【正文】 .工藝行等均有密切關(guān)系，或?qū)λ麄儺a(chǎn)生一定的影響。這樣，繞組端部變的較短，端部的用銅（鋁）量減少，當(dāng) ? 仍在正常范圍內(nèi)時(shí)，可提高繞組銅（鋁）的利用率。因此，單位功率的材料消耗較少 .成本較低。再考慮到電流密度一定時(shí)，端部銅（鋁）耗將減少，因此，電機(jī)中總損耗下降，效率提高。一般情況下，著將使總漏抗 減少。為此必須 采取措施來(lái)加強(qiáng)冷切，例如采用較復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng)。 由于電機(jī)細(xì)長(zhǎng)，線圈數(shù)目常較粗短的電機(jī)較少，因而使線圈制造工時(shí)和絕緣材料的600V 直流機(jī)組電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì) 12 消耗 減少。此外，為了保證轉(zhuǎn)子有足夠的剛度，必須采用較粗的轉(zhuǎn)軸。 選擇 ? 值時(shí)，通常主要考慮： 1）參數(shù)與溫升； 2）節(jié)約用銅（鋁）； 3）轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度； 4）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等方面的限制或要求。過(guò)大的 ? 還會(huì)導(dǎo)致磁極鐵心的截面形狀變的狹長(zhǎng)，使勵(lì)磁繞組金屬的利用率下降。通常小型支流電機(jī)的 ? =~（或），但在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)， ? 值選取往往需要通過(guò)若干計(jì)算方案的全面比較分析，才能作出正確判斷。設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，有時(shí)要選取幾種極數(shù)進(jìn)行方案比較，才能確定合適的極數(shù)。增加極數(shù)，可減少每極磁通，電樞軛及機(jī)座的截面可相應(yīng)減少，從而減少電機(jī)的用鐵量；電樞繞組的端接部分將隨極數(shù)增加而縮短，在同樣的電流密度下，繞組用銅量也將減少；換向器上的刷桿數(shù)將隨極數(shù)的增加而 相應(yīng)地增加，每一刷桿上的電樞可以減少，從而換向器長(zhǎng)度可縮短；磁極增多后，電樞電感相應(yīng)減少，這將有利于換向。一般來(lái)說(shuō)，電機(jī)的效率隨極數(shù)的增加而有所下降，一般直流電機(jī)的極數(shù)選擇可以通過(guò)極數(shù)與電樞外徑的關(guān)系曲線查得。為了簡(jiǎn)化物理圖象及電磁計(jì)算，把電機(jī)中的磁場(chǎng)分為主磁場(chǎng)及漏磁場(chǎng)。通過(guò)磁路計(jì)算還可以校核電機(jī)各部分磁通 密度選擇得是否合適。要確定建立磁場(chǎng)所必需的磁化力，只要計(jì)算一個(gè)扇形范圍內(nèi)的磁場(chǎng)能夠就足夠了。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常把電機(jī)各部分的磁場(chǎng)化成等效的各段磁路。因此式中的線積分 ?lHdl可用求和 ?nz xxLH代替式中 xL 為第 x 段磁路的長(zhǎng)度， xH 為第 x 段磁路中的磁場(chǎng)強(qiáng)度。有趣一對(duì)極磁路中兩個(gè)極的磁路情況是相似的，所以也可以只計(jì)算半條回路上各段的磁壓降，它們的綜合就等于每極勵(lì)磁磁勢(shì)。 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)選擇 根據(jù)上面公式算得的功率，查中小型電機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)附錄 9，根據(jù)功率選擇電機(jī)的型號(hào)為 Z4系列 20021。 主要尺寸的選擇 電樞直徑 aD 計(jì)算比值 750001500NNPn ＝ ＝ 50； 查圖 22 得 aD＝ 27～ 32 厘米 ， 根據(jù)直流電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)電樞外徑，取 aD＝ 30 厘米。B? 初選值 查圖 23，取 A? =350 安 /厘米； 查圖 24，取 39。 電樞計(jì)算長(zhǎng)度 l? 查圖 25，選取計(jì)算極弧系數(shù) ??＝ ，并初設(shè) NPP＝ ，由 下 式計(jì)算得 l? = 10paB AD???? ? ? ? emNPn = 11 26 .1 1 00 .6 8 9 2 0 0 3 5 0 3 0?? ? ?? 751500? ? 。 校核比值 ? ? =alD? = =； 600V 直流機(jī)組電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì) 16 查圖 26， ? 值在允許范圍之內(nèi)。 槽數(shù)及繞組的基本參數(shù) 選擇繞組型號(hào) 對(duì)電動(dòng)機(jī)， Ek? 。 因支路電流一般不超過(guò) 350 安，故 2 aaIa i??? ? 2 選用單 波 繞組，則 選 1a? 。 齒距 at at = aDZ? = 3037?? = cm ? 。 1預(yù)計(jì)導(dǎo)體總數(shù) aN? aN? = aaDAI? ? ?2a = 30 350 ? ?? ??=354 1每槽導(dǎo)體數(shù) sN? sN? = aNZ? =35437 = 取每槽導(dǎo)體數(shù) sN =12（偶數(shù)）。 1每槽每層并列的元件匝數(shù) u 考慮到單波繞組，應(yīng)盡可能避免用假元件，取 3u? 。 1換向器片數(shù) K 3 37 111K uZ? ? ? ? 。 換向器片間平均電壓 KavU KavU = 2 4 4 4 0 1 5 .9111NpUK ??? V ? 17 V。 2繞組繞制條件 1 1 1 1 1 552K Ky P??? ? ? 或 56，取 Ky =56 37 92 2 2s s sZy p ??? ? ? ? ??或 10，取 sy =10。 2校核繞組對(duì)稱(chēng)條件 37Za? （整數(shù)）， 111Ka? （整數(shù)）， 2pa? （整數(shù)）。 2支路電流 ai ai = 2 1aIa ??? A 。 600V 直流機(jī)組電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì) 18 2預(yù)計(jì)導(dǎo)線截面 CuaA? CuaA? = aaiJ? = = 2mm 。 實(shí)際電樞電密 aJ = CuaiA ?? A/ 2mm 。 槽形及電樞繞組 2槽形選擇 aD =30cm20cm，故選用 開(kāi)口的矩形槽 。 3預(yù)計(jì)電樞軛高 jah? jah? = 2NFea Fe jak l B?? ?? = 70 .1 9 1 0 5 .0 30 .9 3 1 6 .2 5 2 1 2 5 0 0? ?? ? ? cm 。 3電樞內(nèi)徑 iaD iaD = 22a s jaD h h???=30 2 2 ? ? ? ? ? cm 。 3 繞組平均半匝長(zhǎng) aavl aavl =? +l? =?+= cm 3電樞繞組的導(dǎo)線總長(zhǎng) CuaL CuaL = aN aavl =444?= cm 3電樞繞組銅重 CuaG CuaG = 510Cua CuaLA ?? = 10 ?? ? ?= kg 。 電刷換向器長(zhǎng)度 電刷尺寸 bbbl? 為了保證良好換向，采用電化石墨電刷 DS72。 按表 312選用電刷尺寸為： bbbl? =20?25 mm 。 式中 bJ? —— 電刷電密初選值，取 bJ? =10A/ 2cm 。 4換向器長(zhǎng)度 Kl Kl = ( ) ( ) 2( ) 2 ? ? ? ? ? ? cm 。pb = 39。pb 2? = = 4主磁極長(zhǎng)度 ml ml = cm? ? 4主磁極高度初選值 39。mh = ( ) ( ) 30aD ??=( )cm 4機(jī)座內(nèi)徑 ijD ijD = 22amDh??? = 30 2 0. 25 2 (13 .5 16 .5 )? ? ? ?=( 63 )cm 取 ijD =60cm 4主磁極實(shí)際高度 mh mh = ? ?1 22 ij aDD???= 1 ( 6 0 2 0 . 2 5 3 0 ) 1 4 . 7 52 cm? ? ? ? 4機(jī)座長(zhǎng)度 jl jl = ( ) ( ) 16. 25l? ??=( cm 取 jl =32cm 50、預(yù)計(jì)主磁極磁通 39。m? = 39。 5機(jī)座軛厚 jh 39。 0 . 2 2 8 1 0 2 . 8 52 2 3 2 1 2 5 0 0mj jjh lB? ?? ? ???cm 取 jh = 式中 39。jB =12500 高斯 5極身面積 mA mA = mmB??? = 1015000? =152 2cm 。 5主磁極極身寬 mb mb = mFemmAkl= ? = 。 磁路計(jì)算 5電樞電路總電阻 R? R? = 75oaCR =? 。 與前估算值 aE 相差不大于 1% 。 5實(shí)際氣隙磁通密度 B? B? = 70 .1 9 1 1 0 7 3 5 3 .91 6 .0 2 1 6 .2 5Npbl ?? ???? ? 高斯。 60、每極氣隙磁動(dòng)勢(shì) F? F? = 0 .8 0 .8 7 3 5 3 .9 0 .2 5 1 .3 4 1 9 7 0 .8Bk??? ? ? ? ? ? A 。 6齒部校正系數(shù) sk sk = 由圖 58查得 taH =200 A/cm ， taB =19400 高斯。 6電樞軛部磁通密度 jaB jaB = 70 .1 9 1 1 0 125632 2 0 .9 3 5 .0 3 1 6 .2 5NF e a jak h l?? ???? ? ? 高斯。 6電樞軛磁路長(zhǎng)度 jaL jaL = ( 2 ) ( 3 0 2 2 . 5 5 . 0 3 ) 7 . 8 44 4 2a s jaD h hp??? ? ? ? ? ? ? ?? cm 。 6主磁極磁通 m? m? = 771 .2 0 .1 9 1 1 0 0 .2 2 9 1 0N? ? ? ? ? ? ? 麥。 查表Ⅱ 2 DT1低炭鋼片， mH =。 7機(jī)座軛部磁密 jB jB = 70 .1 9 1 1 0 106582 2 2 .8 3 2mjjhl? ????? 高斯。 7機(jī)座軛部磁路長(zhǎng)度 jL jL = () ( 6 5 .6 2 .8 ) 2 4 .6 64 4 2jjDhp? ?? ???? cm 。 7每極總的磁動(dòng)勢(shì) F? F? = 19 70 .8 50 0 56 .0 6 17 9. 95 25 4. 5 29 61 .3 6ta ja m jF F F F F? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 7穩(wěn)定系數(shù) yk 600V 直流機(jī)組電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì) 23 yk = 2 9 6 1 .3 6 5 0 0 0 .9 80 .5 0 .5 1 6 .0 2 4 3 9tapFFbA? ? ???? ?? yk 一般在 ~ 之內(nèi)。 7交軸電樞反應(yīng)每極去磁磁動(dòng)勢(shì) aqdF aqdF =442 A ，由圖 82查得。 7空載磁通 0? 對(duì)應(yīng)于 fF =，由空載特性曲線查得 0? =? 710 麥。 8轉(zhuǎn)速調(diào)整率 n? n? = 0 1 5 6 5 1 5 0 0 4 . 3 % 1 5 %1500NNnnn? ?? ? ? 。 8預(yù)計(jì)并勵(lì)繞組導(dǎo)線截面 AlfA? AlfA? = 2 fav f f fNPl F kU ?? = 42 2 6 5 3 4 0 3 . 3 6 3 . 4 6 1 0 1 . 0 5440 ?? ? ? ? ? ?? = 2mm 式中 fk —— 勵(lì)磁余量，取 fk =。fNI 39。AlfJ =0 .7 2 4 2 .3 5 1 .7 0 2?? A 式中 39。AlfJ = 2/Amm 。 3 6 2 4 .5 5 20201 .7 0 2ffNFI ??匝 fNI = 3 6 2 4 .5 5 1 .7 0 22020ffFW ?? A AlfJ = 1 .7 0 2 2 .3 50 .7 2 4fNAlfIA ?? 2/Amm 8并勵(lì)線圈的排列共 25 層 ，每層繞 80匝。 （ 2） 鐵耗系數(shù) FetaP Fetap ? 1 . 3 2 1 . 3 21 0 / 5 0 5 0 1 9 4 0 0( ) ( ) 2 . 1 ( ) ( )5 0 1 0 0 0 0 5 0 1 0 0 0 0taBfP ? ? ? ? /Wkg 600V 直流機(jī)組電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì) 26 1 . 3 2 1 . 3 21 0 / 5 0 5 0 1 2 5 6 3( ) ( ) 2 . 1 ( ) ( )5 0 1 0 0 0 0 5 0 1 0 0 0 0jaF e ja Bfpp ? ? ? ? /Wkg （ 3） 鐵耗 265 .4F e ta ta F e ta F e taP k p G? ? ? ? ? W 2 .1 3 .3 1 1 1 .8 4 8 2 .3F e ja ja F e ja F e jaP k p G? ? ? ? ? W 26 5. 4 82 .3 34 7. 7F e F e ta F e jaP P P? ? ? ? ? W 10機(jī)械損耗 fWP （ 1）風(fēng)磨損耗 fv fbrPP? 由圖 66查得 ， fv fbrPP? =1200 W （ 2）電刷摩擦損耗 fbP fbP = 9 .8 1 0 .4 2fb b b k b b b kk F A v b l N p v?= 2 2 2 2 ? ? ? ? ? ? = W 其中 1 1 04 bkF ? ? ? ?。也展示了，由課本內(nèi)容升華到獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力。 直流電機(jī)的工作原理是建立在電和磁相互作用的基礎(chǔ)上。為此必須熟練地應(yīng)用所學(xué)過(guò)的基本電磁定律，結(jié)合電刷和換向器的作用去理解，并且充分注意到直流電機(jī)中外電路的電壓（電動(dòng)勢(shì)）和電流都是直流電性質(zhì)的，而每個(gè)元件的電壓（電動(dòng)勢(shì)）和電流都是交變性質(zhì)的。直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件除定子部分的主磁極和轉(zhuǎn)子部分的電樞外，還有一些其他主要的部件，如換向器。 額定值是保證電機(jī)可靠地工作并具有良好性能的依據(jù)。直流電機(jī)的額定值有額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速和額定勵(lì)磁電流等。在這走向工作崗位之即，能夠懂得了如何 查閱參考資料，如何去獲取相關(guān)的信息，如何對(duì)電機(jī)的數(shù)據(jù)的取舍，如何應(yīng)用手里的工具。 現(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)高速發(fā)展的社會(huì)，知識(shí)更新也很快，我們現(xiàn)有的一點(diǎn)知識(shí)還是微不足道的，因此我們還要在以后的工作中不斷學(xué)習(xí)