FF-180SH小型永磁直流电动机设计【15张图/10900字】【优秀机械毕业设计论文】
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ff
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小型
永磁
直流电动机
设计
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优良
机械
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论文
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文档包括:
说明书一份。50页，10900字。
UG图一份。
图纸共15张，如下所示
A1-装配图.dwg
A2-胶盖.dwg
A3-后盖.dwg
A4-快巴介子.dwg
A4-三个小零件-组图A2-3号.dwg
A4-四个小零件-组图A2.dwg
A4-四个小零件-组图A2-2号.dwg
摘 要
FF-180SH是一种小型永磁直流电动机，它采用廉价的铁氧永磁体作为电动机励磁源。可采用普通干电池作为电源，额定工作电压为3 V。输出额定功率为0.4 W。额定转速为4800 r/min。电机的各个零件主要采用模具生产加工，适用于大批量生产，可降低电动机的成本。
它的主要特点：体积小，重量轻，结构简单，电动机的效率较高，其最大效率可以达到67.5％。
此类电动机可广泛应用于电动剃须刀，航模及各种家用小型电器。
Abstract
FF-180SH is a mini type permanent magnetic current motor. IT adopts cheap magnetic ferrite as the energizing source. The batteries was chosen as the power source, its export nominal power is 0.4V,nominal nominal speed of revolution is 4800r/min. The parts of the electronic machine are machined by mould, and they are available for batch production to lower the costs.
Small volume, lightly weight, simple structure are the main characteristic of the motor. And the top of the efficiency of the motor can reach 67.5%.
It is widely used shavers, aviation mold, and all kinds of family using electronics.
Key words: FF-180SH permanent magnetic current motor magnetic ferrite
目录
前 言 4
第一章 基 本 理 论 6
第一节 基 本 原 理 6
第二节 电 动 机 的 损 耗 9
第二章 主 要 零 件 设 计 11
第一节 永 磁 材 料 的 选 用 11
第二节 电 枢 冲 片 设 计 14
第三节 电 枢 绕 组 16
第四节 电 刷 及 其 选 用 18
第五节 电 机 的 主 要 参 数 的 计 算 19
第三章 其 它 零 件 的 设 计 39
第四章 Unigraphics 介 绍 45
结 束 语 49
致 谢 50
参 考 文 献 51
- 内容简介：
-
摘 要 一种小型永磁直流电动机，它采用廉价的铁氧永磁体作为电动机励磁源。可采用普通干电池作为电源，额定工作电压为 3 V。输出额定功率为 。 额 定 转 速 为 4800 r/机的各个零件主要采用模具生产加工，适用于大批量生产，可降低电动机的成本。 它 的 主 要 特 点 ：体 积 小 ，重 量 轻 ，结 构 简 单 ，电 动 机 的 效 率 较 高 ，其最大效率可以达到 此 类 电 动 机 可 广 泛 应 用 于 电 动 剃 须 刀 ， 航 模 及 各 种 家 用 小 型 电器。 is a IT as as of 800r/of by to of of of It is of 录 前 言 . 4 第一章 基 本 理 论 . 6 第一节 基 本 原 理 . 6 第二节 电 动 机 的 损 耗 . 9 第二章 主 要 零 件 设 计 . 11 第一节 永 磁 材 料 的 选 用 . 11 第二节 电 枢 冲 片 设 计 . 14 第三 节 电 枢 绕 组 . 16 第四节 电 刷 及 其 选 用 . 18 第五节 电 机 的 主 要 参 数 的 计 算 . 19 第三 章 其 它 零 件 的 设 计 . 39 第四章 绍 . 45 结 束 语 . 49 致 谢 . 50 参 考 文 献 . 51 前 言 电机是一种机电能量转换或信号转换的电磁机械装置。就能量转换的功能来看电机可分为两大类。第一类是发电机，它是机械能转换为 电 能 ，通 过 原 动 机 先 把 各 类 一 次 能 源 蕴 藏 的 能 量 转 化 为 机 械 能 ，然后通过发电机把机械能转换为电能。第二类是电动机，它是把电能转换 成 机 械 能 ，用 来 驱 动 各 种 用 途 的 生 产 机 械 和 其 他 装 置 ，以 满 足 不 同的要求。 电动机作为原动机，已广泛应用于各行各业，大至冶金企业使用的高达上万千瓦的电动机，小至小功率电动机、乃至几瓦的微电机。在各类原动机中，电动机的容量已超过总容量的 60。 永磁式直流电动机是采用磁钢（永磁铁）激磁的直流电动机。它除了具有一般电磁式直流电动机良好的调速特性外，由于不需要励磁电源及励磁回路中的控制设备，可以大大缩小电动机的体积，减轻了重 量 ，因 此 ，这 种 电 动 机 具 有 体 积 小 、重 量 轻 、损 耗 小 、效 率 高 、温升低、结构简单、成本低，使用方便等特点。 近 几 十 年 来 ，随 着 铝 镍 钴 永 磁 、铁 氧 体 永 磁 、特 别 是 稀 土 永 磁 的相继问世磁性能有了很大的提高，使得它的特点更为明显。它不仅可以部分代替传统的电励磁电机，而且可以实现电励磁电机难以达到的高性能。 与 此 同 时 ，随 着 计 算 机 硬 件 和 软 件 技 术 的 迅 猛 发 展 ，以 及 电 磁 场数 值 计 算 、优 化 设 计 和 仿 真 技 术 等 现 代 化 设 计 方 法 的 不 断 完 善 ，经 过电机学术界和工程界的共同努力，在永磁电机的设计理论、计算方法、结构工艺和控制技术等方面都取得了突破性发展，形成了以电磁场数值计算和等效电路解析求解相结合的一套分析研究方法。 随 着 近 代 电 子 技 术 和 永 磁 材 料 的 发 展 ， 这 类 电 机 得 到 广 泛 的 应用 ，目 前 永 磁 电 机 的 功 率 小 至 ， 大 至 1000 。军 事 上 的 雷 达 ，宇 航 设 备 等 ，工 业 上 的 精 密 机 床 ，纺 织 机 械 ，计 算 机 外 部 设 备 等 ，发展到家庭日用品上。如应用于录音机、录象机、影碟机、摄象机、取暖 机 、电 动 玩 具 、理 发 器 具 、清 扫 机 、电 动 牙 刷 、摩 托 车 的 磁 电 机 等。 这类电动机的使用工作特性要求不同，设计也有所侧重。如录音机、录 象 机 、摄 影 机 要 求 速 度 稳 定 性 好 ，在 速 度 控 制 范 围 内 不 准 引 起 振 荡和 振 动 ，没 有 颤 动 ，并 要 求 低 噪 音 ；电 动 玩 具 、电 须 刀 要 求 电 动 机 效率 高 ，如 180S 直 流 微 电 机 效 率 达 到 67%；电 动 直 行 车 ，汽 车 空 调风 机 ，要 求 体 积 小 、重 量 轻 、效 率 高 、时 间 常 数 小 、使 用 寿 命 长 、工作 可 靠 、并 要 求 轴 向 尺 寸 短 ，所 以 ，一 般 采 用 印 刷 绕 组 电 动 机 ；通 风机 、气 泵 电 动 机 ，是 一 般 驱 动 用 电 动 机 ，主 要 是 满 足 力 能 指 标 的 要 求等。 180S 永磁直流电机的主要用途是在于电须刀，航模等电动玩具 。所 以 高 效 率 是 它 的 主 要 参 数 ，同 时 要 求 体 积 小 和 满 足 一 定 的 转 矩要求。 第一章 基 本 理 论 第一节 基 本 原 理 一、结构： 1、机 壳 ：安装支承电机的各个零件；还起磁极与磁极之间磁性连接的作用； 2、永磁磁极：产生主磁场； 3、定 子 ：也 叫 不 动 子 ，机 壳 、永 磁 极 等 结 构 的 电 机 静 止 部 分 ； 4、电 枢 ：带有与磁场相对运动而产生感应电势的线圈，这种线圈叫做电枢绕组； 5、转 子 ：也叫转动体，就是旋转部分，对直流电机而言，电枢就是转子； 6、电 刷 ： 将 从 电 源 来 的 电 流 供 给 线 圈 同 时 与 整 流 子 合 作 进 行整流； 7、 整 流 子 ： 由 相 互 绝 缘 的 换 向 片 构 成 ， 与 电 刷 一 起 产 生 整 流 作用。 二、原理： 磁直流电动机的基本作用原理与一般的电磁式直流电动机相同，它是一类建立在电磁感应原理基础上的机电能量转换器。电磁感应现象主要包括两个方面，即通电导体在磁场内受力产生转矩和运动导体在磁场中产生旋转感应电势。 产生转矩的原理：电动机是将 电能转换成机械能的装置，即：靠电磁力产生转矩（ 成机电能量转换的。 根据左手法则所描述：在磁场 B 中当有一段长度为 L 的导线流过I 时就会产生力（ F） 如 图 1 F=1简单二槽永磁直流电机，定子上有一对永磁体的磁极，转子铁芯上有以线圈，线圈的两端接到换向器片上，通过电刷与电源连接。 有这几部分组成一闭合的电路，载永磁体的磁 极 的 磁 场 内 ， 产 生 电 磁 力 的 方 向 可 以 由 左 手定则确定。如图 1 2 所示： 产生的转矩的方向是一至的， 可以带动 转子旋转。当线圈 a 从 N 极下转动到 S 极 下时，电流经换向片换向（整流），线圈 边中的电流随着改变，结果使电磁转矩的 方向不变，达到将电能转换成机械能的目 的。 图 1F 180机就是建立在此理论基础上的三槽直流微电机，其电势或电磁转矩的脉动小，性能良好。 第二节 电 动 机 的 损 耗 永磁直流电动机是一只机电转换器，用来将电能转换成机械能，再加速过程和 稳 态 时 ，它 吸 收 电 功 率 变 成 机 械 功 率 输 出 ；在 减 速 过 程中也可以送出电能。由于电枢绕组的电阻及其它损耗的存在，在能量转 换 的 同 时 ，将 伴 随 着 热 能 的 耗 散 。电 动 机 的 能 量（ 功 率 ）关 系 及 损耗分布如图 1示： 电刷接触损耗电流换向的损耗风损及摩擦损耗磁滞损耗涡流损耗绕组铜损耗随转速变的损耗随负载变的损耗电动机损耗输出机械功率功 率 转 换（机电换能器）输入电功率图 1动机的损耗分两大类，一类与负载即电磁转矩有关，另一类与转速有关。损耗发热电动机运行的重要问题。 1、 绕 组 铜 损 ： 电 枢 绕 组 为 电 流 为 I 时 ， 铜 损 为 与 负载（转矩）有关。 2、 电 刷 接 触 电 损 耗 ： 首 先 取 决 于 电 刷 和 换 向 器 片 的 材 料 。 用 接触电压降来 计算接触电损耗。永磁直流微电机的电刷材料分两类，即贵金属电刷和碳电刷。前者的接触电阻很小；碳刷与换向器片表面形成 一 层 氧 化 膜 ，它 有 一 定 的 润 滑 作 用 ，可 以 减 小 电 刷 和 换 向 器 的 磨 损 ，保持良好的接触面，在直流电动机的运行中起很重要的作用，但是这层氧化膜不是良好的导电材料，它类似电介质材料，电流穿过氧化膜发热，形成损耗，使接触电阻与绕组电阻成为可比拟的。 绕 组 铜 损 和 电 刷 接 触 电 阻 引 起 的 损 耗 ， 直 接 由 输 入 的 电 功 率 提供 ，这 部 分 损 耗 功 率 不 参 加 机 电 能 量 转 换 过 程 ，即 输 入 功 率 减 去 他 们以后才等于转换的电磁功率。 3、 铁 损 耗 ： 转 子 铁 芯 在 恒 定 磁 场 里 旋 转 时 ， 转 子 齿 和 轭 内 的 磁通 是 交 变 的 ，交 变 的 频 率 由 定 子 永 磁 体 的 极 数（ p）和 转 速（ n）决 定的，因而引起涡流和磁滞损耗，统称为铁损耗。 转子铁芯的磁滞与涡流效应，将产生一定的制动转矩，并随着转速的 升 高 而 增 大 ，类 似 与 粘 滞 摩 擦 的 性 质 。永 磁 直 流 微 电 机 的 最 大 转 速 ，常常取决于它的铁损耗。 4、 风 损 和 机 械 摩 擦 损 耗 ： 简 称 机 械 损 耗 ， 包 括 所 有 产 生 机 械 制动转矩的各项损耗，如轴承摩擦、电刷与换向器的摩擦及转子与空气的摩擦，后者在小尺寸的伺服电机中很小。 5、 换 向 损 耗 ： 电 枢 绕 组 线 圈 的 两 头 分 别 接 在 相 邻 的 两 个 换 向 片上 ，当 电 刷 跨 在 两 个 换 向 片 上 时 ，相 应 的 线 圈 就 被 短 路 ，这 时 线 圈 的边正处在从一个极性下到另一个极性下的过渡状态，它的电流也处在从一个方向转换到另一个方向的过渡状态。所以电动机旋转时，线圈被短路的过程称为换向过程。与这个过程相联系，换向元件（线圈）内的电损耗称为换向损耗。 第二章 主 要 零 件 设 计 第一节 永 磁 材 料 的 选 用 一、选择原则： 永磁电机的性能，设计制造的特点和应用范围都与永磁材料的性能 密 切 相 连 ，永 磁 材 料 的 选 择 是 电 机 设 计 的 重 要 步 骤 。取 选 择 的 基 本原则如下： 1、 应 能 保 证 电 机 气 隙 中 有 足 够 大 的 气 隙 磁 场 和 规 定 的 电 机性能指标； 2、 在 规 定 的 环 境 条 件 ， 工 作 温 度 和 使 用 条 件 下 应 能 保 证 磁 性 能的稳定性； 3、有良好的机械性能，以便加工和装配； 4、经济性要好，价格便宜。 二、用的永磁材料： 1、铝镍钴（ 磁材料：它是 20 世纪 30 年代研制成功的 ， 它 的 显 著 特 点 是 温 度 系 数 小 ， 仅 为 - 1 左 右 ， 因 此 ， 它随 温 度 的 改 变 ，磁 性 能 的 变 化 很 小 ；但 是 它 的 矫 顽 力 很 低 ，通 常 小 于 KA/m。目 前 被 广 泛 应 用 于 仪 器 仪 表 类 要 求 温 度 稳 定 性 高 的 永 磁电机中。 2、铁氧体永磁材料：它属于非金属永磁体材料，在电机中常用的有两种，钡铁氧体， 和锶铁氧体，它们的磁性能相差不多。 铁氧体的突出优点有：价格低廉，不含稀土元素，钴、镍等贵金属，制造工艺较为简单，矫顽力较大， 128320KA/m， 抗 去 磁 能力 较 强 ，密 度 小 ，只 有 4 量 轻 ，退 磁 曲 线 接 近 于 直 线 ，回复线基本上与退磁曲线的直线部分重合，可以不需要象铝镍永磁体那样进行稳磁处理，因而在电机中应用最广泛。 它 的 主 要 缺 点 ：剩 磁 密 度 不 高 ， 为 大 磁 能 积 ：（ m a x 仅为 0KJ/氧体永磁材料硬而脆，且不能进行电加工，仅能切片和进行少量的磨削 加工。 3、 稀 土 永 磁 材 料 ： 它 是 高 剩 磁 ， 高 矫 顽 力 ， 高 磁 能 积 的 永 磁 材料，分稀土钴永磁材料和铁硼永磁材料， 其缺点：目前的价格还比较昂贵，致使电机的造价较高。 三、电机永磁材料的选择： 一种小功率的直流电机，通过它的电流很小，因此产生退磁磁场强度较小；再次，它的结构简单，只需一对磁极，这对永磁体的加工工艺要求不高；最后考虑到它的成本因素，廉价的铁氧体永磁材料作为它的磁力源是最佳的选择。 四、永磁体的形状： 在径向磁路的电机中，典型磁路下如图所示：图 2 （ a） 称 为 瓦 片 形 ，（ b）成为环形永磁铁氧体。 这两种永磁磁路结构没有与原则上的区别，从产生主磁场的角度来 看 ，没 有 多 大 差 别 。环 形 永 磁 体 ，只 是 极 间 的 一 部 分 永 磁 体 不 起 什么 作 用 ，即 材 料 利 用 情 况 稍 差 。而 且 受 到 外 形 电 机 结 构 的 要 求 的 约 束 。所以要选择瓦形永磁体。 第二节 电 枢 冲 片 设 计 一、槽数 （ Z） : 一般根据电枢直径 Da(大小选取 Z，并 且 通 常 按 奇 数 槽 选 择 ，因 为 奇 数 槽 能 减 少 由 电 枢 齿 产 生 的 主 磁 通 脉 动 ， 有 利 于 减 少 定 位 力矩 。对 于 小 功 率 永 磁 直 流 电 动 机 ，其 槽 数 一 般 为 三 至 十 几 槽 ，但 亦 有二十几槽的。 槽数的选择一般从以下几个方面考虑： 1、 当 元 件 总 数 一 定 时 ， 选 择 较 多 槽 数 ， 可 以 减 少 每 槽 元 件 数 ，从而降低槽中各换向元件的电抗电动势，有利于换向，同时槽数增多后 ，绕 组 接 触 铁 芯 面 积 增 加 ，有 利 于 散 热 ，但 槽 数 增 多 后 ，槽 绝 缘 也相 应 增 加 ，使 槽 面 积 的 利 用 率 降 低 ，而 且 电 机 的 制 造 成 本 也 会 有 所 增加。 2、槽 数 过 多 则 电 枢 齿 距 过 小 ，齿 根 容 易 损 坏 。齿 距 通 常 限 制 为 ： 当 当 0 ， .5 Z 取 Z = 3。 二、电枢槽形 一般选择梨形槽，半梨形槽或斜肩圆底槽，平行齿的槽形结构这里选择最常用的梨形槽。结构如图 2示： 图 2、材料选择： 在电机运行的时候，会产生涡流，所以材料必须有导电性能较差，同时为了增加线圈内的磁密，其导磁能力必须要好，这样才能提高电机的性能，在现在的电机转子材料中硅钢片是最为广泛应用的。 第三节 电 枢 绕 组 一、绕组形式： 1、 定 义 ： 组 成 绕 组 的 基 本 单 元 称 为 元 件 ， 一 个 元 件 由 两 条 元 件边和端接线组成。 2、绕组的主要形式： a、 单 叠 绕 组 ， 所 有 的 相 邻 元 件 依 次 串 联 （ 即 后 一 元 件 的 直 端 与前一元件的尾端相连，同时每个元件的出线端依次连接到相邻的换向片上，最后形成一个闭合回路如图 2a）。 b、 单 波 绕 组 ， 把 相 隔 约 为 一 对 极 距 饿 同 极 性 磁 极 下 对 应 位 置 的所有元件串联起来，直到沿电枢和换向器绕过一周之后，恰好回到出发 换 向 片 上 ，然 后 从 此 换 向 片 出 发 ，继 续 绕 连 ，直 到 把 全 部 元 件 连 完 ，最后回到其始的换 向片，构成一个闭和电路为止如图 2b）。 单波绕组单叠绕组图 2一对电极的小功率直流电机，因此采用单叠绕组（绕组并联支路： a=p=2。 在多极的小功率直流电机中，一般采用单波绕组。换向 一、电流换向过程 : 图 2电刷宽度等于换向片宽度 向 器 从 右 向 左 运 动 。当 电 刷 与换向片 1 接 触 时（ 图 2元 件 1 属 于 右 边 一 条 支 路 ，元 件 中 电 流的 方 向 为 从 右 元 件 边 流 向 左 元 件 边 ， 定为 +着电枢的旋转，电刷将与换向片 1， 2，同时接触（图 2 此 时 元 件 1 被电刷短路，元件就进入换向过程；接下去，电刷与换向片 2 接 触 （ 图 2 元件就进入左边一条支路，换向结束，元件中的电流反向，变为 第四节 电 刷 及 其 选 用 电枢电流全部经过电刷而达到电枢绕组。换向过程是通过电刷与不同换向片间的换接来实现的。而换向过程的好坏，对电机的一系列性能以及电机的可靠运转都有密切的关系。因此，恰当地选用电刷，包括它的材料和尺寸，是很重要的事情。常用电刷的性能： 。它 是 在 天 然 石 墨 中 加 如 沥 青 、煤 焦 油 等 粘 合 剂 混 合压 制 而 成 ，质 地 较 软 ，但 未 经 石 墨 化（ 高 温 加 热 ）是 含 杂 质 较 多 ，易损坏换向器。这种电刷适用与换向条件正常，负载均匀的电机上。 石 墨 电 刷 。由 石 墨 焦 碳 、碳 黑 等 作 原 料 ，经 高 温（ 2500以 上 ）处 理 所 制 成 。具 有 良 好 的 耐 磨 性 易 于 加 工 ，适 用 于 广 泛 的 场 合 ，包括换向条件困难的电机。 石 墨 电 刷 。有 铜 及 少 量 的 锡 、铅 等 金 属 粉 末 渗 入 石 墨 制 成 。具有良好的导电性，电刷与换向器的接触压降小，适用于低压的电机。 磁 直 流 电 动 机 的 额 定 工 作 电 压 是 3V。 属 低 压 电 机 ， 要 尽可能的减少其压降，因此要选择导电性能较好的金属石墨电刷即锡青铜电刷。 第五节 电 机 的 主 要 参 数 的 计 算 一、主要尺寸 1、 选 铁 氧 体 m ， 2、额定效率： 70 3、 计 算 功 率 ： 假 定 电 枢 等 效 电 阻 上 的 损 耗 占 总 耗 的 三 分 之 二 ； 估 算电磁功率的值： （ W） 瓦形永磁体小电动机中，极弧系数初取： i 、气隙磁密： r T） 取线负荷： A 17A/ 取长径比： 、电枢直径：由公式得： 31n 式中， i 计算极弧系数； 电枢绕组擦长径比； 额定转速； A 电磁负荷； 3 8172 3 2 0 取 D 5、计算长度： D （ 取 二、永磁体尺寸 图 2、气隙： g 取 g 、永磁体厚度： 10g 、永磁体内径： D+2g 2 4、永磁体外径： 2 其中 瓦片磁环的厚度，即极高；要求： 保 证 在 要 求 的 任 何 运 行 状 态 下 不 会 形 成 永 久 性退磁。 5、瓦形永磁体极弧张角 ,取： 6、永磁体轴向长度：取它比转子铁芯长一些，每端长出： lm=l+2 2 三，电枢铁芯 电枢铁芯用 的硅钢冲片叠成，对其要求： 部 和轭部的磁密不超过 图 2、槽数： Z 3； 2、齿距： t 3 （ 3、齿宽： 中， Kf e 铁心叠片系数，对应于 钢片厚度时，可以取 Bm a x 最大齿视在磁密，可以取 Bm a x t 齿距， 工艺角度考虑，齿宽应不小于 )15001300( 0263 （ 取 、冲片内径： 、轭高： 其中， Bj m a x 最大轭磁密，可以取 Bj m a x 0 01 3 0 02 2 3 2 ）（ 取 0145 cm 221 fi （）（ 6、槽面积： As ）（ 2234 2 ）（ 四，电枢绕组 1、每极磁通：2 2 （ E 321 33 V） 2、预计导体数： 565 3、每槽导体数： 1893/1 取 00 4、导体截面积： 其中， 额定电流时的电流密度，通常取 48（ A/ a 支路数。 、线径： 4 （ （ 6、槽满率： 0.3 A/ 五、磁路计算 1、齿 距 ： 3 、相对气隙： 3、槽 口 宽： 3.0、相对槽口宽：* 、相对齿顶宽： 779 * st 磁体等效厚度：hD 1 7、永磁体相对厚度：* （ 8、气隙系数： *1*1)*2/*121 n (21 9、等效气隙 ： 10、隙磁压降： 11、齿 顶 高 ： 11.0 12、计算齿顶高： 3、齿磁密： （ T） 14、齿磁场强度： f(f(15、齿磁压降： 16、转子轭高： )(21 =17、转子轭磁密： 6 （ T） 18、转子轭场强： )(19、转子轭磁路长：6)( ji 20、轭 磁 压 降 ：21、定子机壳厚度： )(05.0 22、机 壳 长 度 ： )(1.3 23、机 壳 磁 密 ：kk (T) 24、机 壳 场 强 ： )(25、机壳磁压降 ： （ 6、外磁路总磁压降： (W) 1500 3000 4500 6000 10- 4(T) 600 1200 1800 2401 10- 4(T) 3609 7218 10827 14436 10- 4(T) 3222 6444 9666 12888 10- 4(T) 3485 6969 10454 13938 10- 4(T) 609 218 ) ) j(A/k(A/t(A/g(A) t(A) j(A) k(A) F (A) 2、电枢绕组及参数 1、平均半匝长： 1.2、线圈电阻： 10021 （ ） 3、电枢绕组电阻： R 电枢绕组（ 15 电枢绕组（ 30 7163.24、电枢绕组铜重： 22 22 （ g） 5、电 势 系 数 ： 81 V/、额定转速的电势： 2 0 8 2 0 0 、转矩系数： 七、损耗计算及电磁性能数据 1、工作点齿磁密： TB t 2、齿铁重： g） 3、旋转频率： Nn 4、轭磁密： )(4 22 Df e K f e ）（ 22 g） 5、 铁 损 耗 ：（ / 5 0=g） 0 10)10000(2)10000()50( 0000 （）（）（=) 6、电刷压力： )(5 7、电刷与换向器的摩擦系数取： 8、换向器直径： 4.0、换向器线速度： 60 102 Nc 60 104 6 0 m/s 10、电刷与换向器摩擦损耗： （ W） 11、转子重量： )(1.1 (g) 12、轴承内径： d 3、轴承长度： l 4、轴颈线速度： 60 10211 ）（ m / 1 0 15、粘度（ 30 1 ）（ (Kg.s/16、轴 承 压 力： 1131 210r （ 17、轴承摩擦损耗： 41( f ）（ （ W） 18、铁损与机械损耗和： 0 0 6 6 9 （ W） 19、空 载 转 矩 ： 7 g/0、 空载电流： f （ 21、额定电流： （ 22、额定转速： 4 8 0 0 1 6 9 4838 (r/23、输出 功率： W） 24、电机效率： %67%1002 4 9 3 25、电流密度：24 A/ 26、线 负 荷 ： =、堵 转电流： 1 0 6 ) 28、堵转转矩： )(050 )29、空载转速：n=6000 r/、电机的机械特性计算： 1. 电磁转矩 T： T = T f +2. 转速 n： n =n 0 - C n T L 3. 电流 I m :4. 输出功率 P 2 : 52 5. 输入功率 P 1 :16. 效率 : 12计算结果如表 2 - 2： T L (g c m ) 0 4 8 12 16 24 n ( r / m i n ) 6 0 0 0 5 5 1 6 5 0 3 1 4 5 4 6 4 0 6 2 3 0 9 3 I m ( A ) 0 . 0 3 5 3 6 0 . 1 2 1 0 . 2 0 7 0 . 2 9 2 0 . 3 7 8 0 . 5 4 9 P 2 ( W ) 0 0 . 2 2 6 7 0 . 4 1 3 1 0 . 5 6 0 4 0 . 6 6 6 0 . 7 6 2 P 1 ( W ) 0 . 1 0 6 0 . 6 3 6 0 . 6 2 1 0 . 8 7 6 1 . 1 3 4 1 . 6 4 7 0 0 . 6 2 0 . 6 7 0 . 6 4 0 . 5 8 0 . 4 6 表 2、最大效率及其工作点计算： 1、最大效率： 20m a x )1( 上式清楚地表明，电动机的最大效率，仅仅取决于空载时电枢绕组压降的相对值。在端电压一定的情况下，取决于空载电流的电枢电阻，前者则由机械摩擦转距决定，已经做好的电机， 不能改 变 ，上 式 表 明 它 的 效 率 与 端 电 压 有 关 。提 高 电 压 ，对 应 于 较 高 的 转速 时 ，效 率 提 高 ，反 之 降 低 电 压 ，对 应 于 较 低 的 转 速 运 转 时 ，效 率 降低。 21( a 2) 2、相应的转速： )1()( 5100 (r/3、相应电流： A） 4、相应负载转距： )11(0 L g 图 2三章 其 它 零 件 的 设 计 1、机壳尺寸的设计： 机壳是支承电机的主要零件，而且电机的磁力线通过机壳闭合；因此对它的材料要求： （ 1）有足够的强度， （ 2）较高的磁导率， （ 3）良好的耐腐性。 同时考虑到整个机壳主要工艺是拉深，所以选择 10 钢板 ，主 要 特 性 ：抗 拉 强 度 2/440300 ，伸 长 率 %2910 ，适 用 于制作各种冷冲模冲压件拉延性很高的冷冲零件，如外壳、盒、盖等。 为了提高其防腐在机壳表面进行全光亮渡锌处理，钢渡锌属于阳极渡覆 ， 在 一 般 大 气 条 件 下 ， 涂 覆 层 具 有 良 好 的 保 护 性 能 。 使 用 温 度 +250。 根据磁石，电枢等的尺寸确定机壳的的尺寸下如图 3 3中机壳后端到冲弯长度 根据永磁体在电机的位置确定的一个定位尺寸，要保证电枢绕在永磁体径向的中央；在机壳安装轴承处用翻孔工艺要保证其与机壳外部的同轴度。 2、 换向胶芯的设计 ： 换向胶芯是安装换向片的零部件，由于电机在换向的时候电刷和换向片间有短时间的短路会产生较大的电流，使得换向片温度升高，甚至可能产生火花，因此对换向胶芯的材料有如下要求： （ 1）要有良好的绝缘性， （ 3）要有一定的刚度， （ 4）能耐高温。 根 据 上 述 要 求 ：选 择 尼 龙 材 料 ，其 具 有 较 高 的 强 度 和 冲 韧 度 ，耐磨耗、耐疲劳、耐油等特征。在尼龙材料中，尼龙 66 的强度最好，而且尼龙在高湿度条件下也具有较好的绝缘性能。其结构如图 3 图 3、 端子的设计 电机的电源通过端子把电能送给电刷，因此对它的要求要有良好的导电性，所以采用导电优良的 料，厚度为 时为了防 止 腐 蚀 ，影 响 其 与 其 他 零 件 的 电 气 性 能 ，要 对 其 进 行 渡 镍 处 理 。其结构如图 3 图 3、 后盖及胶盖的设计 胶盖和后盖主要用于安装电机电刷和接线端子，后盖还用于安装一 个 轴 承 。装 配 中 要 保 证 电 刷 的 位 置 ，同 时 还 要 保 证 端 子 和 电 刷 的 电气 接 触 良 好 。 考 虑 到 这 些 因 素 ， (1)安 装 电 刷 和 端 子 的 胶 盖 选 用 工 程塑料中的 料 ，其 使 用 在 温 度 范 围 具有良好的抗冲击强度、表面硬 度 、表 面 光 泽 度 、尺 寸 稳 定 、耐 化 学 药 品 性 和 电 绝 缘 性 ，使 用 温 度范围为 100。其结构如图 3 图 3中，两定位顶杆尺寸（ 根据电刷相对于换向器的位置关系确定的，它要保证电机在运行的过程中电刷与换向片的接触良好，同时要保证电刷不会和其它的零件发生干涉。使得电机正常运转。 (2)电 机 的 后 盖 主 要 用 于 支 承 一 轴 承 和 胶 盖 ， 对 它 的 材 料 性 能 和机
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