电机的尺寸就越小。
3.什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
1
答：在转速相同的情况下，当 Da = la = ha = ba =…下，G
∝ C ef
'3
∝ P ∝ p 4
'1
∝p 4
即
Db lb hb bb
的先进产品。 2.电机设计过程分为哪几个阶段？
答：电机设计的过程可分为： ①准备阶段：通常包括两方面内容：首先是熟悉国家标准，收集相近电机的 产品样本和技术资料，并听取生产和使用单位的意见与要求；然后在国家标
准有关规定及分析相应资料的基础上，编制技术任务书或技术建议书。 ②电磁设计：本阶段的任务是根据技术任务书的规定，参照生产实践经验， 通过计算和方案比较，来确定与所设计电机电磁性能有关的尺寸和数据，选
（2）电机的体积不变，因此铁的重量不变，在同一磁通密度下基本铁耗也不
变。但附加铁耗有所降低，机械损耗则因直径变小而减小。再考虑到电流密度
一定时，端部铜（铝）耗将减小，因此，电机中总损耗下降，效率提高。
（3）由于绕组端部较短，因此端部漏抗减小。一般情况下总漏抗将减小。
（4）由于电机细长，在采用气体作为冷却介质时，风路加长，冷却条件变差，
个范围内气隙磁场均匀分布，其磁密等于最大值 Bδ
6.饱和系数 Ks 表示了齿部磁路的饱和程度， K S
F
Ft1 F
Ft2
，其中，Fδ为气
隙磁压降；Ft1 为定子齿部磁压降；Ft2 为转子齿部磁压降
7.波形系数 KNm 为半波有效值与半波平均值的比值，对于正弦波 KNm=1.11，随着
Ks 的增大，Bδav 增大，因此 KNm 逐渐减小
P ' P ' P' P'
当 B 和 J 的数值保持不变时，对一系列功率递增，几何形状相似的电机，每单
位功率所需有效材料的重量
G、成本
Cef
及产生损耗Σp
均与计算功率的
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，其有效材料的重量 G、成本 Cef 和损耗Σp 的增加要慢，其有效材料的利 用率和电机的效率均将提高，因此用大功率电机代替总功率相等的数台小电功
素？
答：当
p' n
一定，由于
' p
，KNm，Kdp
变化不大，则电机主要尺寸决定于电磁负荷。
生产固定效率的电机，若其电磁负荷越高，电机的尺寸将越小，重量越轻，成
本越低，经济效益越好。电磁负荷选用常需要考虑制造运行费用，冷却条件，
所用材料与绝缘等级，电机的功率，转速等。
5.若 2 台电机的规格，材料结构，绝缘等级与冷却条件都相同，若电机 1 的线
求机电时间常数较小的电机是有利的。
7.电机的主要尺寸是指什么？怎样确定？
答：电机的主要尺寸是指电枢铁芯的直径和长度。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。电机的
p' 主要尺寸由其计算功率和转速之比 n 或计算转矩T 所决定。确定电机主要尺寸 一般采用两种方法，即计算法和类比法。