n
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。
均与计算功率的
1 次方成反比。用大功率
4
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率机。冷却问题对大功率电机比对小功
率电机更显得重要的原因是电机损耗与长度 l 的立方成正比，而
7.电机的主要尺寸是指什么？怎样确定？
5
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，
p' 则是指定子内径。电机的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。 ⑴ 计算法：选取合理的电磁负荷求得 D2l ；选适当的主要尺寸比
答：在转速相同的情况下，当 Da = la = ha = ba =…下，G ∝ Cef ∝ P
Db lb hb bb
P ' P ' P'
1
∝ p '3 4
∝ p '1 4
即当 B 和
J 的数‘；值保持不变时，对一系列功率递
P'
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C
ef及产生损耗Σp
答：主要尺寸关系式为：
D2lef p'
n
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
2
之比
p' n
或计算转矩
Tˊ所决定；②电磁负荷
A
和
B
δ不变时，相同
功率的电机，转速较高的，尺寸较小；尺寸相同的电机，转速较
高的，则功率较大。这表明提高转速可减小电机的体积和重量；
1
3.电机设计通常给定的数据有哪些？ 答：电机设计时通常会给定下列数据： (1)额定功率
(2) 额定电压 (3)相数及相同连接方式 (4)额定频率 (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
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，选定有关材料，并核算电磁性能。 ③结构设计：结构设计的任务是确定电机的机械结构，零部件 尺寸，加工要求与材料的规格及性能要求，包括必要的机械计 算、通风计算和温升计算。
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 lef(电机电枢计算长度与极距之比)，若 D2l ef
4
不变而λ较大：
1电机将较细长，即 lef 较大而 D 较小。绕组端部变得较短， 端
部的用铜（铝）量相应减小，当λ仍在正常范围内时，可提高 绕组铜（铝）利用率。端盖，轴承，刷架，换向器和绕组支架等 结构部件的尺寸较小，重量较轻。因此单位功率的材料消耗少， 成本较低。 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，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 速较高或要求机电时间常数较小的电机是有利的。
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的先进产品。
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。 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？根据它可以得出成正比。功率上升，长度变长，损耗增 加大于冷却的增加。为了使温升不超过允许值，随着功率的增加， 要改变电机的通风和冷却系统，从而放弃它们的几何形状相似。
4.电磁负荷对电机的性能和经济性有何影响？电磁负荷选用时 要考虑哪些因素？
答：当 p' 一定，由于 p' ，KNm，Kdp 变化不大，则电机主要尺寸决
③转速一定时，若直径不变而采取不同长度，则可得到不同功率
的电机；④由于计算极弧系数
' p
、
波形系数
KNm 与绕组系数
K dp
的数值一般变化不大，因此电机的主要尺寸在很大程度上和选用
的电磁负荷 A 和 Bδ有关。电磁负荷选得越高，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?