二、主要参数计算

1.额定数据及要求

设计计算直流电机时，通常要给出下列数据：

额定功率Pn发电机为电枢线端输出 的电功率（Pn - Un * In X1〇-3):电动机为轴 上翰出的机功率< Pn = Un . Jn • 7X 1〇-3)。 额定功率一般用kW表示，直流电机采用的额定功率等级见表4-2。

直流电动机一般采用硬性功率等级，同一功率数值可对应于不同的额定转速。直流发电机的额定功率等级是从交流电动机一直流发电机一直流电动机控制系统考虑确定的。它的额定功率应与交流电动机的功率相匹配。

额定电压Un小型直流电动机的额定 电压有 110 V、160 V、220 V、400 V、440 V;直流 发电机电压有 6 V、12 V、24 V、36 V、48 V、 115 V、230 V、460V等。

额定转速/ZN直流电动机的转速等级一般按与交流电网频率对应的同步转速等级选用，如500 r/min、600 r/min、750 r/min、l000 r/min、 I 500 r/min、3 000 r/min等。

励磁方式和额定励猶电压励猶方式有 他励、并励和串励。额定励磁电压可按相关禄准和用户需要确定。

2.主要尺寸

直流电机的主要尺寸电枢直径Da和长度 La，与电枢绕组、换向器、定子额定功率、额定转 速和所选择的电獲负荷有关。可根据电机额定< 功率JPn和电机效率和7可参考图4 - 3査取)初’步求得，根据Pn/«n比值从图4 - 4査得电枢的、 参考直径D。，小型直流电机电枢常用直径见表^ 4-3,考虑到机械强度，所选定电枢的面周速度 Ua通常用不宜超过35〜55m/ss较小的电机时取下限。圆周速度为

当电枢首直径Da选定后，选择电枢长度Le。 尺寸。比值的大小与电机的运行性能、经 济性、工艺性等均有密切关系。较大、化较 小，即电机设计得较长，这样绕组端部较短，电机 结构部件的尺寸较小，质世就较小，电机的转动 惯谊较小，对频繁起动或可逆转的电动机，可以减少起动和运行中的能量损耗，缩短过渡过程的 时间，但换向器片间电压和换向元件的电抗电动

2aa — 绕组并联支路数。

磁负荷扔是指气跋磁密最大值，其值为

Ba=-——^―— X 10 (T) (4.3)

• r • La

式中取一每极主悠通；as极弧系数，r—一主极极距。

选用较窝的电磁负荷，可W节约有效材料* 但A过商，会产生不利影晌，电抗电动势増加， 使电机换向性能恶化；电枢反应增强，使电机T 作特性变差;使电机用铜量增加，铜损耗和温升 增窩等。战过大，使空气隙及电枢滋路所需的 励滋安证增加，也使电枢铁损耗增加、效率降低、 电机温升升离。

所la在选择A值和战值时，不宜选得过高， 一般可根据已经制造的电机，作为设计时的参考，自通风的B级绝缘的寬流电机线巧载A、气隙磁密战与电枢直径Da的关系曲线见图4 - 5和 图 4 - 6。

较大值;对于髙速电机，铁损耗较大，成值应选 用小些。另外，根据电机的通风散热条件和电机 采用的绝缘等级，可适当调整与如值的范围。对F、H级绝缘的电机•在不影响屯机的换向性能的前提下，其中值的选用可用于图 4-5的曲线值约10%〜20%。Z4系列外通风 电机，F级绝缘，其A值平均窩于图4 - 5的曲线 值达15%〜30%。

4.级数及主板尺寸

电机极数的选择，应综合考虑电机的运行性 能和经济指标。一般小型直流电机的极数选用 为2极或4极，电枢直径化《120 mm时，用2 极;化》120 mm时，用4极。

极弧系数对有换向极电机，可在0.6〜 0.75巧之间选取；对无换向极电机，可在0•化 0.80之间选取。取较大值对缩小电机尺寸利用，巧极靴间的距离小，使跑极漏磁增加，会影响 换向。对不同电枢直径的电机，小电化其主极间距离较窄，其值宜选得较小。对同一电枢直径的电机，极数较多时极距小宜选小些；极 数较少时，as可选得大些。

主极极距  r二早  (4.4)

主极极靴弧长度6p = r.as

磁极铁必长度Lm，一般与电枢铁必长度L。 相同。

极身高度Am，可按下或确定，采用圆形机座 时，也可参考菌4-7直接选取。

5.气隙

气隙S是主极极靴的弧形面与电枢外圆表 面之间的间隙。

一般用途的电机气隙根据电滋负荷A、B6 值可按下式确定：

对有换向极电机

(0. 3 〜0?35> X 10?4 (cm)

Bs

对无换向极电机

(0. 4 〜0?5) X 10?4 (cm)

Bs )

在有补偿绕組的电机中，气隙值可按下式 确定；

(0.01 〜0. 15)r (4.8)

主极气隙有兰种形式；

极尖削角的均匀气隙，在极靴两端各有 约长度斜角，见图4 - 8a，极尖气隙增大抑制 部分电枢反应所引起的气陳磁场的崎变。极弧 计算长度为As=Ap。

偏心气隙，即板靴圆弧与电枢外圆不同

心，使气隙从主极中屯、线至极尖逐渐增大，见图 4-8b，它能较好地抑制电枢反应所引起的气隙 磁场崎变，有利于电机调速，并能降低最大片间 化压。当时，计算等效气隙》= 0.巧3。^。+0.  ，其极弧计算长度B=Ap。

均匀气隙，见图4 - 8c,极靴范围内气隙 是均匀的，一般在带有补偿绕绍的大中型电机中 采用，极弧计算长度As = Ap + 23。

6.槽数及槽形

电枢槽数Z的选择主要从以下几方面考虑。

每极槽数增加每极下的电枢槽数Z/ 2公，可改善电机的换向性能，减少由滋通脉振引 起的损耗和唤声，但Z/2/>过大，将使槽利用率 降低和制造工时增加。一般小型直流电机常用 的每极槽数见表4 - 6,为了减少滋通脉振，常选取Z/衣方奇数，有时还采用斜槽，其槽斜度约为 齿距《a的0.5〜1.0。

电枢齿距   电枢槽数过多，则齿距过小， 齿根容易损坏，齿距的常用限值如下：

当 D。< 30 cm时.，，，，，fa > 1.5 cm;

当 Da >30 cm 时，，，，，.fa >2.0 cm。

槽电流为使棺内铜耗产生的热愚易于散出，对中小题电机一般每棺总电流值1 500 A。

电枢槽数2及换向器片数K应符合绕 组的接线规律和绕組的对称条件：

^ =整数 =整数 ^ =整数

a  幻 a

槽形一般选用梨形槽或矩形糟，梨形槽一般用在 电枢直径化< 20 cm的较小容量的电祈中，如 图4-9a、b所示。

梨形椎适应于用阅线绕的软绕绝元件，其圆线 直径不宜超过1.68 mm,单根导线截面不够时，巧 用两根或多根并绕。

槽口高度/1〇;约为0.08〜0.1 cm。

棺口宽度的：约为〇• 3〜化4 on。

巧顶半圆半径，可根据巧宽度大小进行计算：

y • (Da - 2M-A', ri = —  (4,9)