线圈设计的主要目的是给出施工用的线圈图样，并据此准确地修正结构图中绕组所占据的空间，以便使绕组与相关的零部件间有合适的间距。同时，也据此给出导线较准确的用量。

（一）定子散嵌线圈（见表2-2插图）

线圈匝长或半匝长由直线及端部两部分构成，直线部分l_B=l+2d₁（d₁=10～30mm）；端部尺寸由线圈形状确定。图2-17为三种散嵌线圈绕线模形状。端部形状可按工厂习惯、线规的大小、绕组端部排列情况确定。若导线较细，端部又不交叉，端部尺寸（即f_d）可以适当小些。下面以梭形端部为例计算平均半匝长l_c。

单层时l_c=l_B+K_cτ_y（cm）；

双层时l_c=l_B+2C_s（cm）。其中，K_c为经验值，2极时取1.16；4、6极时取1.2；其他极数时取1.25～1.3。（cm）。τ_y=π「D_i1+2（h_s0+h_s1）+h_s2+R」β/（2p）。

图2-17 散嵌线圈绕线模形状及线圈尺寸

a）梭形 b）梯形 c）圆形

对于单层同心式或交叉式线圈β取平均值。

cosα=（1-sin²α）1/2，sinα=（b_s1+2R）/（b_s1+2R+2b_t1）。

绕线模的工艺圆角在计算匝长时可以忽略不计。

线圈端部投影长f_d=C_ssin α。其他形状线圈可由线圈展开图（见图2-17）由做图法求出，以上线圈匝长计算中除l_B、以外其他尺寸f_d、C_s等也可由做图法求得。

（二）定子成型线圈计算程序

1.需要的已知数据

取自电磁计算功率、电压、极数、定子内径、定子槽数、铁心长l、节距、每槽导体数N_s1、每圈匝数、定子槽形、绝缘规范（见第三章）、线规——a×b（绝缘导线为A×B，见图2-19）每圈匝数N_c1，单层时N_c1=N_s1，双层时N_c1=N_s1/2。

2.线圈尺寸计算（见图2-18～图2-25）1）。

2）设W=W_s+X_i，W_s为端部绝缘后宽度，对半开口槽，为同槽两个线圈端部绝缘后宽度之和再加上0.5mm。

图2-18 线圈各部分名称

1—鼻端 2—斜边 3—端部 4—直线部分 5—引线

图2-19 绝缘导线截面代号

图2-20 线圈端部尺寸图

图2-21 线圈端部斜边尺寸图

图2-22 线圈端部斜边尺寸图

图2-23 梭形示意图

图2-24 拉轴示意图

图2-25 线圈平均匝长示意图

X_i为相邻两线圈斜边间隙，参照表2-11选取。X_i值选得小，可使f_d减小，定子轴向长亦随之减小，并节省铜线。但X_i过小，不利于端部散热及嵌线。当线圈高大于50mm时，可将X_i按表中的相应值分别增加20%。

表2-11 X_i数值

3）设φ为一上层线圈斜边部分所张开的角度，则

4）用做图法求斜边平均长、线圈高及其两边的距离。

①参考图2-20，确定下列数值。

H——下层线圈的上边到槽口距离。

j——线圈鼻端到定子内圆的最短距离。其数值应使鼻端抬高不小于6～10mm（指放在平台上的成型线圈，鼻端至平台的最小距离），其值可按表2-12选。当线圈与机座之间的空间较充裕时，j值应尽量选得大些，以利于散热及嵌线。

U——拉轴直径，低压时选φ 20mm；高压时选φ 30mm。

表2-12 j值选取范围

注：外径大、极数少时，选较大的值。

②作图步骤，见图2-20。

（I）以R=D_i1/2为半径，做gi。（II）在O点做任意直线，使其与gi相交于V点。（III）作两直线，使各与成α/2角度，并各与gi相交于Q和S点。（IV）在上，取值，取=（未绝缘线圈高度）。在上，取值，取=（未绝缘线圈高度）。再在上，取 =j值。

（V）连接K，并做。

（VI）在上，取，值，再连接EF，并做。

（VII）以Y为中心，，使成10°的角度。

（VIII）连BE、B₁E和EY，并做，。

（IX）测量：B₁E——两线圈边间的平均距离。

——成型后，线圈放在平面上的高度。

——端线抬高后的最高点到定子内圆的垂直距离。

（X）再量出，及P值（P值为与gi间的最短距离）。

5）设斜边全长及其两端弯曲部分的一半的有效伸长（见图2-22）之和为D。

则（2、4、6极应以弧长BK带入）

6）斜边延长伸到其两端弯曲部分中点的平均总长度（见图2-22）

，实际上斜边为一弧形。

7）设斜边两端的弯曲部分的有效伸出长之半为θ/2=（θ₁+θ₂）/4 ，

且，

其中，r₁、r₂为弯曲半径，见图2-22，一般取r₁=25；r₂=U/2。

则或

8）设或

则或

式中的θ/I及K/ I之值查表2-13。

9）线圈斜边投影总长：（线圈如为大鼻子要再加U/2）

Δf^一般可由表2-14选取。

表2-13 θ/I=f（θ）及K/I=f（θ）

表2-14 Δf值 （单位：mm）

10）梭长（见图2-23）。

M=2T+l+2d₁+（K-2ε）

其中，ε为轴中心线和夹头中间线间的垂直距离（见图2-24）。

如为小鼻子则ε=U/2，中大型2极及高压电机考虑用大鼻子，此时ε=0。d₁为直线部分伸出铁心长，其值参考表2-15。

11）设线圈成型后，拉轴中心到直线部分的距离为F（见图2-23），则

12）线圈平均半匝长（见图2-25）。

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13）导线用量。

m_cu=Cl_cN_sZ₁A_c1N_t1γ×10^-5 （kg）

式中C——考虑导线绝缘和引线的系数，可近似取1.1或按实测值；

γ——导线材料密度（g/cm³），铜为8.9 g/cm³，铝为2.7g/cm³；

A_c1——每根导线截面积（mm²）。

表2-15 直线部分伸出铁心长d₁ （单位：mm）

（三）插入式转子线圈计算

1.需要的已知数据

取自电磁计算：转子外径、极数、铁心长l、转子槽数Z₂、线圈节距、转子槽型、绝缘规范及线规a×b。

2.线圈计算（见图2-26～图2-28）

1）整距线圈：两线圈边所在的槽所跨机械角度的一半

式中y₂——整跨线圈节距。

相邻两线圈斜边导线间的距离为

W=W_s +X_i

式中 W_s——线圈端部绝缘后宽度；

X_i——相邻两线圈斜边间隙，X_i=1～2mm，极数少、端线长、功率大时选用较大值。

图2-26 导线及线圈尺寸

上层线圈端部一边射线之弧长为

式中R₁——转子圆心至上层线圈端部导线的平均半径。

下层线圈端部一边射线之弧长为

式中R₂——转子圆心至下层线圈端部导线的平均半径。

上层线圈端部展开时与铁心端面直线所成的平面角度由ΔD₁′E₁′F₁′（见图2-27）可得

式中

所以。

图2-27 插入式线圈

下层线圈端部展开时与铁心端的直线所成的平面角度

上层线圈斜边射线之弧长为

K₁=L₁-M₁

式中

设r₁=r₂

所以m₁=m₁′。式中r₁——从直线部分转向斜边的弯曲半径，其值取10mm；

r₂——从斜边转向线圈端部的弯曲半径，其值取10mm。

下层线圈斜边射线的弧长为

K₂=L₂-M₂

M₂=（2r₁+a）（1-sinφ₂）

a₁值系由ΔD₁N₁O₁中求得

因为r₁=r₂所以a₁=C₁。

a₂值系由ΔD₂N₂O₂中求得

C_x1值系由ΔD₁E₁F₁中求得；

C_x2值系由ΔD₂E₂F₂中求得；

C_x2=tanφ₂

上层线圈斜边展开长T₁由ΔD₁E₁F₁，

下层线圈斜边展开长T₂由ΔD₂E₂F₂，

上层线圈由于r₁所接之弧长为

下层线圈由于r₁所接之弧长为

上层线圈平均长度为

l_c1=l+2（d₁+T₁+2e₁+d₂）

下层线圈平均长度为

l_c2=l+2（d₁+T₂+2e₂+d₂）

式中d₁——直线部分伸出铁心长；

d₂——接头部分伸出长，d₂=（并头套宽度）+（5～10）mm（一般d₂取30～35mm）。

导线用量为

m_A1、m_cu=（l_c1+l_c2）Z₂A_c2N_c2γ×10^-5（kg）

式中A_c2——每根导线的截面积（mm²）；

γ——导线密度，铝为2.7g/cm³，铜为8.9g/cm³。

线圈端部总伸出长=C₁+C_x1+a₁+d₂=C₂+C_x2+a₂+d₂

2）短距线圈：计算方法同1）。

在用两端出线（绕组相首引出线与相尾引出线分别安排在铁心的两端）的绕组接线系统中，为了保持端部线头在圆周上的均匀分布以便于操作，在计算线圈几何尺寸时可采用计算节距（y₂-1）。对非成型端端部，仍与整距线圈的非成型端端部完全一样。

3）分数槽线圈：计算方法同1）。应注意绕组前后节距不同，端部展开长度也不一样。

4）跳层线圈（见图2-28）：长度l₁、l₂应参考上层及下层线圈数据决定。

图2-28 跳层线圈示意图

（四）转子散嵌线圈计算

转子散嵌线圈的计算与定子的类似，见八（一）。所不同的仅是τ_y的求法。