【文章內(nèi)容簡介】 樣的 發(fā)電 機(jī)擁有很大的功率密度，擁有更好地效率和更加良好的性能。一般有下面幾點(diǎn)好處： （ 1） 由于采用高性能 永磁性 材料，直流 發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)子體積得以減小，可以具有較低的慣性，更快的響應(yīng)速度，更高的轉(zhuǎn)矩慣量比。 （ 2） 因?yàn)闆]的轉(zhuǎn)子上頭的損失，這樣就不需要所謂定 子勵磁 電流分量，這樣來說的話它就工作速度就很快了。功率一樣的機(jī)器跟它來比較的話，機(jī)器的驅(qū)動這點(diǎn)動力就不能滿足了，它就需要更大的整流器還有逆變器了。 （ 3） 因?yàn)闆]有來發(fā)熱的轉(zhuǎn)子，所以我們研究的此款機(jī)器也就不需要來考慮給轉(zhuǎn)子降溫這個問題了。 （ 4） 永磁沒有刷的直的電流的機(jī)將感應(yīng)電動機(jī)非線性本質(zhì)和復(fù)雜的控制系統(tǒng)簡化為 3 離散六狀態(tài)的轉(zhuǎn)子位置控制，無需坐標(biāo)變換。 本課題研究的內(nèi)容及目的 本課題研究的內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)。其技術(shù)要求為： a、額定功率： 500W； b、額定電壓： 24V； c、工作溫度： 2040℃。 確定外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)裝置；繪制外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)的圖紙；編寫不少于 5000字的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 本課題研究的目的 （ 1）培養(yǎng)綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識。 （ 2）讓我們現(xiàn)在在校的學(xué)生有一個方向正確的思考，不停留在原來的層面上去考慮問題，同時也要熟悉和理解怎么去思考。 （ 3）訓(xùn)練我們的在校生能夠用正確的方法去查閱相關(guān)資料，工具書等等，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)所需要的一些數(shù)據(jù)的計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。 （ 4）培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。 4 第 2 章 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 外轉(zhuǎn)子直流 發(fā) 電機(jī)的組成 通過上面的分析我們可以知道，外轉(zhuǎn)子直流 發(fā)電 機(jī)主要由三個部分組成： 1.電動機(jī)本體 包括有繞組的定子和永磁轉(zhuǎn)子； ； 。 機(jī)本體 發(fā)電機(jī) 本體的主要部分是轉(zhuǎn)子和定子。它們首先必須滿足電磁這個層面的需要，要確保工作的過程中所需要的磁通達(dá)到需要，這樣才能夠有一定量的電流流過，然后才能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩．然后，對于機(jī)械方面的安排，就是說一定要穩(wěn)，還要結(jié)實(shí)，一定要承受的住一定的重量，還有外部環(huán)境對機(jī)器的侵蝕。另外，還需考慮節(jié)約材料，結(jié)構(gòu)簡單．緊湊，運(yùn)行可靠和溫升不超過規(guī)定的范圍。具體結(jié)構(gòu)詳見下圖 2－ 1 圖 2－ 1 外轉(zhuǎn)子直流 發(fā) 電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 位置傳感器是無刷電機(jī)中實(shí)現(xiàn)無接觸換向的一個極其重要的部件。它起著測定轉(zhuǎn)子磁極位置，為邏輯開關(guān)電路提供正 確換相信息的作用。也就是位置傳感器將轉(zhuǎn)子磁鋼磁撅的位置信號轉(zhuǎn)換成電信號。然后去控制定子繞組電流換相。位置傳感器可分為接觸式位置傳感器和無接觸式位置傳感器兩大類。接觸式位置傳感器結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，用于比較簡易的場合，當(dāng)它在強(qiáng)烈振動，高真空及腐蝕性介質(zhì)中工作時，運(yùn)行不可靠，甚至有危險，不便維修。而無接觸式位置傳感器則能 5 彌補(bǔ)上述不足。 電子轉(zhuǎn)變方向的路線和位置傳感器相配合，起到與機(jī)械換向相類似的作用 其任務(wù)是將位置傳感器的輸出信號進(jìn)行解調(diào)．預(yù)放大，功率放大，此后發(fā)動最后一級功率器件，按照指定的程序來發(fā)電，保證驅(qū)動器可以動起來。一般說來，對改變電的線路的基本要求是：線路簡單、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、體積小、重量輕、功耗小；能按照它的信號進(jìn)行正確換向．并能控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)；能滿足不同環(huán)境條件的要求。 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)。 根據(jù)任務(wù)書上面的要求我們可以知道： 發(fā)電 機(jī)的額定功率： 500W；發(fā)電 機(jī)的額定電壓： 24V； 發(fā)電機(jī) 的工作溫度： 2040℃。另外，通過調(diào)查及參 考同類產(chǎn)品我們還可以確定 發(fā)電機(jī) 的額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。 6 第 3 章 主要零件的設(shè)計(jì)和計(jì)算 傳動軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 因傳遞的功率不大，對材料沒有特殊的要求。軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。采用碳鋼制造軸尤為廣泛。采用 45 鋼，并且對其正火處理，根據(jù)機(jī)械手冊查得強(qiáng)度極限 MPab 600?? ，許用的彎曲應(yīng)力 MPa551 ?? 。 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 各軸段的直徑所需要的軸徑與軸上的載荷的大小有關(guān)。在初步確定其直徑的同時，還通常不知道支反力的作用點(diǎn)，不能確定其彎矩的大小及分布情況。因此還不能按軸上的所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來確定主軸的直徑。但是，在對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，通常能求出主軸的扭矩。所以，先按軸的扭矩初步估計(jì)所要的軸的直徑。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，取 A=106，由式 3min npAd ? mmnpAd 6 33 ??? 式中 p— 軸傳遞的功率 ； n— 軸的轉(zhuǎn)速 3000r/min 因軸上需開鍵槽，故軸 徑應(yīng)該相應(yīng)的增大 5%。 mmd ??? 按照機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 134，取標(biāo)準(zhǔn)值得 d=12mm。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)上面圖 2－ 1 外轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，我們可以初步確定傳動軸的結(jié)構(gòu)外形為圖 3－ 1，下面就各軸段的直徑和長度進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 圖 3－ 1 軸的結(jié)構(gòu) 7 第 1 軸段：需要安裝聯(lián)軸器或者連接裝置，經(jīng)過相應(yīng)的計(jì)算后確定，該軸段的直徑為 12mm。寬度為 20mm。我們在設(shè)計(jì)的時候應(yīng)該保證軸段寬度比帶輪的寬度要稍微短一些。所以該軸段的直徑取值 12mm，長度取值 18mm。 第 2 軸段：為第 1軸段與第 3軸段的連接部分。其主要的作用是對第 1軸段安裝的連接件起到軸向固定的作用，現(xiàn)設(shè)計(jì)該軸段的直徑取值 14mm，長度取值5mm。 第 3 軸段：安裝支承軸的軸承，經(jīng)過相應(yīng)的計(jì)算，我們決定選用 61902 深溝球軸承（軸承的內(nèi)徑為 15mm，軸承的外徑為 28mm，軸承的寬度為 7mm），為保證軸承的軸向定位。所以該軸段的直徑取值 15mm，另外該軸段還需要安裝左端蓋，設(shè)計(jì)端蓋的長度為 12mm，所以該軸段的長度為 18mm。 第 4 軸段：為第 3軸段與第 5軸段的連接部分。其主要的作用是對第 3軸段安裝的軸承起到軸向 固定的作用，現(xiàn)設(shè)計(jì)該軸段的直徑取值 18mm，長度取值10mm。 第 5 軸段：也就是軸的中間部分安裝定子鐵芯，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊后，設(shè)計(jì)該軸段的直徑為 23mm，長度為 40mm。 第 6 軸段：和第 4軸段的作用是一樣的，為第 7 軸段與第 5 軸段的連接部