直流电机设计程序

1、 直流电机设计程序3.1 主要指标1. 额定电压2. 额定功率3. 额定转速4. 额定效率3.2 主要尺寸的确定5. 结构型式的选择6. 永磁材料的选择 选用烧结钕铁硼 7. 极弧系数8. 电负荷9. 长径比10. 计算功率11. 电枢直径12. 极数 p=413. 极距14. 电枢长度 15. 气隙 =0.06cm 16. 电枢计算长度3.3 绕组设计17. 绕组形式选用单叠绕组18. 绕组并联支路对数a=p=419. 槽数20. 槽距21. 预计气隙磁通22. 电枢电动势23. 预计导体总数24. 每槽导体数25. 每槽元件匝数 式中每槽元件数u=226. 实际每槽导体数27. 实际导体总

2、数28. 额定电枢电流29. 实际电负荷30. 预计电流密度j2=5.6 A/mm231. 预计导线截面积32. 导线规格导线裸线线径dI =1.04cm 导线绝缘后线径 d =1.17cm 33. 实际导线截面积 式中 并绕根数 Nt=134. 实际电枢电流密度35. 实际热负荷36. 绕组平均半匝长度 其中 端部系数 Ke=0.837. 电枢绕组电阻Ra20(20=0.1785×10-3 .mm2/cm)Ra75(20=0.217×10-3 .mm2/cm)3.4 转子冲片的设计38. 槽形的选择 选用梨形槽39. 槽口宽 b02= 0.20 cm40. 槽口高 h02

3、=0.1 0cm41. 齿宽 式中 KFe 电枢冲片叠压系数 KFe=0.93 这里取Bt2=1.67T42. 轭高43. 槽高 其中 Di2 电枢内径Di2 =10 cm44. 槽上部半径45. 槽下部半径 r22 = 0.15 cm 46. 槽上下圆心距 47. 槽净面积 式中 ci为槽绝缘厚度, 取ci=0.025 cm 48. 槽满率3.5 永磁体及机壳尺寸的确定49. 永磁体厚度 hM=0.3cm 50. 永磁体的轴向长度 LM=La=10.5cm 51. 永磁体的内径 52. 永磁体的外径 53. 机壳长度 Lj=(23)La=(23)10.5=(2131.5) 取 Lj=28 c

4、m 54. 机壳厚度 其中 Bj-初选机座轭磁密 Bj=1.6T -漏磁系数 =1.2 55. 机壳外径3.6 磁路计算 56. 气隙系数 57. 气隙磁密 58. 每对极气隙磁位差 59. 电枢齿磁密 60. 电枢齿磁场强度 查磁化曲线可得 H t2=76.6A/cm 61. 电枢齿磁位差 62. 电枢轭磁密 63. 电枢轭磁场强度 查磁化曲线可得 Hj2=1.79A 64. 电枢轭磁位差 式中 Lj2-电枢轭部磁路平均计算长度 65. 定子轭磁密 66. 定子轭磁场强度 查磁化曲线可得 Hj1=55.9A/cm 67. 定子轭磁位 式中 Lj1-定子轭部磁路平均计算长度 68. 外磁路总磁

5、位差 69. 空载特性计算表 (Wb) 0.00200 0.002100.002150.002200.002300.00235B=266.4 (T) 0.53280.559440.572760.58610.6130.626F=1036.8 B(A)552.41580.03593.84607.65635.31649.04Bt2=2.785 B (T)1.481.561.601.631.711.74 Ht2 (A/cm)25.041.352.962.192105 Ft2=2.4Ht2 (A)6099.12126.96149.04220.8252Bj2=231.7(T)0.4630.4870.498

6、0.510.530.54 Hj2 (A/cm)1.581.651.701.751.831.87Fj2=4.61 Hj2(A)7.287.617.848.078.448.62Bj1=714.29(T) 1.431.51.541.571.641.68 Hj1 (A/cm)19.8 28364465.380.4 Fj1=6.29 Hj1 (A)124.54176.12226.44276.76410.74505.72F=F+Ft2 +Fj2+Fj1(A)744.23862.88955.081041.521275.291415.38m=1.2(Wb)0.00240.002520.002580.00264

7、0.002760.002823.7 负载工作点70. 气隙主磁导71. 磁导基值72. 主磁导标么值73. 外磁路总磁导 式中 0=1.274. 直轴电枢去磁磁动势式中 b-电刷相对几何中性线逆旋转方向的偏移距, 这里b=0 bs-装配偏差, bs=0.02575. 永磁体负载工作点 式中 fa-电枢反应去磁磁动时标么值 76. 实际气隙磁通 与预估值=2.25×10-3Wb很接近3.8 换向计算 77. 电刷尺寸 电刷长 Lb=0.8cm 电刷宽 bb=0.55cm 电刷对数 pb=4 78. 电刷面积 Ab=Lbbb=0.8×0.55=0.44cm2 79. 每杆电刷数

8、 Nb=1 80. 电刷电流密度 81. 换向器长度 L=2.0cm 82. 一对电刷接触压降 Ub=0.5V 83. 换向器直径 Dk=(0.50.9)Da=(0.50.9)10.5=(5.259.45)cm 84. 换向器圆周速度 85. 换向器片距 86. 换向元件电抗 式中 s-槽部比漏磁导 e -绕组端部比漏磁导 取 e=0.8 t-齿顶比漏磁导87. 换向元件交轴电枢反应电动势 式中88. 换向元件中合成电动势 89. 换向取宽度式中 y1-以换向片数片计的绕组后节距90. 换向区宽度检查3.9 工作特性91. 电枢绕组铜耗 92. 电枢接触电阻损耗93. 电枢铁损耗 式中 工艺系

9、数 k=2 p10/50-铁耗系数,可查手册得p10/50=2.1电枢磁场交变频率 f=pnw/60=30电枢齿质量 电枢轭质量94. 电刷对换向器的摩擦损耗 式中 ps-电刷单位面积压取 ps=2 N/cm2 -摩擦系数 =0.295. 轴承摩擦和电枢对空气摩擦损耗96. 总机械损耗97. 总损耗p=pCua+pbm+pFe+pfw=113.3+18.7+22.6+31.32=192.92W98. 输入功率 P1=PN+p=700+192.92=892.92W99. 效率100. 电流校核101. 实际感应电动势102. 满载实际转速103. 起动电流104. 起动电流倍数105. 起动转矩

10、106. 起动转矩倍数107. 工作特性曲线计算 I/IN 0.2 0.5 0.8 1.0 1.2 1.3 I (A) 7.48 17.8 29.92 37.4 44.88 48.62 IRa75 (V) 0.61 1.51 2.42 3.03 3.64 3.94Ea=U-U-IRa75(V) 22.89 21.99 21.08 20.47 19.86 19.56 (×10-3Wb) 2.32 2.32 2.32 2.32 2.32 2.32 n=60aEa/pN (r/min) 658 632 606 596 571 562 pCua=I2Ra75 (W) 4.53 28.32 7

11、2.51 113.30 163.15 191.48 pb=IUb (W) 3.74 9.35 14.96 18.7 22.44 24.31 pFe (W) 22.6 22.6 22.6 22.6 22.6 22.6pfw=pfw(n/nN) (W) 34.35 32.99 31.63 31.11 29.81 29.34 p (W) 65.22 93.26 141.7185.71 238 267.73 P1=UNI 179.52 448.8 718.08 897.6 1077.1 1166.9 P2=P1-p 114.2 355.54 576.38 711.89 839.12 899.15=10

12、0(P2/P)(%) 63.67 79.22 80.27 79.3 77.90 77.06T=9.549(P2/n)(N.m) 1.66 5.37 9.08 11.4 14.02 15.28 方案的对比 名称符号单位 一 二 三 四1.额定电压 UN V2.额定功率 PN W3.额定转速 nNr/min4.额定效率N %5.结构型式的选择瓦片型瓦片型瓦片型瓦片型6.预计气隙磁密 B T7.极弧系数 AI 8.电负荷 A A/cm9.长径比 10.计算功率 p W11.电枢直径 Da cm12.电枢长度 La cm13.极数 p14.极距 cm15.气隙 cm16.电枢计算长度 Lef cm17.绕组型式 单叠 单叠 单叠 单叠18.并联支路对数19.槽数20.槽距 T2 cm21.预计气隙磁通 Wb22.电枢电