电机设计复习题和答案(陈世坤版)

电机设计课后答案（陈世坤第二版）

1电机的主要尺寸是指什么？它们由什么决定？

答：电机的主要尺寸是指电枢铁心的直径和长度。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。它们由计算功率P ’决定。

2电机的主要尺寸间的关系是什么？根据这个关系式能得出哪些重要结论？ 答：电机的主要尺寸间的关系是D 2l ef n /P ’=6.1/(α

p ’K Nm K dp AB δ).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P ’和转速n 之比P ’/n 或计算转矩T

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。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由于极弧系数αp ’、 K Nm 与K d 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B δ有关。电磁负荷选得越高电机的尺寸就越小。

3磁路计算的目的?

答：磁路计算的目的在于确定产生主磁场所必需的磁化力或励磁磁动势，并进而计算励磁电流以及电机的空载特性。通过磁路计算还可以校核电机各部分磁通密度选择是否合适。

4磁路计算所依据的基本原理？

答：磁路计算所依据的基本原理是安培环路定理?l d H =∑I 。积分路径沿着磁场强度矢

量取向（磁力线），则?=dl H ∑I 。等式左边为磁场H 在dl 方向上的线积分；所选择的闭合回路一般通过磁极的中心线，等式右边为回路包围的全电流，即等于每对极的励磁磁势。

5电机的磁路可分为几段进行？为什么气隙磁压降占整个回路磁压降很大的比例？ 答：电机的磁路可分为如下各段：1）空气隙；2）定子齿（或磁极）；3）转子齿（或磁极）；4）定子轭；5）转子轭。因为空气隙的磁导率比铁的磁导率小得多，δm R =δ/(S μ.),mFe R =l /(S Fe μ).所以气隙磁阻比铁心磁阻大得多,又因为Um=Φm R m .所以气隙磁压降比铁心磁压降大得多,故气隙磁压降占整个回路磁压降很大的比例.

6在电机设计时通常对铁心磁密B Fe 取硅钢片磁化曲线的饱和点,为什么?

答:铁心磁密的饱和点为B Fe =1.5T.当B Fe 小于1.5T 时,材料利用不够.当B Fe 大于1.5T 时,过饱和点,上升幅度不大.而且又需要更大的励磁电流、损耗和成本都会增加.所以应取B Fe =1.5T.

7计算交流电机齿联轭的轭部磁压降时一般取什么磁密为计算磁密?为什么引入轭部磁压降校正系数Cj 这一概念?

答:计算交流电机齿联轭的轭部磁压降时,一般取轭部切向最大磁密Bj 作为计算磁密.

因为齿联轭磁密分布不均匀,齿联轭磁路全长上的磁压降Fj=?Lj

l d H 0 .为了简化计算,引用

一个等效的均匀磁场代替不均匀磁场Hjav=?Lj l d H Lj 0

1 .Hjav 和Hj 存在值不同,引入磁压降校正系数Cj=Hj

jav H 来修正. 8在磁路计算中,当齿部磁密超过1.8T 时,为什么要进行修正?

答:齿部磁密超过 1.8T,此时齿部磁密比较饱和,铁的磁导率μ.比较低,使齿部的磁阻和槽部相比差别不是很大.这样,一个齿距内的磁通大部分将由齿部进入轭部,部分磁通通过槽部进入轭部.因而齿部中的实际磁通密度B 比通过公式B δl ef t/(K e F b l t

t '

)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.

9异步电机与同步电机绕组漏抗分别由哪几部分组成?

答:异步电机:槽漏抗,谐波漏抗,端部漏抗,斜槽漏抗.

同步电机:槽漏抗,谐波漏抗,齿顶漏抗,端部漏抗.

10交流电机定子单层整距绕组每槽漏感L s '如何计算?

答:高度h.范围内全部槽中电流产生的漏磁链Ψs1=Ns(Bs1S)=Ns*S*μ.2INs/bs=N 2s 2I μ.h.lef/bs.高度h1范围内距槽底X 处高dx 的范围内产生的漏磁链d Ψs2=(Ns*x/h1)d Φx=(Ns*x/h1)22I μ.lefdx/bs.高度h1范围内由槽中电流产生的漏磁链为Ψs2=Ψ10?h d s2=N 2s μ.lef 2I dx h x ?102=N 2s 2I

μ.h1lef/(3bs).槽漏磁链总和Ψs=Ψs1+Ψs2=N 2s 2μ。Lef(h./bs+h1/(3bs)).即每槽漏感为：L s '

=Ψs/(2I)=N 2s μ.lef(h./bs+h1/(3bs)).（bs 为槽宽）

11电机的损耗分别为哪几种?哪些损耗是不变损耗?哪些损耗是可变损耗？哪些损耗是主要损耗？哪些损耗是次要损耗？

答：电机的损耗分别为：①定子转子铁心中的基本铁耗；②空载时铁心中的附加（杂散）损耗；③电气损耗；④负载时的附加（杂散）损耗；⑤机械损耗。其中①②⑤为不变损耗；③④为可变损耗。①③⑤为主要损耗，②④为次要损耗。

12为什么所有电机的机械损耗都为不变损耗？

答：不变损耗是指损耗不随负载的变化而变化。机械损耗包括通风损耗、轴承摩擦损耗和电刷摩擦损耗。主要的决定因素是转速n 。对于同步电机有n=n1=60f/p,由于f 和p 不变，故转速不变。对于异步机有n=(1-s)n1=(1-s)60f/p.空载时S=0,额定负载时N S ≤0.05,S 变

化不大，也认为转速不变。对于直流电机有n=E/(Ce Φ) ≈Un/(Ce Φ),所以也认为转速基本不变。综上所述，对于所有电机，n 都不变，机械损耗也不变，即机械损耗是不变的。

13按国标规定，电机的绝缘材料分为哪些等级，对应的极限温度是多少？

答：A 、E 、B 、F 、H 级绝缘，相应的极限温度为105、120、130、155、180℃。

14在计算电机的发热时，往往只计算各部件中的温升，而不计算实际温度。试解释其中原因？

答：实际温度t=△τ+t..其中t.为周围环境温度，由于周围环境温度随季节和地域的不同而变化较大，故电机的实际温度变化也比较大，故不能用电机的实际温度评判电机的好坏。而温升△τ=t-t.，排除了周围环境温度的影响，只取决于电机损耗的多少。故用来评判电机的好坏。

15根据冷却介质的不同，电机冷却系统可分为哪几种方式？目前应用最广泛的是哪种方式？

答：电机的冷却系统可分为：①空气冷却系统。包括开路或闭路冷却，径向、轴向或混合式，吸入式或后入式，外冷或内冷。②油冷却系统；③水冷却系统；④氢冷却系统。其中目前应用最广泛的是空气冷却系统。

16电机中常用 的风扇是哪种类型？离心式风扇的主要优点是什么？缺点是什么？ 答：电机中常用的风扇是离心式风扇。它的优点是压力较高，缺点是效率较低。

17离心式风扇根据叶片形状的不同可分为哪几种形式？其效率从大到小依次是什么？ 答：可分为①径向式，②前倾式，③后倾式叶片离心式风扇。效率的高低为②〉③〉①。

18离心式风扇与轴流式风扇各有什么优缺点：为什么一般中小型电机中很少采用轴流式风扇？

答：离心式风扇压力较高，效率较低。轴流式风扇压力较低，效率较高。因为感应电机，同步机中的孔隙很小，轴身风阻大，风很难通过，只有直流机可以用轴流式风扇，而直流机的应用范围又很小。而且离心式风扇能产生较大压力，最适合于一般电机特别是中小型电机（绝大部分为交流机）通风系统的需要。所以一般中小型电机很少用轴流式风扇。

19在电机的CAD 中，求解非线性方程组有哪几种方法？并给予说明。

答：有两种方法，为迭代法和对分法。①迭代法：??

?=-=2)B (1* f H H P BT B ，选取B=BT,由1得H 1，由2得B 1；再把B 1代入1得H 2，再把H 2代入2得B 2。反复操作，经过几次迭代

后所得的B i -B i-1的绝对值小于给定的精确度时结束计算。得出最后的B 和H 的值。②对分法：???=-=2

)(1/)( B f H P B BT H 令F （B ）=（BT-T ）/P-f(B)…③，若F （B i ）=0，即B i 为方程组的解。以根所在区间的中点为第一个迭代点代入式③的右端进行计算。若计算结果与零相比超出允许误差，则进行第二次迭代。每次迭代都以上次迭代点为根所在区间的新端点。舍去不包括根所在那一段区间，再次以新区间的中点为迭代点，不断迭代，直到区间缩小到规定范

围内，则认为求解成功。

20感应电机的电气参数有哪些？如若功率因数降低，怎么提高功率因数?(励磁电抗)(考试原题)

21画出相邻90电角度的磁极的最佳积分路径，其中定子有开槽，转子为凸极。该电机共有几个磁极？请画出积分路径的磁力线路径和方向及气隙磁通的极性。（在画上出）（考试原题）

22若在电磁设计时，发现轭部磁密Bj 偏大，该如何使Bj 在合理范围内？(从轭部轭高，轭部计算长度，齿宽和齿距来考虑)（考试原题）

课后相关作业答案

P22

1什么是主要尺寸关系式？根据这个关系式可得出哪些重要结论？（见复习题1） 2什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? 答：在转速相同的情况，当Db a D =lb la =hb ha =bb ba =…下，'P G ∝'P Gef ∝'P P ∑∝'4

/3'P P ∝P 4/1'1

。即当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填料的重量、成本及产生损耗均怀功率的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，其效材料的重量G 、成本Gef 相对容量的增加要慢。因此用大功率电机代替总功率相等的数台小电功率机。其有效材料的利用率提高了。损耗增加相对容量慢，因此效率提高了。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 的立方成成正比，而冷却表面却与长度的平方成正比。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。

P43

2磁路计算时为什么要选择通过磁极中心的一条磁力线路径为计算，选用其它路径是否也可得到同样的结果？

答：磁路计算时选择通过磁极中心的一条磁力线的原因是此路径包围所的电流，此路径的气隙和铁心的B 、H 和相应的尺寸较容易计算。选用其他路径也可得到相同的结果。

4气隙系数K δ的引入是考虑什么问题？假定其他条件相同，而把电枢槽由半闭中槽改为开口槽，则K δ增大还是减小？

答：气隙系数K δ的引入是考虑因槽口的影响使气隙磁阻增大的问题。由公式B B K δδδmax =（见图3-11），B δ是定子没有开槽时的磁密最大值，B δmax 是维持磁通Φ为既

定值，齿顶处气隙最大磁密必须由无槽时的B δ增加到B δmax 。由半闭口槽变成开口槽，由

于磁通Φ不变（因为外部电压不变），槽的磁阻增大，通过槽的有磁通减少，通过齿部的磁通增大，即B δmax 增大。而B δ不变，则K δ变大。

5空气隙在整个磁路中所占的长度很小，但它在整个磁路计算中却占有十分重要的地位，这是为什么？(见复习题5)

6极联轭与齿联轭的磁势计算方法为什么不一样？

答：极联轭的气隙磁通分布是均匀的，Φm 经过磁极之后，分成两路，分别进入左右两的轭部，经过极联轭的每个截面的磁通认为都是Φm/2。齿联轭的磁通是气隙磁通“分散”地进入齿部及轭部，所以齿联轭各个截面穿过的磁通是不同的，即沿积分路径上的磁密分布不均匀，并且每处的截面中沿向上的磁密也不是均匀分布的。这样在计算轭部磁压降时，必须作适当简化。故极联轭与齿联轭的磁势计算方法不一样。

P75

2漏抗的大小对于交流电机的性能有何影响？

答：一方面漏抗不能过小，否则同步发电机短路时或感应电机起动时将产生不能允许的电流。另一方面漏抗又不能过大，否则会引起同步发电机的电压变化率增大，感应电动机的功率因数、最大和起动转矩降低（若为直流电机则换向条件恶化）。

5本槽漏抗与谐波漏抗的大小主要与哪些因数有关？

答：槽漏抗Xs=4πf μ.N 2lef λs/(pq),它的大小主要与槽比漏磁导λs 和N 2

及lef 有关。

谐波漏抗X δ=???????=∑∑==∑222)/()/()/(.4v Kdpv s s m q pq lef f ef N X δπλλτμπδδδ它的大小主要与谐波比漏磁导、计算长度lef 和匝数N 有关。

6感应电机励磁电抗的大小主要与哪些因素有关？它对电机的性能有何影响？

答：励磁电抗主要与主磁导λm 、匝数N 和计算长度lef 有关。主要影响感应电机的性能为功率因素。因为功率因素cos ?=(2222)X ()'(//'m

U U s U R R +），即随着励磁电抗Xm 的增大，功率因数会上升。

P96

1空载铁心损耗的大小主要与哪些因素有关？

答:空载铁心损耗主要是基本铁耗，基本铁耗与B 2、f 1.3、重量G Fe 和厚度?e F 有关。

8若将一台感应机的额定频率由50Hz 改为60Hz ，要求保持励磁势基本不变，应改变什么数据为最合佳？采取该措施后，基本铁耗在不计饱和影响时会不会变化?

答：22112211F j j j j t t t t L H L H L H L H H ++++=δδδ,励磁磁动势不。由于励磁磁动势不变，尺寸又不变，故磁场强度H 也不变，即磁密B 也不变，磁通Φ也不变。由于Φ=dp Nm fNK E k 4有，E 不变，Φ不变，故匝数N 下降1.2倍。感应电机运行时铁心磁路处于饱和状态，此时磁通不能改变，变小或变大会使电机的铁心材料利用不充分或励磁

电流增加及损耗增大。由于基本铁耗与频率f 1.3成正比，故基本铁耗增加。由于输出功率

P=T*Ω，由于T ∝ΦΙ，Ω=2πn/60,n=60f(1-s)/p.所以输出功率P 增加。由%100*P

P P 1）（∑+∑-=η有效率没有下降反而上升。 P117

3伯努利方程代表的物理意义是什么？为什么在液体的运动过程中，它的静压力和动压力之间可以相互转化？ 答：伯努利方程为C =++22

1P ɡh ρυρ.其物理意义为理想流体在稳态运行过程中，单位体积内所包含的总能量保持不变。因为流体在流动的过程中υ不是固定不变的。若变

小，则动压力2/P 2

ρυ=g 变小，动压头g 22

υ降小。又因为全压头不变，则静压力必然变大，反之亦然。所以静压力和动压力之间可以互相转化。

5流阻或风阻的串联和并联应如何计算？与电阻的串并联方法相比较有何异同？

答：流阻或风阻的串并联用风路图计算。串联时，渡过各个风阻的流量相同，气体通过整个管道或风路所需的全部压力等于各部分压力损耗的总和。串联时等效流阻或风阻为

∑==n

i i d Z 1Z 。并联时由于支路的压降为.Z P 2I VI I q =?且流过各支路的压降相等。

可以推导出21)1/(1Z ∑==n i i d Z 。电路中电阻等效于风路中的风阻。电流等效于风路中的流量q VI 。

电压等效风路中的压降。串并联的计算原理相同。所不现的是电路中电压与电流成正比而风路中压降与流量的平方成正比。

6试比较离心式风扇和轴流式风扇的工作原理，它们各有什么公有优缺点？为什么在一般中小型电机中很少用轴流式风扇？

答：离心式风扇的工作原理是风扇转动时，处于其叶片间的气体受离心力的作用向外飞逸，因而风扇叶轮边缘出口处形成压力。优点是在压力较高，缺点是效率较低。轴流式风扇的工作原理是风扇转动时，气体受叶片鼓动沿轴向动力在风扇出口处形成压力。优点是效率高，缺点是压力低。感应电机、凸极同步机的孔缝很小，使得轴向风阻。风很难通过，只有直流机可以有轴流式风扇而直流机的应用范围很小。而且离心式风扇能产生较高压力。由于一般电机特别是中小型电机是交流电机，使用的是离心式风扇，故中小型电机很少采用轴流式风扇。

P139

1电机绝缘结构按其耐热等级分别规定了极限温度，但是在计算电机的发热时，往往只计算各部分的温升而不计算实际温度，试解释其原因？（见复习题14）

昆明理工历年电机学试卷

昆明理工大学试卷（ A—1 ） 系：电气工程专业：电自级：学年：学期：下学期 考试科目：电机学班级：学生：学号：

专业级，学生: 学号:

专业级，学生: 学号: （

电机学A —1卷参考答案及评分标准 一、单项选择题（5小题，每空2分，共10分。请将正确答案填在题后的括号。错选、多 选或未选均无分。） 1、C 2、A 3、A 4、C 5、C 二、填空题（6小题14空，每空1分，共14分。请将正确答案填在横线上。） 6、正弦 平顶 尖顶 正弦 7、等于 8、大（或多） 9、 0～k s 22πδπ<<- 10、三相对称电流流入三相对称绕组 1500 a －c －b 11、原动机输入机械功率增加 减小 增大 三、简答题（5小题，共46分。请将答案写在答题纸上） 12、答： （10分） 虽然变压器一、二次侧绕组之间在电路上没有直接的联系，但它们共同匝链着一个主磁通。（2分）变压器负载运行时产生主磁通的励磁磁动势是一、二次侧绕组磁动势之和，（2 分）当变压器主磁通不变时，不论负载大小如何，励磁磁动势恒为1m N I 不变，即有磁动势 平衡方程1m 2211N I N I N I =+（2分）可见，二次电流变化时，二次磁动势22N I 会跟着变化，通过上面的磁动势平衡方程，一次磁动势11N I 也跟着变化，一次电流1I 也变化了。（2 分）所以，二次电流2I 增大或减小，1I 也随之增大或减小。当略去m I 时，1 22 1N N I I ≈，变压器就是这样把能量从一次侧传递到二次侧的。（2分） 13、答： （9分） 联结组别为Yd7的变压器绕组连接图为： 电势相量图为：

电机设计方法

第2章电磁场有限元分析简介 电磁场的边值问题实际上是求解给定边界条件下的麦克斯韦（Maxwell）方程组及由方程组深化出的其他偏微分方程问题。从求解问题的技术手段上来说，它可以分为解析求解和数值求解两大类。对于简单模型，有时可以得到方程的解析解。若模型复杂度增加，则往往很难获得模型的解析解。随着计算工具，特别是高速大容量电子计算机的发展，电磁场数值分析已深入到工业生产各个领域，解决问题的面越来越广，分析的问题也日趋复杂。电磁场数值分析是一门综合性的学科，涉及电磁场理论、数值分析、计算方法、计算机基础知识及高级语言等多个方面，但在计算上存在着共性。有限元法是一种常用的数值方法，并有相应的电磁软件问世，其中ANSOFT公司的Maxwell 3D/2D就是非常优秀的电磁分析软件。 本章将对电磁场的基本理论、电磁场有限元的求解及ANSOFT公司的Maxwell 3D/2D 作简单的介绍。至于完整的电磁理论描述，读者可以参考许多教科书。如果读者已熟悉电磁理论，完全可以略过本章，直接从第2章开始学习如何使用Maxwell电磁软件。 1.1电磁场基本理论 1.1.1麦克斯韦方程组 在19世纪中叶，麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出了适用于所有宏观电磁现象的数学模型，称之为麦克期韦方程组。它是电磁场理论的基础，也是工程电磁场数值分析的出发点。 麦克斯韦方程组包括微分和积分两种形式，在此仅给出它们的微分形式，通过它们可以导出能用有限元处理电磁问题的微分方程。 麦克斯韦方程组为 法拉第电磁感应定律 麦克斯韦-安培定律 高斯电通定律 高斯磁通定律 电荷守恒定律

式中，E为电场强度，V/m；D为电通量密度，C/m；H为磁场强度，A/m；B为磁通量密度，T；J为电流密度，A/㎡；P为电荷密度C/m3。 上面5个方程中包含两个旋度方程式（1.1）、式（1.2）和3个散度方程式（1.3）、式（1.4）和式（1.5）。

电机学期末考试试卷大全(附答案)

考 试 卷（ A 卷） 课程名称 电机学 考试学期 07-08/3 得分 适用专业 电气工程及其自动化 考试形式 开卷闭卷半开卷 考试时间长度 120分钟 一、 填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的 物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损 耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当___可变损耗等于不变损耗_（或_kN p p 0 β= ）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______ 尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组 ___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压器先达到满载。 5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波 ___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大 _________。 7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允 许____开路____。 8. 交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形，也可以改善__电势 ____________波形。设电机定子为双层绕组，极距为12槽，为同时削弱

直流无刷电机本体设计解读

电机与拖动基础 课程设计报告 设计题目： 学号： 指导教师： 信息与电气工程学院 二零一六年七月

直流无刷电机本体设计 1. 设计任务 (1) 额定功率 80N P W = (2) 额定电压310N U V ≤ (3) 电动机运行时额定转速 1000/min N n r = (4) 发电机运行时空载转速max 6000/min n r = (5) 最大允许过载倍数 2.5λ= (6) 耐冲击能力21500/m a m s = (7) 机壳外径42D mm ≤ 设计内容： 1. 根据给定的技术指标，计算电机基本尺寸，包括：定子铁心外径、定子铁心内径、铁心长度等。 2. 磁路计算，包括极对选择、磁钢选型、磁钢厚度、气隙长度等方面计算。 3. 定子绕组计算，包括定子绕组形式、定子槽数、绕组节距等计算。 2. 理论与计算过程 2.1 直流无刷电机的基本组成环节 直流无刷电动机的结构原理如图2-1-1所示。它主要由电机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。电机本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼型绕组和其他起动装置。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,……）组成。图中的电机本体为三相电机。三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件连接，位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相连接。 当定子绕组的某一相通电时，该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生转矩，驱动转子旋转，再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号，去控制电子开关线路，从而使定子各相绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换向器的换向作用。 因此，所谓直流无刷电机，就其基本结构而言，可以认为是一台由电子开关线路、永磁式同步电机以及位置传感器三者组成的“电动机系统”。其原理框图如图2-1-2所示。

刘亚敏1520310052--电机现代设计方法与优化作业

电机现代设计方法与优化作业 电气工程刘亚敏 1520310052 1、所用算法的寻优策略 本篇论文所采用的算法为蚁群算法，又称蚂蚁算法，其定义为：各个蚂蚁在没有事先告诉他们食物在什么地方的前提下开始寻找食物。当一只找到食物以后，它会向环境释放一种挥发性分泌物pheromone (信息素,该物质随着时间的推移会逐渐挥发消失，信息素浓度的大小表征路径的远近)来实现的，吸引其他的蚂蚁过来，这样越来越多的蚂蚁会找到食物。有些蚂蚁并没有像其它蚂蚁一样总重复同样的路，他们会另辟蹊径，如果另开辟的道路比原来的其他道路更短，那么，渐渐地，更多的蚂蚁被吸引到这条较短的路上来。最后，经过一段时间运行，可能会出现一条最短的路径被大多数蚂蚁重复着。 蚁群算法是一种新型的模拟进化算法，该算法通过模拟蚂蚁觅食的方式，使一定数量的蚂蚁在解空间内进行随机搜索，对路径上蚂蚁释放的信息素进行更新，按照转移概率决定前进的方向，最后收敛于全局最优解。蚁群算法具有较强的鲁棒性。相对于其它算法，蚁群算法对初始路线要求不高，即蚁群算法的求解结果不依赖子初始路线的选择，而且在搜索过程中不需要进行人工的调整。其次，蚁群算法的参数数目少，设置简单，易于蚁群算法应用到其它组合优化问题的求解。现在蚁群算法己经在电力网络优化、网络路中分配、函数优化和集成电路布线等领域得到应用。本文将蚁群算法进行了改进，将其用于永磁同步电机的优化设计中。

2、论文对算法的改进 算法与其它智能优化算法相比，存在搜索时间长的缺陷，该算法的复杂度可以反映这一点；而且该算法容易出现停滞现象，即搜索到一定程度后，所有个体发现的解完全一致，不能对解空间进行进一步的搜索，不利于发现更好的解。本文借鉴蚁群算法的进化思想，针对以上提及的两个问题，将算法的数学模型做了三方面的改进。 2.1转移规则的改进 对每只蚂蚁i ，定义其函数值为相应的目标函数值Zi ，并记蚂蚁i 与蚂蚁j 的目标函数值的差值为 蚂蚁j 到蚂蚁i 的转移概率为 式中:———蚂蚁j 邻域内的信息素数量； α和β———算法的权重因子，本文取α=β =1。 2.2信息素更新规则的改进 由于信息素强度Q 是表征蚂蚁所经轨迹数量的一个常数，它影响算法的全局收敛速度[ 5]。蚂蚁之间通过信息素进行交流，因此, 本文针对蚁群算法寻优过程易陷入局部最小的弊端，提出根据算法搜索的情况，动态修改需要增加的信息素的方法。即用时变函数Q(t)

机电一体化系统设计试卷

班级：机电071 考位号： 学号：★C F 爆菊联盟★群号：79573606 姓名：X X 2012年 11月6日 考试用 广西大学课程考试试卷 （ 12—— 13学年度第一学期） 课程名称：机电一体化系统设计 试卷类型：（A 、B ） 命题教师签名： 教研室主任签名： 主管院长签名： 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 应得分 20 25 40 15 100 实得分 哈哈，这是哥哥我整理的，原版为手写板是06级学长留下来的，原名《血泪 机电一体试卷》，在此向这位毕业的学长表示感谢！ ——★CF 爆菊联盟★Made by Rentao 评卷人 装订线（答题不得超过此线） 一、 单选（20×1）。(注意：本答案不一定准确，希望大家自己搞定！) 1.机电一体化系统包括：机械系统、信息处理系统、动力系统、传感检测系统、 执行元件系统。 2.根据接口变换调整功能分，放大器属于有源接口。 3.接口三个功能：变换、调整、输入/输出。 4.可靠性是指产品/系统在规定条件和时间内完成规定功能的能力。 5.消除间隙齿轮传动机构，能实现自动补偿的是轴向弹簧式双片薄齿轮错齿调整法。 6.滚珠丝杠副预紧，预紧最精密的方式是双螺母齿差预紧调整方式。 7.增加丝杠副公称直径可以增大可承受载荷量之类。 8.步进电机转向随通电顺序而变。 9.空载状态下，步进电机转子启动最大控制频率称为空载启动频率。 10.步进电机静态特性为其稳态状态特性｛静转矩矩-角特性、静态稳定区｝。 11.增大W c ，动态性能指标中调整时间t s 减少。 12.系统接口设计中，若组成较大系统，选用功能接口电路/接口板。 13.闭环数控系统中，位置检测元件安装在移动工作台导轨上。 14.导向精度是导轨副最基本指标。 15.交流伺服电机微机控制系统，输入回路采用D/A 数模转换电路实现信号转换。 16.控制系统中软件、硬件合理组成，要根据经济性和可靠性标准权衡决定。

电机设计基础复习

电机设计复习版(May you pass!!!) 第一章 2．电机设计的任务 ① 根据用户提出的产品规格（功率、电压、转速）和技术要求（效 率、参数、温升、机械可靠性）；② 结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况；③ 运用有关的理论和计算方法；④ 正确处理设计中遇到的多种矛盾； 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。 3.设计的依据 给定：（1）额定功率（2）额定电压（3）相数及相间连接法（4）额定频率（5）额定转速（6）额定功率因数 感应电机 1-5 同步电机1-6 直流电机1 2 5 4．电机设计过程 ：① 准备阶段② 电磁设计③ 结构设计 第二章 5.主要尺寸：靠近气隙的电枢直径（D ）与铁心有效长度（L ） 直流电机D 为转子外径.交流电机D 为转子内径 6. 电机的主要参数之间的关系式 计算功率： m ── 电枢绕组相数；E ── 电枢绕组相电势 I ── 电枢绕组相电流 310()P mEI KVA -'=?

7从确定主要尺寸关系式所得的结论 1、电机的主要尺寸决定于：计算功率P’与转速n之比或计算转矩T’决定 2.、A 、Bδ不变时，相同功率的电机，n↑，尺寸较小； 尺寸相同的电机，n↑，功率较大 3、转速一定，若直径不变而采用不同长度可得不同的功率的电机 4、α?p KNm、Kdp一般变化不大电机的主要尺寸在很大程度上和选择的A 、Bδ有关， A 、Bδ↑，电机的尺寸就愈小。 8.几何相似定律 在电流密度、磁感应强度、转速、频率保持不变时，对一系列功率递增，几何相似的电机，每单位功

电机与控制试卷考试及答案

第1页（共4页） A 卷 2014–2015学年第二学期《电机与控制》课程 试卷（闭卷） （考试时间：120分钟） 使用专业和班级：13机电 题 号 一 二 三 四 五 六 七 总得分 复核人 应得分 30 20 10 20 20 100 实得分 评卷人 一、填空题（本题30分, 每空1分） 1. 时间继电器按延时方式可分为 型和 型。 2. 变压器的三大作用是 、 和 。 3. 异步电动机的转子可分为 和 两种。 4. 热继电器在电路中作为 保护，熔断器在电路中作为 保护。 5. 电磁机构一般由 、 、 等构成 6. 三相鼠笼式异步电动机在运行中断了一根电源线，则电机转速 。 7. 仪表用电压互感器二次侧额定电压为______Ｖ，电流互感器二次侧额定电流为_______A 。 8. 某4极50HZ 的电动机，其三相定子磁场的速度为_____,若额定转差率为0.04，则额定速度为_____。 9. 在多点操作的控制电路中，通常几个按钮触点应该是常开 、常闭 。 10. 三相异步电动机的调速方法有 调速、 调速和 调速等三种。 11. 笼型异步电机的降压起动方法有： 、 、 。 12. 按钮用来短时间接通或断开小电流， 色表示起动， 色表示停止。 13. 自动空气开关它是既能通断电路，又具备 、 、 等三大保护。 二、单项选择题（共20分，每题2分） 1.交流接触器的 发热是主要的。 A 、线圈 B 、铁心 C 、触头 2.某交流接触器在额定电压380V 时的额定工作电流为100A ，故它能控制的电机功率约为 。 A 、50KW B 、20KW C 、100KW 3.下列电器中不能实现短路保护的是 。 A 、熔断器 B 、热继电器 C 、空气开关 D 、过电流继电器 4.热继电器过载时双金属片弯曲是由于双金属片的 。 A 、机械强度不同 B 、热膨胀系数不同 C 、温差效应 5. 当必须从使用着的电流互感器上拆除电流表时，应首先将互感器的二次侧可靠 ，然后才能把仪表联接线拆开。 班级__________________姓名________ _________学号_ __________________ -- --------- --- --- - - - - -- - -- - -- - -- - -- - 装- - - -- --- --- - -- - -- - -订- - -- - - - - -- - -- - --- -线- - -- - - - - -- - -- - -- - -- - -- - - - - -- ------

玩具设计中马达的选用技巧和方法

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玩具设计中马达的选用技巧和方法 马达是玩具能够保持持续动力的主要动力源。设计人员在玩具生产中很少有机会设计一个马达，主要是选用。玩具马达的选用也有很多技巧和方法。 在玩具制造中常用的马达（电机），有万宝制（Mabuchi）、标准（Standard）等，这些马达生产厂家的产品都有马达性能的参照表，设计人员很少有机会设计一个马达，主要是选用，当然也可能因为某种原因而专门设计一个马达（很多马达厂的工程师都是从Mabuchi出来的，所以Mabuchi的标准基本可以用作玩具业的马达标准）。 用试验找出合适的转速比和扭矩 马达厂的标准是空载的转速，而转速比计算时，一般就是用空载转速的计算。行走类玩具的转速比在80~150之间，因玩具产品并非是一种精密的机械，所以可以通过调节齿轮的传动来得出实际需要的传动比。比如：齿轮传动中某一节的齿数比为20：8，实验发现转速太慢则可以试一下22：6，如果转速太快，又可以换18：10，这种办法非常方便。 马达产品都有一个最大载荷的数据，还有一个载荷与转速的关系。因为玩具产品一般不会很大而且是用电池驱动的较多，所以马达的载荷也不会很大。一般来说，载荷与扭矩越大，马达的体积也越大，所要的电池也越多，而且玩具的重量也越重，所以尽量选用合适的马达。一般保险起见，载荷与转速在曲线上升区的马达就管用。如果要节约成本，在找到一个大功率马达就可以起作用的情况下，换一个小功率的试一下。通过反复试验，找到一个功率较小又能满足要求的马达。 用收音机做干扰测试 马达的工作原理是不断地通过电刷来改变线圈中的电流，从而保证连续的转动。可以想像，马达里的磁铁越大，线圈越长，则扭矩会越大，而这种电流的改变会形成一个电磁波。电磁波的存在会对很多种家用电器造成干扰。如果一个小孩在等飞机的时候玩带有这种马达的玩具，还有可能影响飞机的起降。所以在实际工作中会增加一个抗干扰的垫圈（如DV WASHER , 0.5港币左右），但一般设计时都会在马达的两个电极上并联上一个陶瓷片电容或一个电阻（稳定电路的作用），一方面减少电刷与线圈转换时产生的电流影响，另一方面起稳定作用。实际工作中，用一个小收音机来做干扰测试器材，如不影响所有波段的电台就基本可以了。 马达转动轴一般是铁轴，而铁轴一般直接紧配一个6齿或8齿的0.5模数的齿轮（或一个小带轮或锅杆），当是齿轮或锅杆时，特别是锅杆时，会因为刚起动的瞬间，齿与齿之间会卡位，这时线圈中的电流会加大，而导致铁轴串动，串动就会解卡，所以在固定马达时千万不要把轴在轴的方向上固定死（致少要有0.5mm的余量）。

“电机设计”试题

《电机设计》培训试题 （总分100分） ： 部门： 岗位： 得分： 一、 填空（每空1分，共40分） 1.电机尺寸确定参数 A.决定电机冲片尺寸及长度的一个重要公式是：A dp Nm p ef C AB K K P n l D ='?='-δ α3 2101.6 P10 (2-12) B.电机的主要尺寸，在很多程度上与哪两个参数有关？ 电枢铁心的直径，长度 P12 (1) C.在其他条件相同时，计算转矩T 相近的电机，所消耗的材料是： D.在电机气隙磁密和电磁负荷不变的情况下，尺寸相同的电机，转速越高，则电机的功率： 越大 2.K nm 在电机设计中被称为 气隙磁场波形系数 ，它的物理意义是 P229 。 3 .在已知电势系数KE,额定功率PN,效率和功率因数的条件下，异步电机计算功率= P11 (2-16) 4.感应电机交流绕组电抗的标幺只X`与电机的线负荷成 正 比，与电机的磁负荷成 反 比。 5.感应电机的磁路计算时，每极磁路计算被分为 空气隙，定子齿，转子齿，定子轭，转子轭 五 段。 6.电机设计过程中，不改变其他数据的前提下，减少计算长度l ef 将会导致电机的铁耗 减 小 ，电抗的标幺值 减小 ，最大转矩 减小 ，启动电流 增大 。 7.感应电机的定子漏抗包括 槽漏抗,端部漏抗,谐波漏抗 。 8.电机设计过程中，如果气隙定的小，将会是电机的磁路的磁阻 减小 ，从而是励磁电流 减小 ，功率因数 增大 。 9.电机散热的三种方式：有损耗产生的热烈，先由发热体部 借传到作用传到发热体 至 表面，然后经过 对流 和 辐射 的作用散到周围去。 10.电抗分为主电抗，漏电抗，而漏电抗又分为： 槽漏抗，谐波漏抗，齿顶漏抗，端部漏抗

电机及其控制技术模拟试题

考试题型： 一、选择题（30分）； 二、判断题（20分）； 三、问答题（15分）； 四、计算题（15分）； 五、设计（电路图）（20分）。 一、选择题（30） 1、一台他励直流电动机拖动恒转矩负载，当电枢电压降低时，电枢电流和转速将( 3 )。 (1)电枢电流减小、转速减小 (2)电枢电流减小、转速不变(3)电枢电流不变、转速减小 (4)电枢电流 不变、转速不变 2、一台直流发电机由额定运行状态转速下降为原来的50%，而励磁电流和电枢电流保持不变，则( 1 )。 (1)电枢电势下降50% (2)电磁转矩下降50% (3)电枢电势和电磁转矩都下降50% (4)端电压下降50% 3、一台直流电动机起动时，励磁回路应该( 3 )。 (1)与电枢回路同时接入 (2)比电枢回路后接入 (3)比电枢回路先接入(4)无先后次序 4、定子三相绕组中通过三相对称交流电时在空间会产生( 2 )。 (1) 气隙磁场 (2)旋转磁场 (3)对称磁场 (4) 脉动磁场 5、热继电器是利用( 1 )来切断电路的保护电器。 (1) 电流的热效应 (2) 电流的磁效应 (3) 电压的热效应 (4) 速度 6、交流接触器上的短路环的作用是减少吸合时产生的( 1 )。 (1) 振动(2)热量 (3)磁场 (4)电流 7、长期带额定负载运行的交流接触器，其额定电流通常选( 3 )。 (1)小于负载额定电流 (2)等于负载额定电流(3)负载额定电流的1.3—2倍 (4)愈大愈好 8、已知一台异步电动机的额定转速n=970r/min，则该电动机的额定转差率SN为（ 3 ） （1） 0.01 （2） 0.02 （3） 0.03 （4） 0.04 9、一般对于经常起动的电动机来说，如果它的容量( 1 )就可以直接起动。 （1）小于供电变压器容量的20％（2）大于供电变压器容量的20％（3）等于供电变压器的容量（4）小于供电变压器容量的50％ 10、熔断器是用于供电线路和电气设备( 3 )保护的电器 (1) 过载 (2) 过流(3) 短路 (4) 过压 1、原理图中，各电器的触头都按 ( B ) 时的正常状态画出。 A.通电 B. 没有通电或不受外力作用 C.受外力 D 动作 2、热继电器是对电动机进行（C ）保护的电器。 A．过流 B. 短路 C. 过载 D 过压 3、三相异步电动机有一相断路而成单相运行时，则 ( A ) A 电流变大而输出转矩变小 B 电流和输出转矩都变大 C 电流和输出转矩都不变 D电流和输出转矩都变小 4、直流电动机的几种人为机械特性中，哪种的硬度不变？（ B ） A 电枢串电阻的人为机械特性 B 改变电枢电压的人为机械特性 C 减弱磁通的人为机械特性 D 以上三种都不是 5、下面对异步电动机降低定子电压的人为机械特性的描述，哪种是正确的？（C ） A 最大转矩Tm不变，临界转差率Sm不变B最大转矩Tm不变，临界转差率Sm变大 C 最大转矩Tm降低，临界转差率Sm不变 D 最大转矩Tm降低，临界转差率Sm变小

无刷电机设计基础知识三

3 无刷直流电动机的电磁设计 3.1 基本要求和主要指标 3.1.1基本要求 (1) 运行方式 直流无刷电动机的运行方式有连续、短时和断续三种 (2) 防护形式 一般直流电动机的防护型式主要有防护式和封闭式两种。 (3) 温升 一般交流电机包括同步电机和感应电机，转子不计算铁耗，然而该类电机正常稳态运行时，定子绕组产生的2个旋转磁场转速与转子本体转速存在较大的转差，转子铁芯损耗不容忽视。不仅电磁设计时，其电磁负荷的选择应与常规电机有所区别，而且对通风冷却结构设计应予足够的重视。 (4) 效率 (5) 电动机的转速变化率 明确电机转速运行的最大区间，并应指明电机的常用转速区间，以便选择合适的电机数据，获得良好的力能指标。 3.1.2主要指标 ①额定功率P N = 100W ②额定电压U N = 270V ③额定转速n N = 1000 r/min ④定子相数m = 3 ⑤极对数p = 4 ⑥定子槽数Z = 18 3.2 主要尺寸的确定 3.2.1 定子铁心内径D a的选择

我国目前制造的直流电机，其D a 与输出功率P N 的关系曲线如下，它可以作为选定D a 的初步依据。 由于P N /n N =0.0001，从张琛的《直流无刷电动机原理及应用》中图3.1定子内径D a 与单位转速输出功率P N /n N 的关系曲线查得： cm D a 5.5~0.4=，则取cm D a 5= 3.2.2 电磁负荷的选择 电负荷A 与磁负荷B 的选择与电动机的主要尺寸直接相关。同时，A ,B 的选择与电动机的运行性能和使用寿命也密切相关，因此必须全面考虑各种因素，才正确选择A,B 的值。 (1) 线负荷A 高，磁负荷B 不变 ① 电机体积减小，节约材料 ② B 一定时，由于铁心重量减小，铁耗减小 ③ 绕组用铜量增加 ④ 增大电枢单位表面上铜耗，绕组温升增高 ⑤ 影响电机参数和电机特性: q a =ρAJ (2) 磁负荷B 高，线负荷A 不变 ① 电机体积减小，节约材料 ② 基本铁耗增大 ③ 磁路饱和程度增大 ④ 影响电机参数和电机特性 电负荷A 与磁负荷B 与定子的内径D a 有关，根据已生产的电动机的经验数据绘制成曲线。 由于D a =5cm ,由张琛的《直流无刷电动机原理及应用》中图3.2电负荷A 与定子内径D 的关系得电负荷A=75~150A/cm ,取A =90。 由于D a =5cm ，由张琛的《直流无刷电动机原理及应用》中图3.3磁负荷B 与定子内径D 的关系得磁负荷B=0.50~0.65T ,取B=0.55T 3.2.3 转子磁钢计算长度L a 的确定 先确定极弧系数δα，由经验数据得确定9.0=δα。 转子磁钢计算长度: n p k AD B L D a a ???=ηαδδ27 101.6 ,则cm L a 0.7=

电机与电气控制试卷及答案

电机与电气控制试卷及答 案 Prepared on 22 November 2020

电机与电气控制试题3 一填空题(共20分，每题2分) 1、直流电动机的主要优点是_____和_____好、过载能力大，因此、应用于对起动和调速性能要求 较高的生产机械。 2. 换向极装在_______之间，换向极绕组产生的磁动势方向与电枢反应磁动势的方向______。 3. 直流电动机弱磁调速时，其转速可以________额定转速，但机械特性较固有机械特性____。 4. 电流互感器不允许_____运行，电压互感器不允许______运行。 5. 三相异步电动机空载运行时损耗主要是_____损耗和______损耗。 6. 直流电机是实现______能和_____能相互转换的电气设备。 7. 直流伺服电机的输出量是______，直流测速发电机的输出量是__________。 8. 复励式电动机有____复励和_____复励之分。 9. 负载机械特性有恒转矩负载机械特性、____负载机械特性和____负载机械特性等。 10. 三相异步电动机异步的含意是指转子_____小于___________转速。 二、选择题（共20分，每题2分） 1、单叠绕组的直流电机，并联支路对数恒等于（）。 A、2 B、1 C、a D、p 2. 他励式直流发电机较并励式直流发电机输出特性好主要是电压变化率（）。 A、大 B、小 C、不变化 D、变化 3. 变压器负载的功率因数（）可以使输出特性曲线上翘。 A、不变 B、＝1 C、＝0 D、呈容性 4. 三相异步电动机转子旋转是由（）拖动而转动。 A、电流 B、电压 C、输入功率 D、电磁转矩 5. 齿数为40的步进动机三相三拍运行时，步距角为( )度。 A. 1 B. 3 C. D. 6 6. 直流电机换向极线圈中流过的电流是( )电流。 A. 直流 B.交流 C. 励磁 D.电枢 7. 直流并励电动机反转一般是采用改变（）的方式来实现的。 A. 电枢电压的极性 B. 改变励磁电流 C.电源接线 D.改变磁场方向 8. 三相异步电动机当起动时，输出转速为0，其转差率为（）。 A. 1 B. 0 C. >1 D.<1 9. 在接触器互锁正反转控制电路中的互锁通是在正反转接触器的上方都( )联上对方接触器的常闭接点。 A. 串 B. 并 C.混 10. 三相交流异步电动机进行降压起动时，其功率只有原功率的1/3，起动电流为直接起动电流的（）倍。 A. 1 B. 3 C. 3 D. 1/3 三、判断题(共20分，每题2分) （）1、发电机改善换向方法之一是把电刷位置顺着旋转方向移动一个α角。 （）2、直流电机进行降压调速时，可以得到比固有机械特性高的一组n-T曲线。 （）3、三相电力变压器在正常运行时三相磁通是对称的。在任意时刻，三相磁通的向量和恒等于零。

电机设计试卷

1. 若有两台电机的规格、材料、结构、绝缘等级与冷却条件均相同，若电机1 的线负荷A 选的比电机2的高，则两台电机的导体电流密度能否选一样，为什么？（10分） 2. 将一台感应电机的定子绕组匝数增加5%，同时将其铁心长度减少5%，其 余尺寸皆不变，试分析其空载电流、基本铁耗、性能指标的变化情况。（20分） 答：空载电流下降；基本铁耗减少；定子电抗、转子电抗、励磁电抗增加，定、转子电密增加；效率降低，功率因数增加，最大转矩倍数、起动转矩倍数、起动电流倍数减小。 3. 什么是电机主要尺寸关系式？根据它可以得出哪些重要结论。（10分） 4. 当电机气隙磁密()x B 为正弦分布时，即()x B x B sin δ=，极弧系数'p a 的值是 多少。（10分） 5. 若将一台感应电动机的额定频率由50HZ 改为60HZ ，并要求维持原设计的 冲片及励磁磁势不变，有关设计数据如何变化才好？不考虑饱和影响，变化值为多少？（15分） 答：要求维持原设计的冲片及励磁磁势不变，即是要保持F 及每极磁通Φ不变。 而L S L B HL F μμ Φ = = =, 所以Φ∝F 根据fN K K E dp Nm 4= Φ, 当f 改变时，要保持每极磁通Φ不变，需要改变每相串联 匝数N 。 不考虑饱和影响时，变化值为原来的5/6即可。 6. 要减少感应电机负载时的附加损耗，一般采取那些措施？（10分）

7. 气隙系数δK 的引入是考虑什么问题？假定其他条件相同，而把电枢槽由半 闭口槽改为开口槽，则δK 是增大还是减少？（10分） 答：气隙系数δK 是因槽口影响使气隙磁阻增加而引入的系数。假定其他条件相同，而把电枢槽由半闭口槽改为开口槽，则δK 增大。 8. 在下表中填入“增大”、“减少”、“基本不变”字样，以正确反映感应电机设 计数据与参数之间的关系。（15分） 1. 感应电机满载时及空载时的磁化电流是怎样计算的？它们与哪些因素有关？若它们的数值过大，可从哪些方面去调整效果较为显著。（10分） 答：满载时时的磁化电流dp m mNK F I 0.90 = ，与满载时每极磁势F 0、、相数m ，每 相串联匝数N ，定子绕组系数dp K 有关。 空载时时的磁化电流dp m mNK F I 0.900 = ，与空载时每极磁势F 00、、相数m ，每相串 联匝数N ，定子绕组系数dp K 有关。 若它们的数值过大，调整每相串联匝数N 效果较为显著。 2. 将一台感应电机的定子绕组匝数增加5%，同时将其铁心长度减少5%，其余

电机学期末测验试卷大全(附答案)

电机学期末测验试卷大全(附答案)

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考 试 卷（ A 卷） 课程名称 电机学 考试学期 07-08/3 得分 适用专业 电气工程及其自动化 考试形式 开卷闭卷半开卷 考试时间长度 120分钟 一、 填空题：（35分） 1. 在国际单位制中，磁场强度单位是___A/m ___________。电磁感应定律的 物理意义是，当闭合的线圈中磁通发生变化时，线圈中的产生的感应电 流所产生的磁场___阻碍_______原来磁通的变化。一个线圈产生的磁通 所经过路径的磁阻越大，说明该线圈的电感就越______小________。 2. 变压器损耗包括绕组铜耗和___铁耗_______，后者又包括涡流和磁滞损 耗。电力变压器最大效率通常设计在负载系数为___0.5~0.6____之间。当 ___可变损耗等于不变损耗_（或_kN p p 0β=）___时，变压器效率达最大。 3. 由于铁心饱和特性，施加正弦电压时变压器激磁电流波形通常为______ 尖顶______波，而铁心的磁滞特性使之为___不对称尖顶___波。 4. 并联运行的变压器必须有相同的电压等级，且属于相同的___连接组 ___________。各变压器的负载分配与该变压器的额定容量成正比，与__ 短路电压（标幺值）___成反比。___短路电压（标幺值）____小的变压 器先达到满载。 5. 三相变压器组不能接成Yy 的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波 ___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会 在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。 6. 三相变压器组的零序阻抗比三相铁心式变压器的零序阻抗____大 _________。 7. 电压互感器二次侧不允许___短路_________，而电流互感器二次侧不允 许____开路____。 8. 交流电机绕组的短距和分布既可以改善磁动势波形，也可以改善__电势 ____________波形。设电机定子为双层绕组，极距为12槽，为同时削弱

电动车无刷电机控制器软件设计详解

电动车无刷电机控制器软件设计详解作者:谢渊斌原作发表在《电子报2007年合订本》下册版权保留，转帖请注明出处本文以MICROCHIP公司所生产的PIC16F72为基础说明软件编程方面所涉及的要点，此文所涉及的源程序均以PIC的汇编语言为例。由于软件不可避免需与硬件相结合，所以此文可能出现硬件电路图或示意图。本文适合在单片机编程方面有一定经验的读者，有些基础知识恕不一一介绍。我们先列一下电动车无刷马达控制器的基本要求：功能性要求：1.电子换相2.无级调速3.刹车断电4.附加功能a.限速b.1+1助力c.EBS柔性电磁刹车d.定速巡航e.其它功能(消除换相噪

音，倒车等)安全性要求：1.限流驱动2.过流保护3.堵转保护3.电池欠压保护4.节能和降低温升5.附加功能(防盗锁死，温升限制等)6.附加故障检测功能从上面的要求来看，功能性要求和安全性要求的前三项用专用的无刷马达驱动芯片加上适当的外围电路均不难解决，代表芯片是摩托罗拉的MC33035，早期的控制器方案均用该集成块解决。但后来随着竞争加剧，很多厂商都增加了不少附加功能，一些附加功能用硬件来实现就比较困难，所以使用单片机来做控制的控制器迅速取代了硬件电路芯片。但是硬件控制和软件控制有很大的区别，硬件控制的反应速度仅仅受限于逻辑门的开关速度，而软件的运

行则需要时间。要使软件跟得上电机控制的需求，就必须要求软件在最短的时间内能够正确处理换相，电流限制等各种复杂动作，这就涉及到一个对外部信号的采样频率，采样时机，信号的内部处理判断及处理结果的输出，还有一些抗干扰措施等，这些都是软件设计中需要再三仔细考虑的东西。PIC16F72是一款哈佛结构，精简指令集的MCU，由于其数据总线和指令总线分开，总共35条单字指令，0-20M的时钟速度，所以其运算速度和抗干扰性能都非常出色，2K 字长的FLASH程序空间，22个可用的IO 口，同时又附加了3个定时/计数器，5个8位AD口，1个比较/捕捉/脉宽调制器，8个

电机设计知识点总结

电机设计知识点总结 《电机设计》是XX年6月1日清华大学出版社出版的图书，作者是戴文进。以下是小编整理的电机设计知识点总结，欢迎阅读。 电机设计的任务是根据用户提出的产品规格、技术要求，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，正确处理设计是遇到的各种矛盾，从而设计出性能良好、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。 额定功率 额定电压 相数及相间连接方式 额定频率 额定转速或同步转速 额定功率因数 1、准备阶段 通常包括两个方面的内容：首先是熟悉相关打国家标准，手机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和要求；其次是在国家标准及分析有过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的尺寸和数据，选定有关材料，并和算其电磁性能。 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及通风和温升计算。 结构设计通常在电磁设计之后进行，但有时也和电磁设计平行交叉的进行，以便相互调整。 一、负载的转矩特性：负载的转矩特性是指生产机械工作机构的负载转矩与转速之间的关系即：n=f___恒转矩负载特性恒转矩负载是指负载转矩为常数， 其大小与转速n无关，恒转矩负载分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载。反抗性恒转矩负载特性：恒值负载转矩Tf总是与转速nf的方向相反，即作用方向是阻碍运动的方向。当正转时nf为正， Tf与nf方向相反，应为正，即在第一象限，当反转时nf为负， Tf与nf方向相反，应为负，即在第三象限；当转速nf=0时外加转矩不足以使系统运动。位能性恒转矩负载特性特点：Tf的方向与nf的方向无关。 Tf具有固定不变的方向。例如：起重机的提升机构，不论是提升重物还是下放重物，重力的作用总是方向朝下的，即重力产生的负载转矩方向固定。当nf>0时， Tf>0，是阻碍运动的制动性转矩;当nf0，是帮助运动的拖动性转矩。故

电机学期末考试试卷大全教学总结

电机学期末考试试卷大全(附答案) 考试卷（ A 卷）《电机学》课程试卷 一、填空： 1．一台直流电动机，PN=10KW,UN=220V,?=0.86，nN=980r/min，则额定电 流为＿＿＿52.85A ＿＿＿，额定输出转矩为＿＿＿97.44N.m＿＿＿＿。 2．电机铁心采用0.35或0.5mm的硅钢片，其目的是:＿＿提高磁路的磁导率,降低电机的铁耗＿＿＿＿＿＿＿ 3．YYn联结的三相心式变压器，其负载时相电势的波形为:＿接近正弦波＿＿ ＿＿，这是因为:三次谐波磁通不能沿闭合铁心闭合，只能沿油或空气及油 箱壁闭合，磁阻大，故三次谐波磁通小，且负载时副方YO联接，使副方可感应、 流通较小的三次谐波电流，此电流也会对三次谐波磁通有所削弱，使磁通接近 正弦波，故相电势接近正弦波。 4．变压器的空载损耗主要是＿铁＿＿＿损耗，短路损耗主要是＿＿＿铜＿＿ 损耗。 5．选择交流绕组节距时，主要考虑同时削弱5次和7次谐波电动势，故

通常采用y1=＿＿＿5/6τ＿＿＿。 6. 一台隐极同步发电机并联于无穷大电网，额定负载时功率角 =200，现因外线发生故障，电网电压降为60%*UN，为使角保持在小于250范围内，应加大励磁，使E0为：E0/E0＿＿＿E0*/E0>1.35＿＿＿＿。 二、选择题： 1．下列关于直流电动机说法错误的是：（ c ） A 串励电动机不允许空载或轻载运行 B 并励电动机不允许励磁回路开路 C 同时改变直流电动机的励磁及电枢电流方向可改变其转向 D 其它条件不变，仅降低他励电动机电枢端电压，其转速下降 2．在两相对称绕组中分别通入i1=Imsinwt,i2=Imsin(wt 1200)，则此时产生的磁场（ b ） A 圆形旋转磁场 B 椭圆形旋转磁场 C 脉振磁场 D 无法确定

无刷直流永磁电动机设计流程和实例

无刷直流永磁电动机设计实例 一. 主要技术指标 1. 额定功率：W 30P N = 2. 额定电压：V U N 48=，直流 3. 额定电流：A I N 1< 3. 额定转速：m in /10000r n N = 4. 工作状态：短期运行 5. 设计方式：按方波设计 6. 外形尺寸：m 065.0036.0?φ 二． 主要尺寸的确定 1. 预取效率63.0='η、 2. 计算功率i P ' 直流电动机 W P K P N N m i 48.4063 .030 85.0'=?= = η，按陈世坤书。 长期运行 N i P P ?'' += 'ηη321 短期运行 N i P P ?'' += 'η η431 3． 预取线负荷m A A s /11000'= 4． 预取气隙磁感应强度T B 55.0'=δ 5. 预取计算极弧系数8.0=i α 6． 预取长径比（L/D ）λ′=2

7．计算电枢内径 m n B A P D N s i i i 233 11037.110000 255.0110008.048 .401.61.6-?=?????=''''='λαδ 根据计算电枢内径取电枢内径值m D i 21104.1-?= 8. 气隙长度m 3107.0-?=δ 9. 电枢外径m D 211095.2-?= 10. 极对数p=1 11. 计算电枢铁芯长 m D L i 221108.2104.12--?=??='='λ 根据计算电枢铁芯长取电枢铁芯长L= m 2108.2-? 12. 极距 m p D i 22 1 102.22 104.114.32--?=??==πτ 13. 输入永磁体轴向长m L L m 2108.2-?== 三．定子结构 1. 齿数 Z=6 2. 齿距 m z D t i 22 1 10733.06 104.114.3--?=??==π 3. 槽形选择 梯形口扇形槽，见下图。 4. 预估齿宽: m K B tB b Fe t t 2210294.096 .043.155 .010733.0--?=???==δ ，t B 可由 设计者经验得1.43T ，t b 由工艺取m 210295.0-? 5. 预估轭高: m B K B a K lB h j Fe i Fe j j 211110323.056 .196.0255 .08.02.222-?=????=≈Φ= δδτ