【文章內容簡介】 樣的 發(fā)電 機擁有很大的功率密度，擁有更好地效率和更加良好的性能。一般有下面幾點好處： （ 1） 由于采用高性能 永磁性 材料，直流 發(fā)電 機轉子體積得以減小，可以具有較低的慣性，更快的響應速度，更高的轉矩慣量比。 （ 2） 因為沒的轉子上頭的損失，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。功率一樣的機器跟它來比較的話，機器的驅動這點動力就不能滿足了，它就需要更大的整流器還有逆變器了。 （ 3） 因為沒有來發(fā)熱的轉子，所以我們研究的此款機器也就不需要來考慮給轉子降溫這個問題了。 （ 4） 永磁沒有刷的直的電流的機將感應電動機非線性本質和復雜的控制系統(tǒng)簡化為 3 離散六狀態(tài)的轉子位置控制，無需坐標變換。 本課題研究的內容及目的 本課題研究的內容 本次畢業(yè)設計的主要任務是完成外轉子式直流發(fā)電機設計。其技術要求為： a、額定功率： 500W； b、額定電壓： 24V； c、工作溫度： 2040℃。 確定外轉子式直流發(fā)電機裝置；繪制外轉子式直流發(fā)電機的圖紙；編寫不少于 5000字的設計計算說明書。 本課題研究的目的 （ 1）培養(yǎng)綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。 （ 2）讓我們現在在校的學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）訓練我們的在校生能夠用正確的方法去查閱相關資料，工具書等等，進行相關設計所需要的一些數據的計算，數據處理，編寫技術文件等方面的工作能力。 （ 4）培養(yǎng)學生進行調查研究，面向實際，面向生產，向工人和技術人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。 4 第 2 章 總體結構的設計 外轉子直流 發(fā) 電機的組成 通過上面的分析我們可以知道，外轉子直流 發(fā)電 機主要由三個部分組成： 1.電動機本體 包括有繞組的定子和永磁轉子； ； 。 機本體 發(fā)電機 本體的主要部分是轉子和定子。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到需要，這樣才能夠有一定量的電流流過，然后才能產生電磁轉矩．然后，對于機械方面的安排，就是說一定要穩(wěn)，還要結實，一定要承受的住一定的重量，還有外部環(huán)境對機器的侵蝕。另外，還需考慮節(jié)約材料，結構簡單．緊湊，運行可靠和溫升不超過規(guī)定的范圍。具體結構詳見下圖 2－ 1 圖 2－ 1 外轉子直流 發(fā) 電機結構圖 位置傳感器是無刷電機中實現無接觸換向的一個極其重要的部件。它起著測定轉子磁極位置，為邏輯開關電路提供正 確換相信息的作用。也就是位置傳感器將轉子磁鋼磁撅的位置信號轉換成電信號。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構簡單，緊湊，用于比較簡易的場合，當它在強烈振動，高真空及腐蝕性介質中工作時，運行不可靠，甚至有危險，不便維修。而無接觸式位置傳感器則能 5 彌補上述不足。 電子轉變方向的路線和位置傳感器相配合，起到與機械換向相類似的作用 其任務是將位置傳感器的輸出信號進行解調．預放大，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、運行穩(wěn)定可靠、體積小、重量輕、功耗?。荒馨凑账男盘栠M行正確換向．并能控制電動機的正反轉；能滿足不同環(huán)境條件的要求。 設計參數的確定 本次畢業(yè)設計的主要任務是完成外轉子式直流發(fā)電機設計。 根據任務書上面的要求我們可以知道： 發(fā)電 機的額定功率： 500W；發(fā)電 機的額定電壓： 24V； 發(fā)電機 的工作溫度： 2040℃。另外，通過調查及參 考同類產品我們還可以確定 發(fā)電機 的額定轉速為 3000r/min。 6 第 3 章 主要零件的設計和計算 傳動軸的設計和計算 選擇軸的材料，確定許用應力 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，根據機械手冊查得強度極限 MPab 600?? ，許用的彎曲應力 MPa551 ?? 。 按扭轉強度估算軸徑 各軸段的直徑所需要的軸徑與軸上的載荷的大小有關。在初步確定其直徑的同時，還通常不知道支反力的作用點，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力來確定主軸的直徑。但是，在對其進行結構設計之前，通常能求出主軸的扭矩。所以，先按軸的扭矩初步估計所要的軸的直徑。 根據機械設計基礎，取 A=106，由式 3min npAd ? mmnpAd 6 33 ??? 式中 p— 軸傳遞的功率 ； n— 軸的轉速 3000r/min 因軸上需開鍵槽，故軸 徑應該相應的增大 5%。 mmd ??? 按照機械設計基礎表 134，取標準值得 d=12mm。 軸的結構設計 根據上面圖 2－ 1 外轉子直流電機的結構，我們可以初步確定傳動軸的結構外形為圖 3－ 1，下面就各軸段的直徑和長度進行詳細的設計。 圖 3－ 1 軸的結構 7 第 1 軸段：需要安裝聯軸器或者連接裝置，經過相應的計算后確定，該軸段的直徑為 12mm。寬度為 20mm。我們在設計的時候應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，現設計該軸段的直徑取值 14mm，長度取值5mm。 第 3 軸段：安裝支承軸的軸承，經過相應的計算，我們決定選用 61902 深溝球軸承（軸承的內徑為 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，設計端蓋的長度為 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，現設計該軸段的直徑取值 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，查閱機械設計手冊后，設計該軸段的直徑為 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