1. 概念

電流密度是指電機繞組單位截面積下所通過的電流大小，計算公式如下：

式中， ——相電流有效值(A)；

——并聯(lián)支路數(shù)；

——并繞根數(shù)；

——單根導(dǎo)線直徑(mm)

電負(fù)荷是指電機每相繞組的安培導(dǎo)體數(shù)，表征通入電機一相繞組中的總電載荷。計算公式如下：

式中， ——電機槽數(shù)；

——單齒繞組匝數(shù)；

——電機相數(shù)；

——并聯(lián)支路數(shù)；

——相電流有效值(A)。

線負(fù)荷是指沿電樞圓周單位長度上的安培導(dǎo)體數(shù)，線負(fù)荷是電機重要的技術(shù)、經(jīng)濟參數(shù)，其值大小決定了定子內(nèi)圓單位表面積所產(chǎn)生的繞組銅損大小，直接影響溫升和效率高低。計算公式如下：

式中， ——每相串聯(lián)匝數(shù)；

——相電流有效值(A)；

——電樞直徑(mm)。

熱負(fù)荷是指電樞單位表面的銅耗，是衡量電機發(fā)熱情況的重要指標(biāo)。計算公式如下：

式中， ——銅的電阻率；

——銅損。

2. 意義

電流密度的選擇對電機的性能及成本影響極大，要全面考慮電機的具體情況：效率、工況、制造成本、使用壽命、散熱條件、絕緣等級、導(dǎo)線材料等等。選用較大的電流密度，導(dǎo)體截面減小，可節(jié)省材料、降低成本，但同時導(dǎo)致了損耗增大、效率降低，同時電機的溫升增高，壽命和可靠性都降低。

電負(fù)荷考量電機每相繞組總的安培導(dǎo)體數(shù)，對于相同電樞直徑的電機，電負(fù)荷和線負(fù)荷具有相同的物理意義。

線負(fù)荷選取較大的值，在輸出相同轉(zhuǎn)矩的情況下，電機的尺寸和重量都會減小，但同時增大了電樞單位表面上的銅耗，使繞組溫升增高，而且會使電樞反應(yīng)加重，機械特性變軟（線負(fù)荷增大，繞組電抗會增大）。

熱負(fù)荷的大小直接影響到電機的發(fā)熱和溫升，熱負(fù)荷值越大，電機的發(fā)熱和溫升就越高。為了避免電機溫升過高，線負(fù)荷A與電密J的乘積不能超過一定限度，A選取的大，J就相應(yīng)的要選小些。而實際上，我們總希望電機輸出轉(zhuǎn)矩大一些，這樣勢必會提高電機線負(fù)荷，而線負(fù)荷的增加一定會導(dǎo)致電流密度的增加，進而電機的熱負(fù)荷增大。這樣的話，我們就只能從散熱方面解決，提高電機散熱能力，盡可能地降低電機的溫升。

3. 評判

電流密度的選取要結(jié)合電機的工況、散熱條件、絕緣等級、使用壽命及效率要求。對于峰值工況，電機的電流密度可適當(dāng)選取的大一些，但電流密度太大會導(dǎo)致電機損耗增大、溫升提高、效率降低。因此在滿足輸出性能的前提下，應(yīng)盡可能降低電機的電流密度。

對于相同電樞直徑的電機，電負(fù)荷和線負(fù)荷評判標(biāo)準(zhǔn)一致。在輸出轉(zhuǎn)矩一致的前提下，線負(fù)荷值越大，電機的銅損越高、溫升越大，同時代表著電機的磁負(fù)荷越低、磁性能越差。對于峰值工況，電機的轉(zhuǎn)速較低，鐵損值很低，主要損耗為銅損，因此在輸出轉(zhuǎn)矩不變的情況下，總是希望電負(fù)荷和線負(fù)荷越小越好。

由前述可知，熱負(fù)荷的大小直接代表了電機單位體積銅損的大小，熱負(fù)荷越高，電機的發(fā)熱和溫升就越高，因此在輸出轉(zhuǎn)矩不變的情況下，總是希望熱負(fù)荷越小越好。