【正文】 電氣工程及 其自動化 學(xué)號 指導(dǎo)老師 教研室主任 一、 基本任務(wù)及要求： 機(jī)組由電動機(jī)拖動同軸發(fā)電機(jī)構(gòu)成。 注意發(fā)出電壓的穩(wěn)定性。 目 錄 摘要 ..................................................................... I ABSTRSCT ................................................................ II 第 1章 概 述 ........................................................... 1 直流電動機(jī)的發(fā)展概況 ................................................ 1 直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu) .................................................... 2 第 2章 直流電動機(jī)工作原理 ............................................... 4 直流電動機(jī)的基本工作原理 .......................................... 4 直流電機(jī)的 電樞繞組 ................................................. 5 第 3章 主要尺寸的選擇 .................................................... 9 .............................................. 9 aD 的選擇 ................................................... 9 ?B 的選擇 ......................................... 10 ?l 的確定 ............................................... 10 ................................................... 11 ......................................................... 12 ........................................................... 13 第 4章 電動機(jī)功率的確定及其型號的選擇 ................................... 14 電動機(jī)功率的確定 ................................................... 14 電動機(jī)的額定參數(shù) ................................................... 14 第 5章 電磁計(jì)算 ....................................................... 15 主要尺寸的選擇 .................................................... 15 槽數(shù)及繞組的基本參數(shù) .............................................. 16 槽形及電樞繞組 .................................................... 18 電刷換向器長度 .................................................... 19 主磁極及機(jī)座尺寸 .................................................. 19 磁路計(jì)算 ........................................................... 21 空載特性及轉(zhuǎn)速調(diào)整率 .............................................. 23 并勵繞組 .......................................................... 23 損耗與效率 ........................................................ 25 結(jié)束語 .................................................................. 27 參考文獻(xiàn) ................................................................ 28 致 謝 ................................................................... 29 附 錄 A 總裝圖 ......................................................... 30 附 錄 B 電樞沖片圖 ..................................................... 31 附 錄 C 繞組展開圖 ..................................................... 32 湖南工程學(xué)院 I 直流機(jī)組電動機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要 ： 直流電動機(jī)是近年迅速興起的一種新型電機(jī)，它廣泛應(yīng)用與工業(yè)，農(nóng)業(yè)，以及軍事等領(lǐng)域。從 19 世紀(jì)末期起，電動機(jī)就逐漸代替蒸汽機(jī)作為拖動生產(chǎn)機(jī)械的原動機(jī)，一個(gè)多世紀(jì)以來，雖然電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)變化不大，但是電動機(jī)的類型增加了許多，在運(yùn)行性能，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面也都有了很大的改進(jìn)和提高，而且隨著自動控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在一般旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的理論基礎(chǔ)上又發(fā)展出許多種類的控制電動機(jī)，控制電動機(jī)具有高可靠性﹑好精確度﹑快速響應(yīng)的特點(diǎn)，已成為電動機(jī)學(xué)科的一個(gè)獨(dú)立分支。 雖傳統(tǒng)直流電動機(jī)具有調(diào)速性能優(yōu)異這一突出特點(diǎn)，但是由于它具有電刷與換向器（又稱整流子），使得他的故障率較高，電動機(jī)的使用環(huán)境也受到了限制（如不能在有易爆氣體及塵埃多的場合使用），其電壓等級，額定轉(zhuǎn)速，單機(jī)容量的發(fā)展也受到了限制。隨著電工技術(shù)的發(fā)展，對電能的轉(zhuǎn)換、控制以及高效使用的要求越來越高。 （ 1）主磁極 又稱主極。 （ 2）機(jī)座 一般直流電動機(jī)都用整體機(jī)座。各電刷桿在換向器外表面上沿圓周方向均勻分布，正常運(yùn)行時(shí)，電刷桿相對于換向器表面有一個(gè)正確的位置，如果電刷桿的位置放得不合理，將直接影響電機(jī)的性能。電樞線圈嵌放在電樞鐵心的槽中，每個(gè)元件的兩個(gè)出線端以一定規(guī)律與換向器的換向片相連，構(gòu)成電樞繞組。這一對電磁力形成了作用于電樞一個(gè)力矩，這個(gè)力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時(shí)針方向，企圖使電樞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。 從上述基本電磁情況來看，一臺直流電機(jī)原則上既可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動機(jī)運(yùn)行，只是其輸入輸出的條件不同而已。不管一個(gè)元件有多少匝，其出線端只有兩根，一根叫首端，另一根叫末端。 （ 1）第一節(jié)距 1y 因?yàn)? 1y 與元 件聯(lián)接方式無關(guān)，所以單波繞組的第一節(jié)距 1y 的計(jì)算方法與單疊繞組的完全相同。 （ 3）第二節(jié)距 2y 21y y y?? （ ） 單波繞組各節(jié)距如圖 ，聯(lián)接后的形狀猶如波浪一樣向前延伸，由此而得名。假定 N 極的磁力線進(jìn)入紙面， S 極的磁力線從紙面穿出。然后將 2 號元件的上層邊放入 2號槽的上層（ 12y??），下層邊放在 6 號槽的下層（ 126y??）， 2號元件的上層邊聯(lián)在 2 號換向片上，下層邊聯(lián)在 3號換向片上。在直流電機(jī)里，電刷組數(shù)也就是刷桿的數(shù)目與主極的個(gè)數(shù)一樣多。然后根據(jù) P? 與 n（交流電機(jī)為同 步轉(zhuǎn)速，直流電機(jī)為額定轉(zhuǎn)速），結(jié)合所設(shè)計(jì)電機(jī)的特點(diǎn)，利用給定的數(shù)據(jù)或曲線選取電磁負(fù)荷 A. ?B ,代入式?ABaP nlD pef ??? 即可算得 eflD2 。為了便于制造和節(jié)省材料， aD 的各種不同尺寸不是任意選定的，而是按一定的比值遞增的，其遞增的比值應(yīng)考慮到整張硅鋼派內(nèi)的合理剪裁 .系列電機(jī)功率等級遞增的被和和沖模裝備的繼承因素 ,所以電樞外徑是規(guī)范化的。因?yàn)檫@一比值不僅影響電機(jī)的參數(shù)和特性 ,而且同銅耗和鐵耗的分配密切有關(guān) ,也即會影響電機(jī)效率曲線上出現(xiàn)最高效率的位置。圓周速度較高的電機(jī)，其轉(zhuǎn)子與氣隙中冷卻介質(zhì)的相對速度較大，因而冷卻 條件有所改善， A. ?B 可選大些。 計(jì)算極弧系數(shù) pa? 的值取得大一些對 縮小電機(jī)的主要尺寸是有利的，但兩極間距離已經(jīng)較短，起 pa? 值應(yīng)較小。端蓋 .軸承 .,刷架 .換向器 .和繞組支架等結(jié)構(gòu)不見的尺寸較小 ,重量較輕。但在主要依靠機(jī)座表面散熱的封閉式電機(jī)中，熱量主要通過定子鐵心與機(jī)座向外發(fā)散，這時(shí)電機(jī)適當(dāng)做的細(xì)長些可使貼心與機(jī)座的接觸面積增大，對散熱有利（對于無徑向通風(fēng)道的開啟式或防護(hù)式電機(jī)，為了充分發(fā)揮繞組端部的散熱效果，往往將 ? 取得較?。?。一般說，小型支流電機(jī)的換向問題不的，本來 ? 可以取大些，但為了在電樞上獲得足夠的槽數(shù)，仍常采用較低的 ? 值。 600V 直流機(jī)組電動機(jī)設(shè)計(jì) 13 磁路計(jì)算 當(dāng)繞組中通過電流，在電機(jī)的有效部分．端部及部分結(jié)構(gòu)零件中發(fā)了磁場。所謂等效的磁路是指各段磁路上的磁壓降應(yīng)等于磁場內(nèi)對應(yīng)點(diǎn)之間的磁壓降，并認(rèn)為在各段中磁通沿截面均勻分布，各該段中磁場強(qiáng)度保持為恒值。 極數(shù) 2p 查圖 27得 2p=4 電磁負(fù)荷 A? 、 39。 預(yù)計(jì) aE? Ek 6 440 422 .4NUV? ? ? ； aI? emaPE? 31 .0 5 7 5 1 0 1 8 6 .44 2 2 .4?? ?A。 600V 直流機(jī)組電動機(jī)設(shè)計(jì) 17 1元件匝數(shù) aW aW =2sNu = 12 223?? 1換向器直徑 KD 查表 311，取 KD ? 20cm 。 2實(shí)際線負(fù)荷 A A= 4 4 4 1 8 6 .4 4392 2 3 0aa aNIaD??????? A/cm。 2槽 高 sh 取 sh? 25mm 槽寬 sb 取 sb = 3齒根寬 tb 取 tb =11mm 3預(yù)計(jì)滿載每極磁通 N?? N?? = 8 8 76 0 1 0 6 0 4 2 2 .4 1 1 0 0 .1 9 1 02 4 4 4 1 5 0 0aaNEap N n ? ? ?? ? ??? （麥）。 1 W Kb m t? ? ? ? ? cm 。p??? = = pb = 39。 739。 5滿載時(shí)額定電動勢 NE NE = 2 4 4 0 1 8 6 .4 0 .0 6 8 2 4 2 5NaU I R? ? ? ? ? ? ?? V 。 6 齒部磁路計(jì)算長度 taL taL =sh = 600V 直流機(jī)組電動機(jī)設(shè)計(jì) 22 6每極齒部磁動勢 taF taF = 2 .5 2 0 0 5 0 0ta taLH ? ? ? A 。 70、每極主極磁動勢 mF mF = 5 179 .95mmhH ? ? ? A 。 7滿載 時(shí) 所需的并勵磁動勢 fF fF = aqdFF?? =+442= 。fNI = AlfA 39。 （ 3）機(jī)械損耗 fWP fWP = 12 00 25 1. 36 14 51 .3 6fv fbr fbP P P? ? ? ? ? W 10附加損耗 adP 1 1 ( )ad N N N a fNP U I U I I? ? ?= 0. 01 44 0 (18 6. 4 1. 70 2) 82 7. 65? ? ? ? W 10總 損耗 P? 3 4 8 4 .7 3 4 7 .7 1 4 5 1 .3 6 8 2 7 .6 5Cu F e fW a dP P P P P? ? ? ? ? ? ? ? ? = 10效率 ? ? = 4 4 0 1 8 8 . 1 0 2 6 1 1 1 . 4 1 9 2 . 6 %4 4 0 1 8 8 . 1 0 2NN NNU I PUI ?? ????? 表 51 效率比較 效 率 給定效率 計(jì)算效率 數(shù) 值 % % 600V 直流機(jī)組電動機(jī)設(shè)計(jì) 27 結(jié)束語 通