Содержание

Введение……………………………………………………………………….стр 4

1. Расчет коллекторного двигателя постоянного тока малой мощности….стр 6

1.1 Задание на проект и исходные данные………………………………….стр 6

1.2 Основные размеры двигателя…………………………………………….стр 6

1.3 Обмотка якоря……………………………………………………………..стр 8

1.4 Размеры зубцов, пазов и проводов обмотки якоря..…………………...стр 10

1.5 Коллектор и щетки …………………………………………………… стр 14

1.6 Коммутационные параметры …………………………………………...стр 17

1.7 Магнитная система машины…………………………………………….стр 18

1.8 Выбор и расчет постоянных магнитов………………………………….стр 20

1.9 Потери и коэффициент полезного действия……………………………стр 28

1.10 Тепловой расчет электродвигателя……………………………………стр 33

Заключение…………………………………………………………………...стр 35

Список используемых источников………………………………………….стр 36

1 Расчет коллекторного двигателя постоянного тока малой мощности

1.1 Задание на проект и исходные данные

Рассчитать и разработать конструкцию двигателя постоянного тока малой мощности со следующими данными.

Полезная мощность Р_ном=55 Вт. Номинальное напряжение сети U_ном=110 В. Номинальная частота вращения вала n_ном=2400 об/мин. Диаметр корпуса D_корп=0,07 м. Возбуждение от постоянных магнитов. Исполнение по степени защиты IP 44, по способу охлаждения - с естественным охлаждением без внешнего вентилятора IC0040. режим работы кратковременный S2-30. Изоляция класса нагревостойкости B.

1.2 Определение основных размеров двигателя постоянного тока.

Определение основных размеров двигателя (диаметра якоря D и длины якоря l_δ) является одним из важнейших этапов в ходе расчета двигателя, так как правильно выбранные размеры якоря обеспечивают требуемый тепловой режим, соответствующий выбранному классу нагревостойкости изоляции, и рациональное использование применяемых в машине материалов.

1.2.1 Ток якоря при нагрузке машины

А

где η - предварительное значение КПД электродвигателя, выбирается из диапазона от 0,6 до 0,75. Выбираем КПД равным 64%, т.е. η=0,64.

1.2.2 Электромагнитная мощность двигателя

Вт.

1.2.3 Диаметр якоря

м

Принимаем D=0,048 м.

где α_δ=0,647 - коэффициент полюсного перекрытия (его значе ние выбирают из диапазона 0,6-0,7);

В_δ=0,22 Тл - магнитная индукция в воздушном зазоре, принимается равной индукции магнита в оптимальной рабочей точке кривой размагничивания предварительно выбранной марки магнита (для феррит бариевых магнитов выбирают из диапазона 0,1-0,25 Тл);

А΄=80∙10² А/м - предварительное значение токовой линейной нагрузки, её значение выбирают из диапазона 7000-20000 А/м при кратковременном режиме работы двигателя;

λ=1,22 - отношение длины магнитопровода якоря к его диаметру, это значение выбирают из диапазона 0,5-1,8.

По приложению А из стандартного ряда размеров выбираем диаметр якоря D=0,048 м

1.2.4 Расчетная длина якоря

l_δ= λ∙D=1,22∙0,048=0,059

1.2.5 Окружная скорость вращения якоря

м/с

1.2.6 Полюсное деление

м

принимаем 2p=2

1.2.7 Расчетная ширина полюса (магнита)

Выбираем конструкцию полюса без полюсного наконечника

b_δ=b_м= α _δ ∙τ=0,647 ∙0,075=0,049 м

1.2.8 Частота перемагничивания стали якоря

Гц

1.3 Обмотка якоря

Для двухполюсной конструкции двигателя выбираем простую петлевую обмотку с числом параллельных ветвей 2а=2p

1.3.1 Предварительное общее число эффективных проводников обмотки якоря

принимаем =3088

1.3.2 Число пазов якоря

z=(3 - 4)∙D∙100=(3 - 4) ∙0,048∙100=14,4 – 19,2

принимаем z=19.

1.3.3 Число коллекторных пластин

k=2z=2∙19=38

1.3.4 Предварительное число витков в секции обмотки якоря

принимаем число витков в секции обмотки равное округленному значению, т.е. ω_с=40

1.3.5 Уточненное число проводников обмотки якоря

N=ω_с∙2∙k=40∙2∙38=3040

1.3.6 Число проводников обмотки якоря в пазу якоря

7. Уточненное значение токовой линейной нагрузки

при этом должно выполниться условие

0,016<0,1 - условие выполняется

1.3.8 Шаги обмотки якоря

а) первый частичный шаг

б) результирующий шаг

в) второй частичный шаг

y₂=y – y₁=37 – 19=18

г) шаг обмотки по пазам

Обмоточные шаги должны быть целыми числами. Укорочение шага ε и ε_к выбирают такими, чтобы шаги обмоток были целыми числами.

1.4 Размеры зубцов, пазов и пр оводов обмотки якоря

В двигателях малой мощности применяют полузакрытые пазы якоря круглой или овальной формы, форма приведена на рисунке 1.

Обмотку якоря электродвигателя постоянного тока малой мощности выполняют из круглого медного обмоточного провода с эмалевой изоляцией класса нагревостойкости B и F и укладывают в изолированные пазы якоря.

Выбираем для зубцового якоря проектируемого двигателя овальную форму паза. Якорь выбираем со скосом пазов для уменьшения шумности двигателя. Пазовая изоляция – изидофлекс толщиной 0,35∙10^-3 м, то есть b_из=0,35∙10^-3 м.

Принимаем волновую обмотку с круглыми проводами с эмалевой изоляции класса нагревостойкости B . Выбираем марку провода ПЭТВ ОСТ 160.505.001-74. Сердечник якоря выполняется шихтованным из листов электротехнической стали 2013 ГОСТ 21427.2-83 толщиной 0,5 мм.

2,5 2,2 0,5

0,8

Ø 5,1

Ø3,8

Рисунок 1 – Формы пазов якоря