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cmD L a a 5.10157.0=⨯==λWP p N N N 76678.0378.021321'=⨯⨯+=+=ηηcmD cmn B A p D a N i a 151.157.06006.0906.0766101.6'''101.63333==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=取λαδcmp D 89.5421514.32=⨯⨯==πτ15. 气隙 δ=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=4 19. 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cmL L a ef 62.1006.025.102=⨯+=+=δ451533=⨯==a D Q cmQ D t a 05.1451514.32=⨯==πwb B L ef i 3441025.2106.062.1089.56.010''-⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯=ΦδταδV U E N N a 48.20378.021321=⨯+=+=η9106001025.2448.20460'60'3=⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=-N a n p aE N δ2.2045910''===Q N N s 505.5222.202''==⨯==s s W u N W 取205222=⨯⨯==s s uW N27. 实际导体总数28. 额定电枢电流29. 实际电负荷30. 预计电流密度 j’2=5.6 A/mm 231. 预计导线截面积32. 导线规格导线裸线线径 d I =1.04c m 导线绝缘后线径 d =1.17cm33. 实际导线截面积式中 并绕根数 N t =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 K e =0.837. 电枢绕组电阻R a20(ρ20=0.1785×10-3 Ω.mm 2/cm )9002045=⨯==s QN N 22835.06.5424.37'2'mm aj I A N Cua =⨯⨯==cmA aD NI A a N /3.8915414.324.379002=⨯⨯⨯⨯==π22414.3248491.004.11mm d N A it Cua =⨯⨯==π22/51.58491.0424.372mm A aA I j Cua N =⨯⨯==).,/(49251.53.89222mm cm A Aj =⨯=cmD K L L a e a av 5.22158.05.10=⨯+=+=24a A NL R Cua ava ρ=AU P I N N N N 4.3778.024700=⨯==ηR a75(ρ20=0.217×10-3 Ω.mm 2/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 b 02= 0.20 cm 40. 槽口高 h 02=0.1 0cm41. 齿宽式中 K Fe ——电枢冲片叠压系数 K Fe =0.93 这里取B t2=1.67T 42. 轭高43. 槽高 其中 D i2 —— 电枢内径D i2 =10 cm 44. 槽上部半径45. 槽下部半径 r 22 = 0.15 cm 46. 槽上下圆心距47. 槽净面积cmL B K L t B b at e F ef t 41.05.1067.193.062.1005.16.0'222=⨯⨯⨯⨯==δcm L B K h a j Fe j 96.0105.102.193.021025.2102'43422=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯Φ=-δcmh D D h j i a t 54.1)85.029.1015(5.0)2(22212=⨯--=--=cmt D h t b t D r a t a 29.0)05.115(21.005.12)41.005.1(15)(22)(20222221=+⨯⨯--=+--=cmr r h h h t 0.115.029.01.020.1222102222=---=---=Ω=⨯⨯⨯⨯⨯=-067.048491.045.22900101785.02320a R Ω=⨯⨯⨯⨯⨯=-081.048491.045.2290010217.02375a R式中 c i 为槽绝缘厚度, 取c i =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 h M =0.3cm50. 永磁体的轴向长度 L M =L a =10.5cm 51. 永磁体的内径52. 永磁体的外径53. 机壳长度 L j =(2~3)L a =(2~3)10.5=(21~31.5)取 L j =28 cm 54. 机壳厚度其中 B j ’----------初选机座轭磁密 B j ’=1.6Tσ-------漏磁系数 σ=1.2 55. 机壳外径3.6 磁路计算56. 气隙系数222222221222122222221557.0]0.12)15.029.0(14.3[025.0)15.029.0(0.1)15.029.0(214.3]2)([)()(2cm h r r c r r h r r A i s =⨯++-+++=++-+++=ππ%2.49557.017.120122=⨯⨯==s s t f A d N N s cm D D a Mi 12.1506.02152=⨯+=+=δcmh D D M Mi Mo 72.153.0212.152=⨯+=+=cmB L B L h j j ef i j 3.06.12826.062.1089.56.02.1'2'=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==δτσαcmh D D j Mo j 32.163.0272.152=⨯+=+=08.12.006.052.005.105.1520220222=+⨯-=+-=b b t t K δδ 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 H j2=1.79A 64. 电枢轭磁位差式中 L j2-----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 H j1=55.9A/cm 67. 定子轭磁位TL B ef i 60.062.1089.56.01025.210'44=⨯⨯⨯=⨯Φ=ταδδTK L b B L t B Fe a t ef t 67.193.05.1041.06.062.1005.1222=⨯⨯⨯⨯==δAB K F 08.622106.006.008.16.1106.144=⨯⨯⨯⨯=⨯=δδδδAH h F t t t 84.1826.7620.122222=⨯⨯==T L h K B a j Fe j 52.05.1021.293.02101025.2210'432142=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯Φ=-δAH L F j j j 25.879.161.4222=⨯==cmph D L j i j 61.442)85.09.10(14.32)(222=⨯+=+=πTL h B jj j 61.1283.02101025.22.1210'4341=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯Φ=-δσAH L F j j j 61.3519.5529.6111=⨯==式中 L j1----定子轭部磁路平均计算长度68. 外磁路总磁位差69. 空载特性计算表cmp h D L j j j 29.642)3.032.16(14.32)(1=⨯-=-=πAF F FF F j j t 78.116561.35125.884.18308.622122=+++=+++=∑δ3.7 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 σ0=σ=1.2 74. 直轴电枢去磁磁动势式中 b β----电刷相对几何中性线逆旋转方向的偏移距, 这里b β=0b s ----装配偏差, b s =0.025 75. 永磁体负载工作点63'1097.103.11441025.2--⨯=⨯=Φ=Λ∑F δδ7551058.8103.027401.380.110)2(---⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯=Λm c m r b h H A B 21.38)3.012.15(5.106.04214.3)(2cm h D L pA m Mi M p m =+⨯⨯⨯=+=απ式中30.21058.81097.176=⨯⨯=ΛΛ=--b δδλ76.230.22.10=⨯==δλσλn 38.2=+=asN adN a F F F 0==A b F adN β38.26.93025.0=⨯==A b F s asN 73.076.21)00089.01(76.21)1('=+-=+-=n a n MNf b λλ27.076.21100089.076.21)1('=++⨯=+-=n a n MNf h λλ式中 f a ’------电枢反应去磁磁动时标么值76. 实际气隙磁通与预估值Φδ’=2.25×10-3Wb 很接近3.8 换向计算77. 电刷尺寸 电刷长 L b =0.8cm电刷宽 b b =0.55cm 电刷对数 p b =478. 电刷面积 A b =L b b b =0.8×0.55=0.44cm 2 79. 每杆电刷数 N b =1 80. 电刷电流密度81. 换向器长度 L=2.0cm82. 一对电刷接触压降 ΔU b =0.5V 83. 换向器直径D k =(0.5~0.9)D a =(0.5~0.9)10.5=(5.25~9.45)cm 84. 换向器圆周速度85. 换向器片距86. 换向元件电抗cmA b L p N I J b b b b N b /25.2155.08.0414.37=⨯⨯⨯==00089.03.207402.11038.22)2(102101'=⨯⨯⨯⨯==--m c a a h H F f σWbA B b mr MN 3441032.2102.11.380.173.010---⨯=⨯⨯⨯=⨯=Φσδsm n D V Nk k /14.360006001014.36000=⨯⨯==πcmK D t Kk 349.0901014.3=⨯==π式中λs -----槽部比漏磁导λe -----绕组端部比漏磁导取 λe =0.8λt ------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V AL V w e a a s r 156.01053.35.103.8971.45210266=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=--∑λ53.312.18.086.1=++=++=∑t e sλλλλ86.12.01.0)15.029.0(666.2062.0)(6262.00202222122=+++=+++=b h r r h s λ5.1025.22)0.1~5.0(2)0.1~5.0(⨯==a av e L L λ12.12.005.114.3lg92.0lg92.0022=⨯==b t t πλVB L V w e aq a a s a 45.010092.05.1071.45210222=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=--Th A B M aq 092.010)3.006.0(289.53.8910410)(22720=⨯+⨯⨯⨯=⨯+=-πδτμ∑=+=+=Ve ee a r606.045.0156.089. 换向取宽度cmt pa y p K Q Kb b k b kr 48.1524.0]441142904590[825.0]2['1'=⨯--⨯++=--++= 式中cm b D D b b k a b 825.055.01015'=⨯==cm t D D t K K a k 524.0349.01015'=⨯==1121=±=εpKy y 1-------以换向片数片计的绕组后节距 90. 换向区宽度检查8.0628.0)6.01(89.548.1)1(<=-=-p kr b ατ3.9 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 工艺系数 k =2p 10/50-----铁耗系数,可查手册得p 10/50=2.1电枢磁场交变频率 f =pn w /60=30 电枢齿质量W R I p a N Cua 3.113081.04.372752=⨯==W U I p b N bm 7.185.04.37=⨯=∆=[]2222223.1501050j j t t Fe B m B m f kp p +⎪⎭⎫ ⎝⎛=()[]()[]kg QA h D D L K m s t a aa Fe t 62.210}390.0452.121515414.3{5.1093.08.710}24{8.732232222=⨯⨯-⨯--⨯⨯=⨯---=--π电枢轭质量94. 电刷对换向器的摩擦损耗式中 p s -----电刷单位面积压取 p s =2 N/cm 2 μ-----摩擦系数 μ=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Σp =p Cua +p bm +p Fe +p fw =113.3+18.7+22.6+31.32 =192.92W 98. 输入功率P 1=P N +Σp =700+192.92=892.92W99. 效率100. 电流校核 ()[]32222210248.7-⨯--=i t aaFe j D h D L K m πWV p A p p K s b b kbm 32.314.3244.042.022=⨯⨯⨯⨯⨯==μWP p p N wf Bf 2870004.004.0=⨯=≈+Wp p p p wf Bf kbm fw 32.312832.3'=+=++=%4.78%10092.892700%1001=⨯=⨯=P P N ηAU P I N N 21.372492.8921'===()[]kg65.2109.102.2115414.35.1093.08.7322=⨯--⨯⨯⨯=-%5%51.0%100'<=⨯-NNN I I I 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106. 起动转矩倍数107. 工作特性曲线计算VR I U U E a N b N a 5.200.35.02475'=--=-∆-=min /5891090032.245.20460603r N p aE n a =⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=-δAR U U I a b N st 75.350067.05.02420=-=∆-=40.94.3775.350==N st I I m N I apN T stst ⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=Φ=-62.11675.350414.321032.2900423πδ47.1014.1162.116==N st T T m N n P T N N N ⋅===14.11600700549.9549.9式中。