永磁直流电机图纸设计规范
永磁直流电机设计
1.雷檄主要尺寸典功率,醇速的^系:典昊步重檄相似,直流雷檄的功率,斡速之^的^系是:D22*Lg=6.1*108*p,/(a P*A*Bg*Ky*n) (1)D2雷福直彳监(cm)重机初言殳^畤的主要尺寸Lg雷^^算辰度(cm)根撼重机功率和^除需要碓定P’ ^算功率(w) p’=E*Ia=(1+2“)*P N/3nE=Ce* ①*n*Ky=(P*N/60*a)* ① 2*n*Ky*10-8Ce重势系数a 支路数在小功率重檄中取a=2P 极数在小功率重檄中取p=2N 雷福^醇体数n 重机额定醇速Ky雷^^^短矩系数小功率永磁重机p=2畤,采用罩叠^^Ky=Sin[(y1/i)*n/2] y1^^ 第一^矩% 趣弧系数一般取a P=0.6〜0.75正弦分布畤4=0.637①每趣磁通①二a P*T*Lg*BgT趣矩(cm) T=n*D2/PBg氧隙磁密(Gs)又穗磁负荷举寸金吕^ Bg=(0.5〜0.7) Br堂寸徽氧体Bg=(0.7〜0.85) Br, Br 卷剩磁密度A 雷^^负荷A=Ia*N/(a*n*D2)Ia雷福额定重流堂寸速^建行的永磁重勤机,一般取A=(30-80)A/cm另外重檄负荷A= Ia/(a*Sd),其中Sd=n*d/4 d卷醇^直彳监.卷了保言正赞熟因子A*A W 1400 (A/cm*A/mm2 )通常以雷福直彳至D2和雷福外彳至La作卷重机主要尺寸,而把重勤檄的输出功率和醇睦卷雷机的主要性能,在主要尺寸和主要性能的基碘上,我凭就可以殳^^檄了.在⑴式的基碘上余监谩燮换可卷:D22*Lg*n/P,=(6.1*108/n2)*1/(a p*Bg*A)=C A由上式可以看,C A的值加不取决於重檄的容量和醇速,也不直接典重福直彳监和畏度有^它僮取决於氟隙的平均磁密及雷^^负荷,而Bg和A的燮化很小,它近似卷常数,通常穗卷霜檄常数,它的醇数K A=1/C A=(p,/n)/(D22* Lg)s a p*Bg*A穗卷重檄利用系数,它是正比於罩位重福有效体稹羟生的重磁醇矩的一他比例常数.2.直流雷檄定子的碓定2.1磁^内彳监根摞霜檄霜福外彳第D2碓定磁金同内彳第Dmi=D2+2g+2Hp其中g卷氧隙畏度,小功率直流重檄g=0.02-0.06cm ,徽氧t亶畤g可取得大些,金吕^金古磁 ^^檄可取得较小,因徽氧t H C较大.氟隙封重檄的性能有很大的影舞较小的g可以使雷福反鹰引起的氟隙磁埸畸燮加凰J,使雷檄的换向不良加凰J,及重檄建行不稳定,主趣表面损耗和噪音加演L以及雷福挠度加大,较大的氟隙,使重檄效率下降,温升提高.有畤霜檄磁^采用趣靴,适檬可以起聚磁作用,提高氧隙磁密,遢可稠第趣靴形状以改善空载氟隙磁埸波形,负载畤交率由雷福反)®磁通^^靴朗,合举寸永磁磁趣的影警较小.但适檬曾使磁^结横复雄,制造成本增加,漏磁系数较大,外形尺寸增加,负载畤氟隙磁埸的畸燮较大.而瓢趣靴畤永磁t直接面向氧隙,漏磁系数小,能羟生较多的磁通,材料利用率高,氟隙磁埸畸燮,而且结横曾军,便於生羟. 其缺黠是容易引起不可逆退磁现象.Hp趣靴高(cm)辗趣靴结横畤Hp=02.2磁^外彳监Dm0=Dmi+2Hm (瓦片形系吉情)Hm永磁t磁路畏度,它的尺寸鹰徙满足(1)有足别的氟隙磁密(羟生不可逆退磁),(2)在要求的任何情建行状熊下曾形成永久性退磁等方面来碓定,一般Hm=(5-15)g Hm越大,刖氟隙磁密也越大,否刖,刖氟隙磁密也越小.2.3磁^截面稹Sm封于徽氧t由于Br小,刖Sm取较大值,而封于金吕^金古来^, Br较大,刖Sm取小值.璟形徽氧t磁^截面稹:Sm=a P* 汽 *(Dmi+Hm)Lg/P (cm)瓦片形徽氧t亶磁^面稹:Sm=a p* 汽 *(Dmi+Hm)Lm/P (cm)瓦片形徽氧醴弧度角:0=180。
稀土微型永磁直流电机工艺设计
稀土微型永磁直流电机工艺设计
稀土微型永磁直流电机是一种应用广泛的电动机,其设计需要考虑多个方面,包括以下主要工艺设计步骤:
1. 磁体设计:选择适当的稀土永磁材料,如钕铁硼等,根据电机的性能要求和工作条件,设计磁体的形状、尺寸和磁化方向,以获得所需的磁场强度和分布。
2. 绕组设计:根据电机的额定电压、电流、转速等参数,设计合适的绕组形式、匝数和线径,以确保电机的高效运行和良好的电磁性能。
3. 定子和转子设计:定子和转子是电机的核心部件,其设计应考虑到机械强度、散热、电磁兼容性等因素。
定子通常由硅钢片堆叠而成,转子则采用永磁体嵌入的结构。
4. 轴承和轴的设计:选择适当的轴承类型和尺寸,以支撑转子并减小摩擦。
轴的设计应考虑到强度、刚度和耐磨性,以确保电机的长期稳定运行。
5. 电机外壳设计:电机外壳需要具备良好的散热性能、防护性能和美观性。
设计时应考虑散热鳍片的布置、防护等级的要求以及与其他设备的接口。
6. 制造工艺:确定电机各部件的制造工艺,包括磁体的磁化、绕组的绕制、定子和转子的加工、轴承的安装等,以确保电机的质量和性能。
7. 测试与验证:进行电机的性能测试和验证,包括转矩、转速、效率、噪声等方面的测试,以确保电机满足设计要求。
在设计过程中,需要综合考虑电机的性能、成本、可靠性等因素,不断优化设计方案,以满足不同应用场景的需求。
以上是稀土微型永磁直流电机工艺设计的一些关键步骤和要点,具体的设计过程可能因项目需求和技术水平而有所差异。
永磁电机设计
回复线的平均斜率与真空磁导率 0的比值称为相对回复
磁导率,简称为回复磁导率,符号为 rec,简写为 r 。
r
1
0
B H
(1-2)
式中, 0 为真空磁导率,又称磁性能常数, 0 =4π×10-7H/m。
现代永磁电机理论与设计
主讲人: 韩雪岩
沈阳工业大学特种电机研究所 2008年1月
第一章 永磁电机的构成材料
永磁材料的性能和选用 铁心材料 导电材料 绝缘材料
一、 永磁材料的性能和选用
(一)、永磁材料磁性能的主要参数 (二)、几种主要永磁材料的基本性能 (三)、永磁材料的选择和应用注意事项
(一)、永磁材料磁性能的主要参数
在生产过程中需采取措施来防止氧化
要在成品表面涂敷保护层,如镀锌、镀镍、电泳等。
(4)时间稳定性,通常以一定尺寸形状样品的开路 磁通随时间损失的百分比来表示,叫做时间稳定性, 或叫自然时效。
研究表明,它与材料的内禀矫顽力H cJ 和永磁体 尺寸比 L/ D有关。
对永磁材料而言,在一定温度下随时间的磁通损 失与所经历时间的对数基本上成线性关系。
B rt 1B rt(1 01IL 0 ) 10 1 B0(rt10 t0)
(1-11)
式中,IL和 Br 取绝对值。
(2)磁稳定性是指在施加外磁场条件下永磁体磁性能发 生变化的情况。
理论分析和实践证明,一种永磁材料在工作温度时的 内禀矫顽力 H cJt 越大,内禀退磁曲线的矩形越好(或者说 H K 越大),则这种永磁材料的磁稳定性越高,即抗外磁 场干扰能力越强。
大部分稀土永磁的退磁曲
(完整word版)无刷直流永磁电动机设计流程和实例
无刷直流永磁电动机设计实例一. 主要技术指标1。
额定功率:W 30P N = 2。
额定电压:V U N 48=,直流 3。
额定电流:A I N 1<3。
额定转速:m in /10000r n N = 4。
工作状态:短期运行 5. 设计方式:按方波设计 6。
外形尺寸:m 065.0036.0⨯φ二. 主要尺寸的确定1. 预取效率63.0='η、 2。
计算功率i P '直流电动机 W P K P NNm i 48.4063.03085.0'=⨯==η,按陈世坤书。
长期运行 N i P P ⨯''+='ηη321 短期运行 N i P P ⨯''+='ηη431 3. 预取线负荷m A A s /11000'= 4. 预取气隙磁感应强度T B 55.0'=δ 5. 预取计算极弧系数8.0=i α 6. 预取长径比(L/D )λ′=27.计算电枢内径m n B A P D N s i i i 23311037.110000255.0110008.048.401.61.6-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=''''='λαδ 根据计算电枢内径取电枢内径值m D i 21104.1-⨯= 8。
气隙长度m 3107.0-⨯=δ 9. 电枢外径m D 211095.2-⨯= 10。
极对数p=111. 计算电枢铁芯长 m D L i 221108.2104.12--⨯=⨯⨯='='λ根据计算电枢铁芯长取电枢铁芯长L= m 2108.2-⨯12。
极距 m p D i 221102.22104.114.32--⨯=⨯⨯==πτ 13。
输入永磁体轴向长m L L m 2108.2-⨯==三.定子结构1. 齿数 Z=62. 齿距 m z D t i 22110733.06104.114.3--⨯=⨯⨯==π3. 槽形选择梯形口扇形槽,见下图。
《永磁电机设计》课件
为了防止意外事故,永磁电机应配备必要的安全保护措施,如过载保护、短路保护等。同时,应遵循 相关国家和地区的电气安全标准进行设计和制造。
04
永磁电机的优化设计
材料选择与优化
磁性材料
选择具有高磁导率、高矫顽力和 高剩磁的磁性材料,如钕铁硼和 钐钴等,以提高永磁电机的性能
。
导体材料
选用高导电性能的导体材料,如铜 和铝等,以减小电机的电阻和损耗 。
分析时需要考虑各种负载和工况下的应力、应变和振动 情况。
分析的主要目标是确保电机在各种工况下具有足够的强 度和稳定性,防止振动和断裂。
结构强度与振动分析的优化可以通过实验和计算机仿真 进行验证和改进。
03
永磁电机的性能分析
效率与功率因数
效率
永磁电机由于采用永磁材料,相比于传统电机具有更高的能量转换效率,减少了 能源的浪费。
绝缘材料
选用耐高温、电气性能良好的绝缘 材料,以提高电机的绝缘性能和耐 久性。
设计参数优化
01
02
03
气隙长度
合理设计气隙长度,以平 衡电机效率和磁场强度。
绕组匝数
根据电机性能要求,优化 绕组匝数,以获得更好的 电气性能。
转子结构
采用合理的转子结构,如 斜槽、磁阻转子等,以提 高电机效率。
制造工艺优化
冷却系统设计是永磁电机设计 的必要环节,它决定了电机的
可靠性和寿命。
冷却系统设计的主要目标是确 保电机在运行过程中温度保持 在合理范围内,防止过热和热
损坏。
设计时需要考虑冷却介质的类 型、流动路径和散热器等参数
。
冷却系统设计的优化可以通过 实验和计算机仿真进行验证和
改进。
结构强度与振动分析
永磁直流电机设计180W直径60mm
一额定数据符号修改1单位公式1额定电压 12V 3额定转速 4000rpm 4额定功率 180W 额定力矩 0.43N.m并联支路对数 1绕组单叠波绕组极对数 2运行方式断续二主要尺寸9气隙 0.5mm磁石漏磁系数 1.2磁石工作温度80预取气隙磁密 0.5T短矩系数 1效率 0.65计算功率 212W 223A三机壳尺寸机壳材料10号钢7机壳外径 60mm 8机壳厚度 3.5mm 机壳长度 65mm 预取机壳磁密1.7T三永磁体尺寸极弧系数 0.85磁极形状瓦片形径向充磁充磁方法平行充磁永磁体材料钕铁硼10磁石外径 53mm 14磁石径向高度 2mm 11磁石内径 49mm磁石平均直径 51mm 13磁石轴向长度 25mm 15磁石截面积 6.9cm216磁石角度 76.5°四电枢冲片尺寸硅钢片型号DW540-5012电枢铁芯长度 25mm 5电枢外径 48mm 6电枢计算长度 26mm17槽数 10t2>15mm?18槽形斜肩圆底槽21极距37.7mm 20齿距 15mm 预选取齿部磁密 1.7T 芯片叠压系数 0.9622齿宽 4.6mm 预选取轭部磁密 1.65T 23轭高 5mm 24转轴直径 8mm 槽底直径18mm 25齿高 15mm 26槽口宽 2.5mm 27槽口高 1.5mm 槽口直径45mm 槽肩高 1mm 槽内上直径 43mm 槽肩宽 9.4mm 槽底宽 1.5mm 槽内下直径19.5mm 槽深 11.8mm 28槽面积 65.2mm2五磁路计算磁石磁导率 真空磁导率 气隙30气隙磁密 0.12e4ΦδФδ/(αi *τ*Lef)29气隙系数 1.0931气隙磁压降104e4Φδ转子齿32转子齿部磁密 0.41e4Φδ14.5mm 333429e-3H t2转子轭转子轭计算高度 5.3mm 35转子轭磁密度0.38e4Φδ转子轭平均直径 13mm10.2mm 36转子轭磁场强度37转子轭磁压降20.4e-3H j2机壳(定子轭)38定子轭磁密0.264e4Φδ39定子轭磁场强度 定子轭平均直径56.5mm 44.4mm 40定子轭磁压降 88.8e-3H j1磁极磁极磁密 1.2T 磁极磁通 8.3e-4Wb 磁极磁场强度 960KA/m 磁极磁路长度 4mm 磁极的磁压降3880A41外磁路总磁压降 空载特性计算-见下页六电枢绕组计算磁通5e-4Wb 46计算电动势 9.2V47总导体数预取 13848每槽导体数预取13.8每槽导体数 14总导体数预取 14049每线圈匝数750每匝导线平均长 167.2mm 槽满率 0.551带绝缘线径0.88mm导线并绕根数 3导线材料铜裸导线直径 0.8mm 导线截面积 0.5mm2200C的电阻率0.029Ω.m 55电枢绕组电阻0.085Ω 0.104Ω53线负荷10.7A/mm 电流密度 15.3A/mm254发热因子 164?A2/mm3七换向计算56换向器外径24mm 换向器圆周速度 3.8m/s 57换向片数 1058换向片距7.5mm 换向片间槽宽 0.4mm 60换向片宽 7.1mm换向器极距61电刷宽7.1mm 电刷电流密度0.5A/mm2262电刷截面积 46mm263电刷长度6.5mm 换向器长度20mm 转子表面圆周速度10m/s齿顶比漏磁导 1.251.76槽部比漏磁导 1.58总漏磁导5.77e-06H/m 640.72V0.015T 650.05V 66换向元件合成电势0.79V 第一节距整距绕组67换向器宽度mm mm损耗和效率79电枢绕组铜损 55W电刷对数20.5V 0.5~2V 80电刷铜耗23W硅钢片含碳量低国产钢号D12磁钢损耗率 2.8齿部系数 3.6轭部系数4同步频率50Hz 磁钢密度7.8e-3kg/cm3转子齿磁密 2.05T 转子轭磁密 1.9T 转子齿体积 22.6cm3转子轭体积 5.1cm381电枢铁损9.1W 电刷单位面积压力0.5kg/cm2摩擦系数0.2582电刷换向器(或者集电环)磨损8.6W 837.2W 0.04P84总机械损耗 15.8W85附加损耗1.8w 0.01P 空载损耗 24.9W 86总损耗 104.7W 87输入功率 284.7W 88效率 63.2%九工作特性额定转矩 0.43N.m 空载转矩0.06N.m 电磁转矩0.49N.m 满载电流 22A 91电动势8.6V 满载转速 3686rpm 启动电流130A93起动电流倍数 5.994起动转矩 2.9N.m 95起动转矩倍数5.9。
直流电机设计详细版
直流电机设计1.电机主要尺寸与功率,转速的关系:与异步电机相似,直流电机的功率,转速之间的关系是:D22*Lg=6.1*108*p’/(a P*A*Bg*Ky*n) (1)D2 电枢直径(cm) 电机初设计时的主要尺寸Lg 电枢计算长度(cm) 根据电机功率和实际需要确定p’计算功率(w) p’=E*Ia=(1+2η)*P N/3ηE=Ce*Φ*n*Ky=(P*N/60*a)*Φ2*n*Ky*10-8Ce 电势系数a 支路数在小功率电机中取a=2p 极数在小功率电机中取p=2N 电机总导体数n 电机额定转速Ky 电枢绕组短矩系数小功率永磁电机p=2时,采用单叠绕组Ky=Sin[(y1/τ)*π/2] y1绕组第一节距aP 极弧系数一般取aP=0.6~0.75 正弦分布时aP=0.637Φ每极磁通Φ=a P*τ*Lg*Bgτ极距(cm) τ=π*D2/PBg 气隙磁密(Gs) 又称磁负荷对铝镍Bg=(0.5~0.7) Br 对铁氧体Bg=(0.7~0.85) Br, Br为剩磁密度A 电枢线负荷 A=Ia*N/(a*π*D2)Ia电枢额定电流对连续运行的永磁电动机,一般取A=(30~80)A/cm另外电机负荷Δ= Ia/(a*Sd),其中Sd=π*d2/4 d为导线直径.为了保证发热因子A*Δ≦1400 (A/cm*A/mm2 )通常以电枢直径D2和电枢外径La作为电机主要尺寸,而把电动机的输出功率和转矩为电机的主要性能,在主要尺寸和主要性能的基础上,我们就可以设计电机了.在(1)式的基础上经过变换可为:D22*Lg*n/P’=(6.1*108/π2)*1/(a P*Bg*A)=C A由上式可以看, CA的值并不取决于电机的容量和转速,也不直接与电枢直径和长度有关,它仅取决于气隙的平均磁密及电枢线负荷,而Bg和A的变化很小,它近似为常数,通常称为电机常数,它的道数KA =1/CA=(p’/n)/(D22* Lg)∞aP*Bg*A 称为电机利用系数,它是正比于单位电枢有效体积产生的电磁转矩的一个比例常数.2.直流电机定子的确定2.1磁钢内径根据电机电枢外径D2确定磁钢内径Dmi=D2+2g+2Hp其中g为气隙长度,小功率直流电机g=0.02-0.06cm ,铁氧体时g可取得大些,铝镍钴磁缸电机可取得较小,因铁氧体HC较大.气隙对电机的性能有很大的影响,较小的g可以使电枢反应引起的气隙磁场畸变加剧,使电机的换向不良加剧,及电机运行不稳定,主极表面损耗和噪音加剧,以及电枢绕组加大,较大的气隙,使电机效率下降,温升提高.有时电机磁钢采用极靴,这样可以起聚磁作用,提高气隙磁密,还可调节极靴形状以改善空载气隙磁场波形,负载时交轴电枢反应磁通经极靴闭,和对永磁磁极的影响较小.但这样会使磁钢结构复杂,制造成本增加,漏磁系数较大,外形尺寸增加,负载时气隙磁场的畸变较大.而无极靴时永磁体直接面向气隙,漏磁系数小,能产生较多的磁通,材料利用率高,气隙磁场畸变,而且结构简单,便於生产.其缺点是容易引起不可逆退磁现象.Hp 极靴高(cm) 无极靴结构时Hp=02.2磁钢外径Dm0=Dmi+2Hm (瓦片形结构)Hm 永磁体磁路长度,它的尺寸应从满足(1)有足够的气隙磁密(产生不可逆退磁),(2)在要求的任何情运行状态下会形成永久性退磁等方面来确定,一般Hm=(5~15)g Hm越大,则气隙磁密也越大,否则,则气隙磁密也越小..2.3磁钢截面积Sm对于铁氧体由于Br小,则Sm取较大值,而对于铝镍钴来说, Br较大,则Sm取小值.环形铁氧体磁钢截面积 Sm=a*p*(Dmi+Hm)Lg/P (cm)P瓦片形铁氧体磁钢面积:Sm=a*p*(Dmi+Hm)Lm/P (cm)P*2/P瓦片形铁氧体弧度角: b=180°*aP2.4 磁钢轴向长度Lm对铁氧体由于Br小,为了增加磁钢截面Sm,则Lm=(1.1~1.2)La2.5磁钢的选择:2.5.1磁钢的材质在永磁直流电机中,磁钢相当于串激电中的定子线圈中,它在定子铁壳中产生磁场,它和其它电机一样,是利用电磁感应原理在磁场媒质中进行能量转换的,磁场在能量转换过程中起媒介作用,在永磁直流电机中产生磁场的磁源是充过磁的永磁体,也叫磁钢)充过磁的磁石性能对电机的性能有很大的影响.在现代电机制造中,磁钢的材料有下列几种:铁氧体.铝镍钴合金,稀士合金,钕铁硼等.由于各种材料自身特点和本厂的实际,一般选用铁氧体作为永磁材料..2.5.2永磁材料的磁性能磁钢的退磁曲线如下:永磁材料的磁性能可以用磁滞回线来反映和描述.即用B=f(H)曲线来反映永磁体的磁感应强度随磁场强度来降改变的特性,该回线包含的面积随最大充磁磁场强度HMAX增大而增大,当HMAX达到HS时回线面积渐近地达到一个最大值,而且这时磁性能也较稳定,面积最大的回线被称为磁滞回线. 磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线,它是永磁材料的基本特性曲线,退磁曲线中磁感应强度Bm为正值而磁场强度Hm为负值,在退磁曲线过程中,永磁体相当于一个磁源.退磁曲线的两个极限们位置是表征永磁材料磁性能的两个重要参数(Br,Hc) 退磁曲线上任一点磁通密度与磁场强度的乘积被称为磁能积,在退磁曲线中有一个最大值,这一最大值称为最大磁能积(BH)MAX 单位为J/m3 ,它是永磁材料磁性能的一个重要参数. Br对电机性能的影响很大,使用较大Br值的磁钢可以增加扭矩,但会使电机空载转速降低2.6永磁材料的选择.2.6永磁材料的选择.2.6.1应保证电机气隙中有中足够的气隙磁密和规定的电机性能指标2.6.2在规定的环境条件.温度条件和使用条件下电机性能稳定2.6.3磁石要有良好的机械性能以便加工和装配2.6.4另外要经济性2.6.5尽量选择最大磁能积大的磁钢2.6.6根据对电机性能的影响,选择磁石的Br值2.7永磁直流电动机的充磁三种充磁方式:1)电磁式充磁电源2)电容式充磁电源3)半周期式充磁电源2.7.1电磁式充磁特点:1)能产生很长的脉冲进行铝镍钴充磁2)由于充磁电流小,为了使充磁磁场达到要求,需增加充磁线圈匝数3)不能有效地使充磁质量达到要求2.7.2半周期式充磁特点:1)它能在很快的循环速度下产生脉冲磁场2)它能给充磁夹具提供大电流 ,且受交流电流承载能力的限制.3)通常电源是一个固定装置,因此该电器必须与较接近的变电场所和较大的变压器用大功率电线连接.4)交流电压110V~600V 单相50Hz或60Hz2.7.3电容式充磁特点:1)电容箱中的能量可以在一个很短的时间内释放出一个很大幅值的电流脉冲(5000A) 这些电流能够产生很大的磁场2)对于充磁材料的几何尺寸或形状限制了充磁夹具中的线圈数量, 利用电容式充磁电源可以满足.3)费用较高.要使电机有较小的充磁电压,一般使用电容式充磁,但费用较高,故根据实际情况而定.同样磁钢采用双半圆内充磁时,可以使气隙磁密的波形为正弦波,双半圆内充磁磁头的尺寸如下:β=90°~115°A=Dmi-(0.1~0.2)mmR=(0.5~0.7)A 环形R=(0.7~0.78)A 瓦形β=180°*2p/(p/2)=135°L=LM+(2~4)mmLM 为磁钢轴向长度(cm)Dmi 磁钢内径(cm)充磁夹具中的条形极,,硅钢片或碳钢的绝缘用合成的玻璃纤维缠绕或环绕氧树脂通过流化进行环氧树脂处理而成.充磁夹具按要求的循环速率和运行条件进行常规的四个小时的常规测试,它是通过安装铜散热片或钢制条形极上开通风口并在其中通入水或空气来进行冷却的.充磁夹具的绝缘耐压试验: 2倍工作电压+1000V2.8永磁电机定子铁壳的选择2.8.1机壳厚度h j 选取时要考虑不应使定子轭部磁密B K太高一般应使B K =1.5~1.8T 则机壳厚度hjhj=σ*Φ/(lk*Bk)lk机壳长度根据主要尺寸和实际需要确定,一般为0.1~0.3cmBk 机壳磁密如若BK太高,則增大hj以减小BK值,有些电机使用增磁环,就是这一道理Φ每极磁通即气隙磁通σ磁钢漏磁系数σ=1.1~1.32.8.2机壳外径Dj =Dm0+2hj3.电机电枢的选择3.1电枢尺寸的确定电枢外径和长度根据同型号电机或根椐电机功率确定3.2槽数选择根据D2选择槽数Q. Q通常为奇数,因为奇数槽能减小由电枢齿产生的主磁通脉动,有利於减少定位力矩.但在大批量生产中,一般采用偶数槽.偶数槽有利於转子绕线,减小生产成本.槽数选择一般从以下几个方面考虑:1.元件总数一定时,选择较多的槽数,可以减小每槽元件数.从而降低槽中各换向元件的电抗电动势,有利於换向,同时槽数增多后,绕组接触铁心的面积增加,有利于散热. 但Q增加,槽绝缘相应增加,使槽面积利用率低,改善电机的换向, 减小由脉动磁通引起的损耗和噪音..2. Q增加,电枢齿矩t2減小齿根容易损坏,齿矩一般控制在当D2<30cm,t 2>1.5cm, 当Da>30cm, t2>2.0cm3.电枢槽数应符合绕组的绕制规则和对称条件.4.根据同号选择3.3电机线负荷和电磁负荷对电机的影响电机线负荷A=Ia*N/(a*π*D2) (A/cm)Ia 电枢额定电流电机电磁负荷是指气隙磁密最大值,其值为Bg =Φ/αp*τ*Lg (T)3.3.1选用较高的电磁负荷,可以节约材料,缩小电机体积,A过高,会产生不利影响,电抗电动势增加,使电机换向性能恶化,电枢反应增强,使电机工作特性变差;若电密不娈,将使电机用铜量增加,铜耗和温升增高等,Bg增大,使空气隙及电枢磁场所需的励磁安匝增加,从而增加了铜耗,也使电枢电损耗增加,效率降低,并使电机的温升升高.所以在选择A和Bg值时,都不宜选得过高,需要综合考虑.选择电磁负荷值,除应考虙A和Bg外,还应考虙A,Bg的乘积以及A,Bg的比例关系,由于电机的电抗电动势正比於电负荷,所以常用较小的A值和较大Bg值,以改善电机的换向性能,同时A值的减小也使电枢的用铜量降低,对於低转速直流电机铁损耗较小,Bg可选用较大值,而对於高转速电机,铁损耗较大会,Bg应选用较小值.3.3.2电磁负荷对电机性能和对经济性的影响3.3.2.1线负荷A较高,气隙磁密Bg不变(1)电机的尺寸和体积将变小,可节省钢铁材料. (2)Bg一定时,由於铁心重量减小,铁耗随之减小. (3)绕组用钢(铝)量将增加,这是由于电机的尺寸小了,在Bg不变的条件下,每极磁通将变小,为了产生一定的感应电势,绕组匝数必须增多. (4)增大了电枢单位表面上的钢(铝)耗,使绕组温升增高. (5)影响电机参数与电机特性.3.3.2.2气隙磁密Bg较高,线负荷A不变(1)电机的尺寸和体积将较小,可以节省钢铁材料. (2)使电枢铁耗增大.这是因为Bg提高後在其它条件不变时,虽会使D2Lg与电枢铁心重量减小,但因电枢铁心中的磁密与Bg间有一定的比例关系,铁内磁密将相应增加,铁的比损耗(即单位重量铁心中的损耗)是与铁内的磁密的平方成正比的.因此随着Bg的提高,比损耗增加的速度比电影枢铁重量减小的速度为快.而电枢的基本铁耗却等于其铁心重量和损耗的乘积,因此Bg提高後,将导致电枢铁耗加,效率降低,在泠却条件不变时,温升也将升高. (3)气隙磁位降和磁路的饱和程度将增加.Bg提高後,一方面直接增大了气隙磁位降的数值;另一方面.由于铁内磁密增大而使磁路饱和程度增加.这样,对于直流电机和同步电机,会因励磁磁势增大而引起励磁绕组用铜量与励磁损耗增加,效率降低;在冷却条件不变时使励磁绕组温升增高.还会因为励磁绕组体积过大而使布置发生困难(内极式电机)或导致磁极与电机外形尺寸加大(外极式电机).对于感应电机,会因励磁电流增加而使功率因数变坏. (4)影响电气参数与电机特性,随着Bg的增大,绕组电抗的标麽值将减小, 从而影响电机的起动特性和运行特性.3.3.2.3电机所用的材料与绝缘结构的等级也直接影响电磁负荷的选择所用绝缘结构的耐热等级越高,电机允许的温升也越高.电磁负荷可选高些; 导磁材料(包括兼起磁路作用的某些结构部件的材料)性能越好,允许选用的磁密也越高, 电枢绕组采用铝线时,由于其电阻率较大,为保证足够的安全放空间以免电损耗过大,往往采用比铜线时较低的电磁负荷.3.3.2.4 A,Bg的选择和电机的功率及转速有关确切地说是与电枢直径(或极距)及转子的园周速度有关.园周速度较高的电机其转子与气隙中泠却介质的相对速度较大,因而泠却条件有所改善, A,Bg 可选取得大些. 电枢直径(或极距)越小,所选取的A和Bg也应越小.3.3.2.5 A,Bg的选择和电枢槽的关系在内电枢的电机(如直流电机)中,电枢直径越小,则在平行槽壁时,为保证一定的槽空间.齿根将越窄;在平行齿壁时,为保证一定的齿截面积,槽尺寸将受限制.因此,当电机功率较小时(通常直径也越小),若为平行槽壁,则Bg的数值将因受齿根磁密限制而不能取得过高,因为通常齿部磁密最大值有一定限制,超过此值後,励磁电流和铁耗将迅速增加;同时,还因齿根磁密的限制而使槽不能太深,从而限制了槽空间的大小和线负荷A的数值.若为平行齿槽.则在齿距齿宽和槽深一定的情况下,直径小的电机中,槽的空间比直径大的电机要小,A也就选得较小.3.3.2.6电枢的外径和线负荷,电磁负荷间的关如图:对绝缘等级较高的电机,在不影响电机的换向的情况下,可高於图异曲线值约10%~20%电机线负荷与电枢直径的关系:气隙磁密与电枢直径的关系:10 20 30 40 50 60 603.4直流电机换向器的计算3.4.1换向器直径的计算Dc=(0.5~0.9)D2D2 电枢直径Dc的选取应考虑换向器表面圆周速度不大于50m/s.即Vc=p*Dc*Nn*10-2/60<(50~55)m/s3.4.2换向片数KK=(1-3)Q微型电机取K=Q3.4.3换向片宽bcbc=tc-δc (cm)tc=π*Dc/kδc=0.4~0.5 (mm)3.4.4.换向器长度一般电机Lc=Lb+(1~2.5)cmLb 电刷长度 (cm)4.直流电机用电刷4.1电刷截面积Sb=2*IN/P*△b (cm2)式中△b----电流密度,当采用金属石墨电刷时△b可取为15~20A/cm24.2电刷宽度bb=(1~2.5)tc (cm) 在少槽电机中为了限制换向区宽度bb<tc控制bb<0.2~0.25τc τc为换向器极距τc=π*Dc/p电刷长度Lb=Sb/bb4.3电刷材料电刷材料一般有三种:石墨电刷,电化石墨电刷,金属石墨电刷4.3.1石墨电刷这种电刷适用于换向条件正常,负载均匀的电机.4.3.2电化石墨电刷这种电刷耐磨性良好易于加工,适用于广泛场合.4.3.3金属石墨电刷这种电刷具有良好的导电性,电刷与换向器的接触压降小,适用于低电压电机,常用于UN<12V电机中.由于电刷材质与电机性能和电机换向有很大的关系,所以在选用电刷时一定要小心.5.永磁直流微型电机噪音分类及产生部位5.1机械噪音5.1.1转子不平衡振动5.1.2转子轴向窜动5.1.3电刷与换向器或滑环之间摩擦噪声5.1.4轴承噪声或轴承不良5.1.5定子与转子加工精度差,不同轴度超差5.1.6装配不良5.2电磁噪音产生原因5.2.1.低频主波噪音5.2.2齿谐波及高次谐波噪音5.2.3定子磁极位置不对称或两块磁瓦性能不一致5.2.4直槽转子径向磁力过大5.2.5转子两端调整垫圈分布不当,轴向磁场分力过大.5.2.6机壳表面辐射或共振5.3空气动力噪音5.3.1齿槽哑铃声5.3.2气流道哨声5.3.4.自冷风扇涡流声(小电机不存在)6.永磁电动机的转矩脉动和低速平稳性在某些场合,常要求电动机在低速时输出较大的转矩,且运行平稳,影响它的因素是转矩脉动. 1.换向引起的转矩脉动 2.齿槽效应引起的脉动.6.1为了减小换向引起的转矩脉动,主要在结构上采取措施:6.1.1采用多槽6.1.2增加元作数和换向片数6.1.3使电刷的宽度减小6.1.4电枢绕组采用单波绕组(多极电机)6.2对於由电枢齿槽引起的转矩脉动,可采取下列措施加以改善:6.2.1尽可增加电枢槽数,适当加大电动机气隙,以降低气隙磁阴不均匀度,减小由此产生转矩脉动6.2.2减小槽口宽度,采用磁性槽楔,以减磁阻的变化,削弱磁阻转矩.6.2.3用奇数槽,削弱电转动时引起的电动机磁场场的波,动减小的转动.6.2.4采用斜槽.以削弱消或削除齿谐波磁场所引起的转矩脉动7.直流电机的换向7.1改善直流电机换向的方法7.1.1移刷: 发电机应顺转向移刷. 电动机应逆转向移刷. 采用移刷换向相时,换向区内的气隙磁场将随电枢电流的增加而减弱.某一刷位只能在某一特定负载的情况下,才能获得较好的换向.7.1.2采用适合性能之换向极的光洁度7.1.3选用接触电降较大,特别是伏安性陡的电刷,可以有效地改善换向对额定电压较向的电机使用.7.1.4采用偏心气隙空气隙由主极中心线两侧逐渐大, 使电枢磁动势较大处相应具有较大的气隙, 可降低由电枢反应所引起的磁场畸变程度,使片间电压最大值减小.7.1.5采用极尖削角的方法8.直流电机的工作特性8.1起动力矩Tst=Km*Im (牛.米) 式中:Km=(0.16*P*N*Φ)/a (牛.米/安)(安)Im=(Un-△Ukb)/R2(20°C)Φ气隙磁通 N 电枢总导体数△Ukb 电刷电压降一般取0.5~2.0VR根椐电枢线径选择电枢转子电阻2(20°C)电枢转子电阻和电枢线径间的关系:8.2惯性矩J=8*D24*Lg*10-4 (克*厘米*秒2)D2电枢外径 Lg电枢有效长度8.3机械时间常数T=J*ω/Tst (秒)式中ω0=2π*n(1/秒)n0=nN/(1-TN/Tst) (转/分)TN =9.6*P2/n (牛*米)8.4转动惯量j=1/2mr2转子转动惯量为各部分的转动惯量之和.9.永磁直流电机的调节特性10. 电机在调节前的电压,转速,电枢总的导体数,导线直径分别U1,n1,N1,d1 电机在调节后的电压,转速,电枢总的导体数,导线直径分别U2,n2,N2,d2 那么,调节后的电枢总导体数N2N2= n1*N1*U2/(U1* n2) 调节后的导线直径d2d2= d1如果调节前和调节后的电压相等,则调节后的电枢总导体数N2N2= (n1*N1*)/ n2 调节后的导线直径d2调节后的电枢总导体数N d2= d1。
永磁直流电机电磁设计算例
永磁直流电机电磁设计算例首先,我们需要确定设计要求和工作条件。
假设设计要求如下:-输出功率:10kW- 额定转速:3000 rpm-额定电压:220V-额定电流:45A-永磁材料:NdFeB- 公称气隙长度:0.5 mm接下来,我们将按照电磁设计的步骤进行计算。
第一步:确定磁路尺寸和参数。
根据设计要求和参数,我们可以计算出磁路的尺寸和参数。
以磁路长度为1.2 m为例,根据磁路长度和气隙长度,可以得到铁心尺寸为1.2 m - 0.5 mm = 1.1995 m。
铁心截面积可以按照功率因数为0.9进行计算,即铁心截面积为:第二步:气隙设计。
气隙长度的设计需要考虑铁心饱和程度和磁通的分布。
一般情况下,气隙长度的选择可以按照公式δ=0.25*(0.0015+0.005*B_r)进行计算,其中δ为气隙长度(m),B_r为永磁体的剩余磁感应强度(T)。
假设永磁体的剩余磁感应强度为1.15T,则气隙长度为:δ=0.25*(0.0015+0.005*1.15)=0.0023m。
第三步:磁通计算。
根据设计要求和参数,我们可以计算出磁通的大小。
磁通的计算可以按照公式Φ=(A*B_g)/(K*1000)进行,其中Φ为磁通(Wb),A为铁心截面积(m^2),B_g为气隙磁感应强度(T)。
假设气隙磁感应强度为0.78T,则磁通为:第四步:磁场分析。
接下来,我们需要进行磁场分析,确定永磁体的形状和尺寸。
根据设计要求和参数,可以计算出永磁体的尺寸和相关参数。
以永磁体的长度为0.1m为例,根据磁通和永磁体长度,可以得到永磁体截面积为:第五步:定子绕组计算。
根据设计要求和参数,我们可以计算出定子绕组的尺寸和参数。
以定子的槽数为36槽,每槽两匝为例,根据公式可以计算得到定子槽的宽度为:b=(A_m*K)/(n_s*h_s)=(0.0125*1)/(36*0.025)=0.0111m。
至此,根据设计要求和参数,我们完成了永磁直流电机的电磁设计。
永磁无刷直流电动机-企业标准
永磁无刷直流电动机-企业标准1范围本标准规定了永磁无刷直流电动机的术语和定义、型号、环境基本参数及电路图、要求、试验方法、检验规则、标志、说明书、包装、运输及贮存等。
该标准规范的电动机适用于油田抽油机牵引电机、矿山矿井类设备牵引电机等工业用各种牵引类电机系统。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB755-2008 旋转电动机定额和性能(idtIEC60034-1:1996)GB/T1993-1993 旋转电机冷却方法GB/T2423.17-2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ka:盐雾(IEC60068-2-11:1981)GB4343.1-2003电磁兼容家用电器、电动工具和类似器具的要求第一部分发射GB/T4772.1-1999旋转电动机尺寸和输出功率等级第1部分:机座号56~400和凸缘号55~1GB/T4942.1-2006旋转电动机外壳防护等级(IP代码)分级(IEC60034-5:2000,IDT)GB9969.1-2008工业产品使用说明书总则GB10068-2000轴中心高为56㎜及以上电动机的机械振动振动测量、评定及限值(idtIEC60034-14:1996)GB10069.1-2006旋转电动机噪声测定方法及限值第1部分:旋转电动机噪声测定方法(ISO1680:1999,MOD)GB/T12665-2008电动机在一般环境条件下使用的湿热试验要求GB20113-2006-T电气绝缘结构(EIS)热分级3术语和定义反电势系数反映电机反电势的特性的系数。
4型号、环境、基本参数及电路图4.1型号4.2环境4.2.1海拔海拔不超过1000m。
在海拔超过1000m时,应按GB755-2008的有关规定。
4.2.2温度当大气环境温度在-25℃~+40℃时,电动机及其控制器能按规定的定额运行。
永磁直流电机图纸设计规范
永磁直流电机图纸设计规范为进一步规范图纸,提高图纸的图面质量,使图纸规范化、标准化、通用化,更好的指导生产,特制定此图纸编写规范。
内容如下:1、产品名称与图号缩写规范;2、图纸归档方式;3、图纸目录编写规范;4、电机标准编写规范;5、总装图编写规范;6、定子图编写规范;7、端盖图编写规范;8、机壳图编写规范;9、转子图编写规范;10、转轴图编写规范;11、电刷图编写规范;12、刷架板图编写规范;13、磁瓦图编写规范;14、换向器图编写规范;15、刷架组件图编写规范;16、弹簧图编写规范;17、刷握图编写规范;18、铭牌图编写规范。
图纸归档方式1.每套产品图纸专用图纸为图纸目录、铭牌、电机标准、材料消耗工艺定额明细表、总装图、定子图、转子图共7份。
这7份图纸放在一个文件夹内,其它图纸全部分类管理存档。
2.除图纸目录、铭牌、电机标准、材料消耗工艺定额明细表、总装图五张图纸可以在标题栏出现电机型号,其它图纸不得出现电机型号。
图纸目录编写规范1、图纸目录应包括所有新出图纸及所有引用图纸图号清单;2、图纸目录的第一行应注明该图纸目录的电机型号、图号和版本号;3、主体栏内应注明序号、名称、图号、版本号、备注等内容。
为便于图纸发放和查询,对专用图纸的移用需要在备注栏中注明移用什么型号电机的图纸;4、更改栏中应有更改标志、数量、更改单号、签名、日期等内容;5、标题栏中应有拟制、审核、标准化、批准等内容。
电机标准的编写规范1、电机标准中应包括外观、电性能、匝间耐压、常态绝缘电阻、电气强度、轴向窜动、噪音、绝缘等级、是否有UL论证、防护等级、螺钉拧紧扭矩、外形尺寸和转向等内容。
2、电机标准的第一栏应包括:电机型号、图号、版本号等内容;主体栏中包括序号、技术要求、备注等内容;更改栏中应包括更改标记、数量、更改单号、签名、日期等内容;标题栏中应包括拟制、审核、批准等内容。
3、外观:表面无划伤、脏污、锈斑;接插件牢固、无松脱;铭牌清晰正确、粘贴牢固。
小型永磁直流直线电动机的设计
图6
电流对应力数据曲线
作用电磁力的计算
[1] 2.3.1 导线长度计算 转子直径: D = 2.1 cm
一匝长: "l = D ! = 2.1 ! = 6.6 cm 取导线直径: (漆包线 d = 0.25 mm d = 0.3 mm) l = 142 d 四层圈数: 4 I 1 = 4 X 142 = 568 每层圈数: I1 = 4 4 有效作用圈数: X 4 I 1 = X 568 = 454 5 5
图4
直线电机结构简图
2.2.2 磁钢面积:
气隙磁通密度选择 S m = T ・ l = 14.5
基准磁通:
#r = B r S m = 69 660 基准磁势:
A!c = 0.8 I 1 H c = 1 200 采用磁钢: 其参数: ~GFOCB, B r =(4 800 ~ 5 300)X 10 - 4 H c =(3 750 ~ 4 000)X ( BH ) max 103 4 ! =(5.5 ~ 4.5)X 106 !"#
The Design of a Small Permanent Magnet ( DC)Motor Direct Current
WANG Zhi
( Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130012,China)
1 直流直线电机的结构和运动原理
1.1 直流直线电动机的结构 直流直线电动机的结构是能够让处于磁场中 的电枢载流导体产生输出推力和位移。一般的直 流直线电机, 实质上与旋转的单级电机一样, 在用 低碳钢做圆柱铁芯的外表面, 绕上单层绕组, 以形 成电枢。它是由两个匝数一样, 而绕向相反的线 圈组成, 整个绕组经浸漆处理, 得到一个无电刷 (无换向器) 的电机结构, 产生磁场的部件是由低 磁钢外壳和两个端板, 并在其中放上圆柱形激磁 绕组组成, 电枢插入磁场的内孔。当激磁绕组有 电流时, 在电枢铁芯里产生了主磁通, 它通过气 隙、 极靴、 端板以及外壳构成了回路, 如图 1 所示。 气隙磁通的径向分量与电枢电流相互作用, 在每 个极上产生了单方向的轴向力。 1.2 端漏磁通 当磁场绕组被激磁时, 在电枢内建立了轴向
永磁无刷直流电动机设计word版
如不慎侵犯了你的权益,请联系我们告知!永磁直流微电动机控制技术Permanent magnet DC micro-motorcontrol technology专业:测控技术与仪器姓名:拓明方指导教师:申请学位级别:学士论文提交日期: 2015年月日学位授予单位:天津科技大学如不慎侵犯了你的权益,请联系我们告知!摘要传统直流电机中电刷和换向器的存在使得其结构变得复杂,而且换相时发生的械接触严重影响了电机运行的可靠性和稳定性,而且会缩短其使用寿命,极大的影响了电机的应用范围。
因此,长期以来科学家们都着力于研究能有效替代电刷和换向器的装置或控制方法。
伴随着微处理器技术和智能控制技术的发展以及永磁材料的出现,PMBDCM 正在以其优越的性能逐步取代传统电机应用于各个领域。
其中无位置传感器的PMBDCM更是克服了位置传感器安装复杂、成本较高的缺陷,拥有可靠的工作性能和简单的电机结构等优势。
因此,针对无位置传感器的PMBDCM,本次毕业设计详细介绍PMBDCM的结构和工作原理,以TMS320F2812芯片为核心设计了 PMBDCM的无位置传感器控制系统的硬件电路,给出了模块化的软件设计思路;并选择硬件起动法和“反电动势”过零检测法来控制电机运行。
最后在MATLAB/SIMULINK环境下,采用模块化设计思路对无位置传感器的PMBDCM进行建模;并采用经典的双闭环控制方法对电机模型进行仿真,通过仿真结果证明了“反电动势”过零检测法的可行性。
关键词:PMBDCM;无位置传感器; TMS320F2812;“反电势”过零检测如不慎侵犯了你的权益,请联系我们告知!ABSTRACTTraditional DC motor has a complicated structure because of brush and commutator existence, and mechanical contact occurs when the commutation of a serious impact on the reliability and stability of the motor operation, as well as, it will shorten motor’s life, a great impact on the application range of the motor. scientists have long been focused on the study can effectively replace devices or control method brushes and commutator.With the development of microprocessor technology and intelligent control technology and permanent magnet material advent, PMBDCM is its superior performance to gradually replace Traditional motor used in various fields. Which PMBDCM position sensor-less is overcome complex and costly defects in position sensor mounted, possess reliable performance, simple motor structure and other advantages.Therefore, for the position sensor-less PMBDCM, this graduation design details of the structure and working principle on PMBDCM ,use TMS320F2812 chip as the core designed sensor-less control system hardware circuit and a modular software design ideas for PMBDCM, then, select hardware starting method and the "back-EMF" zero-crossing detection method to control the motor running.Finally, under the MATLAB / SIMULINK environment, build a position sensor-less PMBDCM model by modular design concept; and simulate motor model adopt the classic double-loop control method, the simulation results proved feasibility of the "back-EMF " zero-crossing detection method.Keywords: PMBDCM; Position sensor-less control; TMS320F2812;"back-EMF " zero-crossing detection如不慎侵犯了你的权益,请联系我们告知!目录1 绪论 (1)1.1永磁无刷直流电动机控制技术的研究概况 (1)1.2永磁无刷直流电动机的发展趋势 (2)1.3永磁无刷直流电动机的特点及应用 (3)1.3.1 在航空航天中的应用 (3)1.3.2 在汽车中的应用 (3)1.3.3 在家用电器中的应用 (4)1.3.4 在精密电子设备和器械中的应用 (4)1.4论文需要做的工作 (5)2 永磁无刷直流电动机的结构和原理 (6)2.1永磁无刷直流电动机的结构 (6)2.1.1 电动机本体 (7)2.1.2 位置传感器 (7)2.1.3 逆变器(电子开关线路) (8)2.2永磁无刷直流电动机的基本工作原理 (9)2.2.1 有刷直流电动机的工作原理 (9)2.2.2.无刷直流电动机工作原理 (10)2.3无刷和有刷直流电机的比较 (12)3 永磁无刷直流电动机的控制系统设计 (13)3.1控制系统的硬件设计 (13)3.1.1 驱动电路及驱动保护模块 (14)3.1.2 PIC16F877A 芯片及控制系统原理图 (15)3.2控制系统的软件设计 (17)3.2.1 软件设计 (17)3.2.2 处理位置传感器的检测信号 (18)3.3本章小结 (18)如不慎侵犯了你的权益,请联系我们告知!4 永磁无刷直流电动机的无位置传感器控制技术 (19)4.1无位置传感器PMBDCM的控制系统硬件设计 (19)4.1.1 控制系统框图 (19)4.1.2 逆变器电路的设计 (20)4.1.3 逆变器驱动电路设计 (20)4.1.4 核心控制电路及外围电路 (21)4.2转子位置的检测及无位置传感器时电机的起动 (23)4.2.1 反电势过零检测法原理和实现 (23)4.2.2 无位置传感器PMBDCM的硬件起动 (25)4.3无位置传感器PMBDCM的控制系统软件设计 (26)4.3.1 转子零初始位置起动程序 (26)4.3.2 “反电势”法运行程序 (28)4.3.3 功率模块保护中断(PDPINT)服务程序 (29)4.4本章小结 (29)5 永磁无刷直流电动机无位置传感器控制系统的仿真 (31)5.1PMBDCM的数学模型 (31)5.2无位置传感器PMBDCM的建模和仿真 (32)5.2.1 总体结构设计 (32)5.2.2 双闭环调速系仿真结果 (33)6 总结与展望 (36)参考文献 (37)致谢 (38)如不慎侵犯了你的权益,请联系我们告知!1 绪论永磁无刷直流电动机 ( 以下简称 PMBDCM ) 是近年来随着信息技术和材料技术的发展而迅速发展起来的一种性能优秀的新型电动机。
少槽永磁直流电动机的尺寸确定
少槽永磁直流电动机的尺寸确定陈世元;冯臣【摘要】针对少槽永磁直流电动机的结构特点,进行了分析和研究。
根据设计经验,总结出一套的关于主要尺寸、电枢尺寸、磁极尺寸、机壳尺寸、绕组尺寸以及换向器尺寸的确定方法及步骤,可供工程技术人员参考。
%In this paper, the permanent magnet DC motor with minority slot areanalysised and researched. According to design experience, a set of determination method and step are induced about the dimension of armature, poles, shell, winding and commutator. Those method can be referred by engineers and technicians.【期刊名称】《宁波职业技术学院学报》【年(卷),期】2016(020)005【总页数】4页(P105-108)【关键词】永磁直流电动机;少槽电枢;结构特点;尺寸确定;设计步骤【作者】陈世元;冯臣【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州 510640;爱龙威机电公司,广东肇庆 526238【正文语种】中文【中图分类】TM302少槽永磁直流电动机一般都是属于微型电机。
因为空间小,采用电励磁比较困难,槽数也不宜取得过多。
因此运行性能与普通永磁直流电动机相比,性能稍差。
一般应用在家用电器、电动玩具、汽车制造等行业。
结构尺寸具有一定的特点。
本文则以用于汽车座椅上的永磁直流电动机为例进行分析。
论述一下少槽永磁直流电动机的独特设计方法,总结一套尺寸确定的步骤。
与普通电机一样,主要尺寸主要指电枢的直径Da和铁心长度la。
本文则指转子铁心的直径和长度。
根据主要尺寸关系式[1]可计算出电机常数CA。
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永磁直流电机图纸设计规范为进一步规范图纸,提高图纸的图面质量,使图纸规范化、标准化、通用化,更好的指导生产,特制定此图纸编写规范。
内容如下:1、产品名称与图号缩写规范;2、图纸归档方式;3、图纸目录编写规范;4、电机标准编写规范;5、总装图编写规范;6、定子图编写规范;7、端盖图编写规范;8、机壳图编写规范;9、转子图编写规范;10、转轴图编写规范;11、电刷图编写规范;12、刷架板图编写规范;13、磁瓦图编写规范;14、换向器图编写规范;15、刷架组件图编写规范;16、弹簧图编写规范;17、刷握图编写规范;18、铭牌图编写规范。
图纸归档方式1.每套产品图纸专用图纸为图纸目录、铭牌、电机标准、材料消耗工艺定额明细表、总装图、定子图、转子图共7份。
这7 份图纸放在一个文件夹内,其它图纸全部分类管理存档。
2.除图纸目录、铭牌、电机标准、材料消耗工艺定额明细表、总装图五张图纸可以在标题栏出现电机型号,其它图纸不得出现电机型号。
图纸目录编写规范1、图纸目录应包括所有新出图纸及所有引用图纸图号清单;2、图纸目录的第一行应注明该图纸目录的电机型号、图号和版本号;3、主体栏内应注明序号、名称、图号、版本号、备注等内容。
为便于图纸发放和查询,对专用图纸的移用需要在备注栏中注明移用什么型号电机的图纸;4、更改栏中应有更改标志、数量、更改单号、签名、日期等内容;5、标题栏中应有拟制、审核、标准化、批准等内容。
电机标准的编写规范1、电机标准中应包括外观、电性能、匝间耐压、常态绝缘电阻、电气强度、轴向窜动、噪音、绝缘等级、是否有UL论证、防护等级、螺钉拧紧扭矩、外形尺寸和转向等内容。
2、电机标准的第一栏应包括:电机型号、图号、版本号等内容;主体栏中包括序号、技术要求、备注等内容;更改栏中应包括更改标记、数量、更改单号、签名、日期等内容;标题栏中应包括拟制、审核、批准等内容。
3、外观:表面无划伤、脏污、锈斑;接插件牢固、无松脱;铭牌清晰正确、粘贴牢固。
4、电性能:4.1 应注明电机输入电压类型(交流或直流)、额定电压值;4.2 最大空载电流、空载转速(公差表示为范围形式);4.3负载测试为测功机加载测试、根据用户要求测试2-4个负载转矩时的性能参数。
4.4 负载电流的公差以允许最大值的形式表示,如果用户没有明确要求,则公差为+10%;4.5 负载转矩要求按规定加载,允许公差±1% ;4.6 转速的公差:按客户要求,如果客户没有明确要求,则公差为±10%;4.7 堵转电流、转矩;若客户无要求,则此项内容不写;以上项目的单位按客户的使用要求(如oz.in、A、RPM、W等)。
5、常态绝缘电阻:≥100 MΩ;6、电气强度:1250V/1S,2mA (不需检测的要说明) ;7、轴向窜动:如客户没有明确要求,则按0.13~0.76mm;8、噪音:如客户没有明确要求,则为耳听无异常杂音;9、螺钉拧紧扭矩:按客户要求;10、外形尺寸和转向:外形尺寸和转向符合总装图要求;14、其它性能:其它性能满足标准IEC-34中的有关规定。
总装图的编写规范1、总装图一定要用A3 幅面的纸张打印;2、标题栏应采用装配图的标题栏,应包括设计、制图、审核、工艺、标准化、批准等内容。
例如下:3、明细栏的编写顺序和内容:序号、图号、名称、规格、数量、备注。
有图纸的零部件如:端盖、调整垫圈、波形垫圈、电枢转子、永磁定子、端盖组件、铭牌、合格证、接地线、螺钉、螺母、挡圈等一定要注明图号。
无图纸的标准件如螺母、螺钉、挡圈、弹垫、平垫在图号栏中注明国家标准,在规格栏中注明规格;无图纸的外购件如接地片、轴承、PVC 套管、接插件、端子、端子护套、热保护器、熔断器、热缩管、扎带等应在规格栏中注明规格;轴承应在备注栏中注明生产厂家。
4、尺寸与公差①在端盖高度、端盖外径尺寸后标注参考标识“()”;②安装孔要标识孔径和孔距尺寸,公差±0.2;0 –0.1,螺纹③轴伸尺寸公差按±0.76,扁位径向尺寸公差按公差按6g。
轴伸轴径公差符合零件图纸。
④引出线、PVC套管的长度公差按±12.7;⑤径向跳动:轴伸长度≤75时,标注为0.2;轴伸长度≥75时,标注为0.3;螺纹跳动标注为0.2;⑥轴向总高度(或安装面到底面)的公差标准为±1.5;以上尺寸公差如客户有明确要求,则按客户要求。
尺寸等级除端盖高度、外径标注参考尺寸外,其它都标注“○C”。
5、总装图上应注明转向和铭牌、合格证、接地线的位置及出线位置。
6、注意螺钉的方向正确。
7、技术要求栏①匝间耐压:1250V/1S;②应注明引线规格,引出线长度公差按±25.4;③常态绝缘电阻≥100MΩ;④电气强度:≥1250V/1S,泄漏电流2mA;⑤螺纹处涂防松胶的要求;⑥电机的磨合要求为在工作电压下磨合4小时(正反转各2小时);⑦轴向窜动:如客户没有明确要求,则按0.13-0.76;⑧客户如要求提供配件(如螺母、键等)应在技术要求中注明。
永磁定子编写规范1、标题栏应采用装配图的标题栏;有图纸的零部件如:机壳、磁瓦、等一定要注明图号、数量。
2、应有主视图和右视图两个视图,注明磁瓦与机壳间的轴向和周向位置;3、磁瓦与机壳间的轴向尺寸公差±0.76,标注“○E”;磁瓦与机壳的定位孔(凸台)的角度尺寸公差±0.5°;4、技术要求:1.用BONDMASTER671-A及BONDMASTER671-B双组份胶将机壳和磁瓦可靠地粘接。
2.机壳和磁瓦相对位置符合图纸要求。
转子图编写规范1、标题栏采用装配图标题栏。
2、明细栏中应包括序号、图号、名称、规格、数量、备注等内容。
有图纸的零部件如:转轴、转子冲片、换向器、绝缘轴套、绝缘端板、槽绝缘、槽楔等一定要注明图号、数量。
无图纸的零件件如挡圈、轴承等,在规格栏中注明规格。
3、尺寸与公差:①冲片压装尺寸公差:La0 -0.89;冲片平面至轴端面尺寸公差:Lb±0.25;换向器端面到轴端面尺寸公差:Lc±0.13;以上三个尺寸都标注“○E”。
②转子外圆尺寸不标注。
②换向器精车的轴向长度标注最小尺寸,外圆尺寸公差为φd±0.01,粗糙度0.63-1.9,跳动量为0.015(以二轴承档为基准),都标注“○E”。
④转子外圆尺寸不标注⑤转子绕线示意图要求能反映转子绕线的方向、转子绕组与换向器挂钩的关系。
4、技术要求:①说明转子的槽形是直槽还是斜槽。
②说明换向器与转子片二者之间的位置关系,对于文字不易表达清楚的则在转子绕线示意图上标识。
③说明绕线参数、漆包线规格,绝缘漆的规格等。
④说明点焊的要求、耐压强度1250V/1S。
⑤精车换向器后要求相邻片间相差0.005max.⑥转子冲片外圆涂JDZ防锈漆。
⑦有涂胶要求的转子,在换向器挂钩下部涂BONDMASTER E04胶。
⑧有校动平衡要求的转子,3”机座的电机0.15g max.,2.5”机座的电机0.12g max.。
端盖图纸编写规范一、压铸端盖毛坯1、图纸幅面统一采用A3纸,标题栏采用零件图标题栏;2、为便于压铸,所有尺寸均要标注;3、轴承室和止口的同心度为0.1;4、轴承室和止口的加工余量单边为0.5;5、安装减震器的轴承室外径拔模斜度为0.5°;6、材质为:ZL102/ADC12/A380;7、镀涂栏:表面喷塑处理(注明颜色)或喷沙处理;8、技术要求:①铸件不允许有缩孔、夹渣、裂纹等疵病;②表面不允许有明显碰伤;③清除铸件表面所有毛刺及飞边;④未注圆角R1.5;⑤未注公差GB/T1804-m。
二、压铸端盖零件1、要有主视图和右视图。
2、轴承室公差φd+0.02 0。
3、止口公差:内止口H8级;外止口:JS8级;配免车机壳的止口:φd-0.09 -0.13。
4、轴承室和止口的相对深度公差L+0.20。
5、轴承室与止口的同心度为0.03。
6、端盖止口深度应比机壳止口深度浅0.5mm。
7、轴承室和止口要标注1×45°的倒角。
8、光洁度:车加工工艺1.6;轴承室内径0.8。
9、技术要求①表面不允许有明显碰伤、油污、铝屑、毛刺等缺陷;②轴承室内壁涂锂基脂,涂层均匀。
10、镀涂栏和材料栏不填。
机壳或机座图编写规范1、机壳内孔尺寸免车机壳:φd-0.07–0.12需加工机壳:φd-0.1–0.152、内孔椭圆度免车机壳:0.15;需加工机壳:0.33、免车机壳两边止口需标注0.5×45°倒角。
4、需加工机壳,总长度留0.5的加工余量,长度公差±0.2。
5、机座需标注安装孔径和安装孔距,公差均为±0.2。
6、技术要求:①去掉端面毛刺;②表面镀锌,镀层厚度0.007-0.01;③漆层颜色一致,无刮伤、缺涂现象;④未注尺寸公差按GB/T1804-m级;7、尺寸等级:内孔、长度、椭圆度后面加“○E”;安装孔和安装孔距后面加“○C”。
8、标题栏采用零件图的标题栏。
9、镀层栏内填:表面喷塑处理,颜色。
10、材料栏内注明10#钢或20#钢。
转轴图编写规范1、标题栏采用零件标题栏。
标题栏中的材料:45#钢或40Cr钢,不需要写材料毛坯外径;标题栏中的图纸名称只需写“机座号+转轴”,不需写电机型号。
2、尺寸与公差③换向器档打筋尺寸与公差④轴承档轴向尺寸公差L±0.1;⑤开档轴向尺寸公差L±0.1;608轴承调整间隙为2mm;6201、6202和6203轴承调整间隙为2.5mm;⑥转轴总长:轴长公差L±0.25;⑦扁位轴向长度公差L±0.3;径向公差L 0 –0.2;⑧螺纹轴向长度公差±0.3,螺纹精度6g。
345、倒角φ6~φ10φ10~φ18φ18以上0.5×45°0.8×45°1×45°67、粗糙度:除扁位为3.2,其余都为0.8。
89、技术要求①不允许有碰伤、毛刺等缺陷;②调质处理HRC20-25 ;③未注工艺倒角0.2×45°;④未注尺寸公差按GB/T1804-m级;⑤应能通过48h盐雾试验(指电镀轴)。
10、镀涂栏:表面镀镍磷合金,单边厚度0.008,或表面涂SR40防锈油,并且用塑料袋封装。
电刷图编写规范1、标题栏采用零件标题栏。
标题栏中的材料:按实际材料填写。
2、尺寸与公差:电刷长度公差L±0.25,电刷截面的高度(装配后为轴向)尺寸公差A+0 -0.15,电刷截面的宽度公差B+0 -0.10,刷辫能承受2.3Kg的拉力测试,以上四个数据需加“○E”,电刷辫长度公差L±1.5,圆弧尺寸公差R±0.25。