课程设计说明书-单相串激电动机原理与设计

1、课程设计说明莘f论丈丿单相率激电动机原理与设计课程名秫：电机设计及cad院系:：电乞工程系：班级：0706112 班设计者：学号：1070610714指导敦师：设计时间：2011.02.282011.03.11设计題哈尔滨工业大学教务处哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：赵亮院（系）：电气工程系专 业：电气工程及其自动化专业班 号：0706112任务起至日期：2011年2月28日 至 2011年3月11 口课程设计题目：单相串激电动机原理与设计已知技术参数和设计要求:1、额定功率：pn =90w2、额定交流电压：un=220v3、电源频率：fi =50 hz4、额定转速：/? v = 15000

2、 rpm5、额定效率：rn =50%6、额定功率因数：cos(pn =0.94工作量：1、设计计算电机电磁参数、结构尺寸2、绘制电机总体结构装配图电机定、转子冲片图电机绕组展开图工作计划安排：第一周：电机电磁和结构设计：电机有关参数的预算。电机参数调整，包括编程对数据选择和验算。第二周：绘制电机的定子冲片设计图、转子冲片设计图、绕组展开图;绘制总装配图，对电机设计整体总结报告。同组设计者及分工：同组设计者：王旭先是独立计算有关数据，再相互参照研究。 对设计过程中重点部分集中进行讨论。指导教师签字教研室主任意见：年月日教研室主任签字年月日一.单相串励电动机中有关数据的设计和运算电机主要参数pn=

3、90wun = 220v f = 50hz nn = 15000中加mn =5732g cm 小=50% cos(pn = 0.941. 额定功率2. 额定交流电压3. 电源频率4. 转子转速5. 额定转矩6. 额定效率7. 额定功率因数8. 工作状态电机主要尺寸9.计算功率p. = e =p- 1 + 0,5 x90-135wn 2x0.510 负载吋电枢电流/,=3-90- 0.87ijnun cos(pn0.5x220x0.9411 负载时电枢电势e=p = 35w = la 0.87a155 v12 极对数p = 13 极弧系数a = 0.6614 预取线负荷a =88vr/cm15预

4、取气隙磁感应强度= 0.35t16 电机常数c=6x©xl0、74x103g = 1.618电枢外径17 电枢长径比取 d =29厶19 铁芯计算长度l = f 2i6x29 = 46.4取 l = 4620 电枢周边速度va <35m s'满足速度条件21 极距t =泌="4><29 = 45.533呦22 计算极弧长度b() = a t = 30.06523 电枢铁芯磁化频率6024 气隙长度=0.01=0.29/25 定了外径£> = 2 d2 = 58/77/77取 d = 90mm26定了内径久=2+25 = 29.58m

5、m27 转子外径£>22 = 0.21 d2 = 6. nvn电枢及换向2&电枢绕组型式：采用单叠绕组29 负载时每极有效磁通q=b§ b() lx io-2 =4.84xlowz?30.导体数60mex10*p nn久= 181331电枢槽数z = 1132 换向片数33 电枢绕组元件匝数34 电枢导体数最终值k = 3z = 33% = 28na=2kwc = 1 肌35 气隙磁感应强度最终值60/2 ap 5 s lfe na= 0.343t36 每极有效磁通最终值仗一紡=1.954 < 3%可通过37电枢线负荷终值4 =- = 8.8282 兀

6、d2mm38. 电枢每槽导体数s =验=168z39. 电枢绕组的元件节距及换向器节距»兰“61 2py2=y- = 5y = l厶=140 电枢绕组电流密度预取值厶严12二mm41 导线截面及直径ga = 0.036"刃 $2打根据导线标准，取导线qz-1导线截面积ga = 0.0346/w?2铜线直径cla =0.210/72/77带绝缘导线外径dau =0.2侖伤42 电枢绕组内最终电流密度j咼a= 12.5789mnv43电枢槽与齿的计算齿距匚=716 - 8.282/7im- z齿磁密3,2 =l6tk fe b“齿宽b门=8=1.91 mm心色2槽口宽b（）2

7、= 2.6/“ = 0.624/777/7槽口高人）2= ° 5 5 0亍 0 .引4kfe = 0.93其中铁芯迭压系数槽上圆直径辘磁密轨高槽高槽下圆直径dl2 =心-2如）-zbj = 4804mm3/2=1 方kj2z + 7t=3.568mz?hl2 = 0 . §dd 2p 够）亍 7 ./h/8”x2=2.532mm槽上下圆中心距 hs2 =人2-九左-（）.5（心2+dx2）= 3871mm图1 转子冲片44 电枢槽截面积$2 =彳（d；2 + 2） + 与 （+ x 2 ） = 25.775/w45 槽满率fs = s 71 叱=29.486% < 3

8、3% 满足条件 54s246 根导体平均长度la = lfe +1.2£>2 = 80.8mm47 热态电枢绕组电阻热态电阻率 p= l22n 厶“ x0 1 =5.351x10 6q mm 5700x4xg“ra = nt p = 23.092q4&满载情况下电枢绕组内电压降= ia ra = 20.099v49 换向器直径及周边速度dk = 0.8d2 = 23.2 mm匕=兀9 =1&221 巴k 60s50 换向片距t.-兀以-2.209mmk k2mm<t <5mm符合要求51 电刷参数选用电刷牌号为d232摩擦系数“ =0.2每对电刷电压

9、降 = 2 . b电流密度允许值儿=12二 mm单位压力片=300斗mm最大周边速度ko =40-s52.电刷的电流密度js =几二12二 mm53 电刷的截面积及其尺寸sh= a xio2 =pjs:7.253mm2电刷宽度bs=1 .&二4.临取b = 4mm电刷长度as=乂 = 1 . 8 1/?3 z 优取比=2mm54换向器轴向有效长度s = 1 jas = 3.4/77/72换向器轴向总长lk = la -f4 cla =4.2 4n55 换向的检验换向区域宽度换向宽度允许值仪 ° =0.8（r-z） = 12.39 mm电枢元件漏磁通单位磁导2 = 0.62a/

10、2+ 0.92 log （些3.211山2 + x2 si % ）电枢短路元件内电抗电势弓=2叱2九厶陀匕xl() 6v-5=1.663va-m电枢反应电势=0.8 型x 1 ct?写=2.169v r - bnr合成电势勺=弓+ % = 3.83 iv < 4.5v满足要求一个元件中产生的变压器电势j =4.44/ w.(pa =2.95iv<(6-8)v满足要求磁路系统及磁路计算56 磁极尺寸轴向长度厶=厶=46.()加?7极芯高度hfi =0.3d2 = 371 mm极靴厚度b = 0.06a = l74mm极芯磁密btl =0.8t极芯截面积» =1 .隹=65

11、2 .加由极芯宽btl = = 15.26/nmkye厶57 机座尺寸机座辘磁密bj严l3tt机座辘截面积s卄=1.1上j = 190.602m" 72bjs机座厚/?.=-=4.455/22/777 k&厶取惊=5mm58 气隙磁势气隙系数k(s=心+叱)=1059 gbg +105()气隙磁势你=1.6心 昱-xlo_, a = 168.7024g mm59 电枢齿磁势电枢冲片的选用d42-0.35电枢齿磁场强度由相应的磁化曲线得到，以下同电枢齿磁场强度ahp=70cm电枢齿磁势fj2 = 2hl2 /zz2 =110.344a60 电枢辘磁势电枢辘磁场强度比2=1 3

12、上一cm电枢辘长龙(£>2 2ht2 hj2)l.='7 7=1587加力丿22p电枢轨磁势fj2=hj2 l/2 = 20.35a61 极芯磁势极芯磁场强度极芯磁势62 极轨磁势极轨磁场强度极轨长极轨磁势63 每对极磁势64 每极匝数h八=0.93cmft =2htl htl =1.618aa=10.1 cm兀= i 8.258m2p hfj = hj厶川=119.441a巧=1.09（你+厲+耳+巧2 + 7）458.296a（匝）65 定转子绕组匝比0.35 < kk < 0.45满足要求66 导线截面与直径电流密度初值截面初值取导线规格为qz-1铜导

13、线直径带绝缘导线直径导线截面积ji13_a_mm2gi = = 0.061 mm2 jidi = 0.29 mmdg = 0.33 加力g =0.066lmnr磁滞绕组窗口面积5 =蛍血=24.404mm20.83定子拥有的有效窗口面积s j = 0.12 x 彳(p 2 如(p 2 + 2bj = 500.176mm267 电流密度终值ja丄= 13.168- q、mnt68热态电阻235.15和线圈平均匝长lh= 2厶 +1.35 9_2/7+1.12£> l° 57乞p热态电阻斤=1.22 x 10一9 mm "耐 ° = 28.325g15

14、700彳69 激磁电阻电压降a(/1 =i(l r= 24.654v70 电动机电阻电压降at/ =+ aq + at/s. = 47.254v71 漏抗电压电枢漏抗压降3.2a za cm激磁漏抗圧降uh =4.442) %=3.137v漏抗压降u0=u(uh=6.27w72 主磁通脉振在激磁绕组中的自感电势5 =4.44/； 2 pw(pa = 39.209v73 交轴电枢反应磁通的脉振在电枢绕组中的自感电势74 端电压有功部分端电压无功部分端电压=a(/ + e = 202.354v勺=73.32端电压u 二 ju；+u： =215.227罟心7%<3%满足要求75 功率因数cos

15、0 =u= 0.94cos%.-cos律d o?绝对值小于1%cos0且cos00.94 满足要求76. 铁重机座重gz1 = 22x 103 -(z)2 + 2/2d + hj) h.x lfe = 0.26kg磁极重g” =7.8x103卑x2p» ha 休 lfe = 0.089m电枢辘重 gj2 =5.5x10?竺(q-2j lfe = 0.044trf电枢齿重 gp = 7.8 x 103 z| htlfe = 0.059kg m77. 机座、磁极及电枢中的磁滞和涡流损耗单位铁耗系数2©2fe3(100hz 丿uoohz1.5+ 2.5pjoo/zy+ 2.5/?(100hz 丿f joohz 丿+ 3/?、2wkgkg1100hz 丿 kg1.975 兰kggj、= 0.964wg“ =012w1gj2 = 2.73w机座中铁耗磁极中铁耗电枢辘中铁耗电枢齿铁耗78 铜损电枢绕组铜损激磁绕组铜损pa = i； ra=ha95wph