电机主要尺寸比的选择原则.pdf

电机主要尺寸比的选择原则

一个团队到企业参观，对于一台特别修长的电机提出一个问题：

为何这台电机这么苗条？Ms.参认为该问题提的特别好，这就引出一个

非常专业的问题，关于电机主要尺寸比问题，今天Ms.参就与大伙聊

聊这个话题。

机的磁负荷确定后，即可以初步确定电机的Dl，为方便描述，

2

ef

我们将Dl定义为电枢体积。电机可以设计得细长，也可以设计得粗

2

ef

短。为了反映电机这种几何形状关系，通常采用主要尺寸比λ=l/τ这

ef

一概念。λ的大小与电机运行性能、经济性、工艺性等均有密切关系，

或对它们产生一定影响。现在分别说明不同类型电机的λ值的选择。

以上描述中，相关的代号含义为：

l——电枢的计算长度，单位米；

ef

τ——电机的极距，单位米；

D——电枢直径，单位米。

电枢体积不变λ变大的分析

（1）电机将较细长，即电机总长较长而直径较小。这样，绕组端

部变得较短，端部的用铜（铝）量相应减少，当λ仍在正常范围内时，

可提高绕组铜（铝）的利用率。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较

少、成本较低。

（2）假设电机的电枢体积未变，因而铁的质量M不变，在同一

磁密下基本铁耗也不变。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，这

将使总漏抗减小。

（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。为此必须采取措

施来加强冷却，例如采用较复杂的通风系统。

但在主要依靠机座表面散热的封闭式电机中，热量主要通过定子

铁心与机座向外发散，这时电机适当做得细长些可使铁心与机座的接

触面积增大，对散热有利（对于无径向通风道的开启式或防护式电机，

为了充分发挥绕组端部的散热效果，往往将入取得较小）。

（5）由于电机细长，线圈数目常较粗短的电机为少，因而使线圈

制造工时和绝缘材料的消耗减少。但电机冲片数目增多，冲片冲剪和

铁心叠压的工时增加，冲模磨损加剧；同时机座加工工时增加，并因

铁心直径较小，下线难度稍大，而可能使下线工时增多。此外，为了

保证转子有足够的刚度，必须采用较粗的转轴。

（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。

选择λ值时，通常主要考虑；●参数与温升，●节约用铜（铝），

●转子的机械强度，●转动惯量等方面的限制或要求。

不同类型电机λ的选择

●异步电机

在中小型异步电机中，通常λ=0.4~1.5，少数为A=1.5～4.5；大

型异步电机则为λ=1~3.5；极数多时取较大值。异步电机的过载能力

与功率因数等性能都和漏抗有关，因而也就与λ有一定关系，计算经

验表明，这方面较合适的λ=1~1.3左右。当=1.5～3时，可得到用铜

（铝）量和铜（铝）耗方面较适宜的电机。

●同步电机

对于凸极同步电机，λ一般随极数的增加而增大。通常，中小型同

步电机的λ=0.6~2.5，其上限属于多极电机。对于高速或大型同步电

机，由于转子材料机械强度的限制，极距不能太大，因而λ值较大，

可达3～4。

内燃机驱动的同步发电机或负载具有脉动转矩的同步电动机，为

了避免因电机的电磁固有振荡频率与来自内燃机（或压缩机）转矩的

强迫振荡频率相近而引起共振，以及为限制负载时功率振荡