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电机设计程序 南牛串激电机电磁设计程序 第 1 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波...

电机设计程序
南牛串激电机电磁 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 程序 第 1 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com 一、程序简介 1.本程序适用于电动工具、家用电器等以输入功率或输入电流作为额定指标的串激电机设计, 也可以作为机车牵引串激电机的设计参考。 2.本程序适用于初学者手工设计的初步计算,设计时需要一定 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 数据做参考,请结合最后所列 参考 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 同时使用。 3.本程序追求的计算精度为 10%,需要提高计算精度,则应采用计算机软件计算。 4.对本程序有任何疑问,请在 http://www.MotorCAD.net论坛公开交流。突破个人经验的局限, 播撒文明传承的火种,完成从“钻木取火”到“气体打火机”的跨越,需要我们共同努力。 二、电磁设计程序 (一)额定参数和工作条件 (核算时只要前面 1.2.4项即可) 1额定电压 =HU (V) 2额定频率 =Hf (HZ) (直流串激电机可按频率为 0Hz计算) 3额定输入功率 =1P (W) 4额定电流 ' 1 CosU PI H H = (A) (其中 Cos直流为 1,交流取 0.9) 5额定转速 =Hn (r/min) (应按要求的转速提高 10%来设计) 6额定输出功率 =HP (W) 7额定输出转矩 H H H n PM 56.9= (N.m) (输出功率和转矩为最重要工作条件,有条件时应对负载特性进行实际测试,作出曲线,负 载特性曲线和电机特性曲线的交点,即为工作点。) 8绝缘等级,工作制,使用环境等 (此相关项目与发热温升有关,非常重要,但对核算性能无影响。) 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 2 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com (二)定子冲片尺寸及计算 (设计新电机应尽可能的选择现有冲片,便于自动化生产;一般冲片一致工装模具可以通用。) 1定子外径 =1D (cm) 2定子外形 X方向 =xD1 (cm) 3定子外形 Y方向 =yD1 (cm) 4定子轭高 =1jh (cm) 5定子内圆半径 =1iR (cm) 6定子内圆半径偏心距 =e (cm) 7定子极弧宽度 =pab (cm) 8定子极身宽度 =pb (cm) 9线槽半径 =hR (cm) 计算: 10定子轭磁路长度 ( ) 2 11 1 pc c bhD l -- = p (cm) (为轭部中心之长度,此公式应按照实际适当修正。) 11定子极身高度 ( ) 2 22 11 eRDhp iy +- = (cm) 12定子线槽有效面积 =1eS )( 2mm 13极弧系数 pqa /= (q为极弧宽度 bpa在定子内圆所占角度) (三)转子冲片尺寸及计算 1转子外径 =2D (cm) 2转子内径 =2iD (cm) 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 3 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com 3转子槽数 =2Q (cm) 4转子槽口高度 =0rh (cm) 5转子槽楔厚度 =1rh (cm) 6转子槽深 =2rh (cm) 7转子槽口宽度 =02b (cm) 8转子槽上部宽 =1rb (cm) 9转子槽底半径 =2r (cm) 计算: 10转子齿宽 =t (cm) (对非平行齿,t取靠近最狭处的 31 处的轭高) 11转子齿磁路长度 3/2212 rhhh rrt ++= (cm) 12转子轭高 ( ) 2 222 2 3 1 2 2 rDhDh itc + +- = y (cm) 1=y (转轴复有绝缘层) 65=y (转轴不复绝缘层) 13转子轭磁路长度 ( ) 2 22 2 ci c hDl += yp (cm) 14转子槽有效面积 =2eS )( 2mm (应除去槽绝缘和槽锲所占面积) 15转子齿距 2 2 Q Dtm p = 16转子外齿宽 021 btt m -= (cm) 17转子槽宽 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 4 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com ( ) t Q hhDt rrs - -- = 2 102 2p 平行齿 (cm) thhDt trs -÷ ø ö ç è æ --= 202 3 42p 非平行齿 (cm) 18转子槽形系数 t tK ss 96.0 = 19气隙长度 =d (cm) (气隙长度大可以适当减少气隙不平衡引起的振动) 20气隙系数 d d d 10 10 1 + + = t tK m 21极距 2 2Dpt = (cm) 22计算极距 att =0 (cm) (四)其它结构尺寸及计算 1换向器外径 =cD (cm) 2换向器片数 =K 3电刷长度 =ba (cm) 电刷宽度 =bb (cm) 4电刷压降 =Du (V) 5电刷偏离几何中心线的角度 b = (弧度) 当采用接线借偏方式时, K sbpb 2 = (弧度) bs 为接线借偏片数 6转子绕组端部长度系数 =eK (cm) 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 5 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com 推荐为 95.0=eK (当 2D 小于 4cm) 1=eK (当 2D 大于 4cm) (应根据实际 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 情况取值) 7铁芯长度 =L (cm) 计算: 8换向器片距 K Dt cc p = (cm) 9换向区域宽度 '1 2 ' 1 czbc ty KUbb ÷ ø ö ç è æ --++= (cm) 式中: z KU z = c bb D Dbb 2'= c cc D Dtt 2'= 应满足 ( )02.1 tt -<cb ,否则重新设计相关项目 10实槽节距 e-= 2 zy s 11短距系数 ÷÷ ø ö çç è æ ×= o180sin 2Q y K sp 12虚槽节距 e×-= z KKy 21 13前节距 112 -= yy 14转子单位漏磁导 02 2 1 2 log92.0 2 2.1 b t L DK Rb h m e p l ++ + = 15定子轭部质量 ( ) 31111 105.15 -×-= LhhDW jjc (kg) 16定子极身质量 3108.14 -×= LbhW ppp (kg) 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 6 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com 17转子轭部质量 ( ) 312222 108.5 -×-= LlhDW ctc (kg) 18转子齿部质量 3 22 104.7 -×= LthQW tt (kg) 19硅钢片质量 31041.7 -×= bDLWFe (kg) (五)转子参数及计算 (核算时直接输入数据,设计时选择电流密度确定线径,根据槽满率确定匝数) 1转子绕组线规 2 2 ' d d (mm/mm) '2d 绝缘导线外径 2d 铜线直径 2转子导线截面 =2S (mm 2 ) 3每元件匝数 W2 4转子总导体数 KWN 22 ´= 5转子每槽导体数 2Q NN S = 8转子槽满率 2 22 2 10' e S s S dN f -× = ( sf 应不大于 0.76,如用自动绕线机绕制则不宜大于 0.65) 9转子绕组平均半匝长 22 DKLl e+= (cm) 10转子绕组电阻 5 2 2 2 10 35.5 -×= S NlNR (W) 11最大工作电流估算 28 Im R uUax D-= (A) 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 7 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com 一般应满足 axI H Im< ,否则重新设计相关项目 12转子绕组用铜量 5 222 1035.9 -×= lNsWCu (kg) (六)磁路及换向计算 (核算时先算第七部分----定子参数,设计时先算磁路) 1计算电流 ' 1 CosU PI H H = (A) (其中 Cos直流为 1,交流取 0.9) 2转子绕组电密 2 2 2S I H=D (A/mm2) 3转子线负荷 22 D NIA H p = (A/cm) 4转子热负荷 AAJ 22 D= 一般应满足 <经验数值2AJ ,和工作条件有关,以实际经验为准 5电刷电密 bb b ba I =D (A/cm2) 6旋转电势 uIRRCosUE HHH D-+-= )(' 21 (V) ——设计时定子电阻 R1可先假定和 R2相等,然后返回进行修正计算—— 7假定气隙磁密 ----核算时从此开始返工迭代计算磁路,设计时取 0.4-0.6T---- 8每极磁通幅值 gd LB0tf = (Wb) 9转速 交流: NK En dp H H f 410260 ´ = (r/min) 直流: NK En dp H H f 41060 ´ = (r/min) (设计时如果转速不符合要求,可调整转子匝数、铁芯长度、气隙磁密重算有关项目) 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 8 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com 10转子旋转频率 602 Hnf = 11换向器线速度 210 60 -×= Hcc nDv p (m/s) 12转子线速度 22 10 60 -×= Ha nDv p (cm) 13换向元件中电抗电势 6 2 102 -×= ax AvLWe l (V) 14换向元件中变压器电势 dHt Wfe f244.4= (V) 15换向元件中电枢反应电势 6 0 2 108.0 -× - = tt tp a a LvAWe (V) 16定子轭部磁密 4 1 1 1092.1 07.1 ×= Lh B c d c f (T) 17电枢轭部磁密 4 2 2 1092.1 ×= Lh B c d c f (T) 18定子极身磁密 410 96.0 08.1 ×= Lb B p d p f (T) 19气隙磁密 4 0 10×= L B d t f d (T) 20电枢齿部磁密 410 96.0 ×= t tBB mt d (T) 21定子轭磁场强度 =1cat (A/cm) (按 1cB 查相应材料的 50Hz磁化曲线) 22定子极磁场强度 =pat (A/cm) (按 pB 查相应材料的 50Hz磁化曲线) 23转子轭磁场强度 =2cat (A/cm) 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 9 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com (按 2cB 查相应材料的 50Hz磁化曲线,如果 f2>100则乘以 f2/100进行修正) 23转子齿磁场强度 =cat (A/cm) (按 tB 查相应材料的 50Hz磁化曲线,如果 f2>100则乘以 f2/100进行修正。当 TBt 8.1> 时 按转子片计算部分的第 18项槽形系数 sK 进行修正) (磁路计算误差是最大的误差来源,按上面的办法,在计算精度要求不高时可以适用) 24气隙激磁磁势 4106.1 ×= dddd KBAT (A) 25定子轭激磁磁势 111 ccc latAT = (A) 26定子极激磁磁势 ppp hatAT 2= (A) 27转子轭激磁磁势 222 ccc latAT = (A) 28转子齿激磁磁势 tcc latAT = (A) 29借偏去磁磁势 ADKAT bbb 2= (A) 33.0=bK (虚三槽电机) 625.0=bK (虚两槽电机) 30换向增磁磁势 ( ) IWee t bAT ax c b c 2 2 069.0 +÷÷ ø ö çç è æ = (A) 31电枢反应磁势 ( ) g c cga AT AATAATATAT 0202 000286.010688.0 )2/( t t - ++= (A) 32总激磁安匝 交流: ca ptcc ATATAT ATATATATAT AT -++ ++++ = b d 2 21 直流: captcc ATATATATATATATATAT -++++++= bd 21 (七)定子参数及计算 1定子每极匝数 HI ATW 21 = (取整数) ----设计时以此计算定子,核算时重新假定气隙磁密返工迭代计算,直到两边相差小于 5%---- 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 10 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com 2定子线圈线规 1 ' 1 d d (mm/mm) ' 1d 绝缘导线外径 1d 铜线直径 (结合下步要计算的电流密度 1D 或定子铜耗的限值要求,核对定子线圈宽度 mb 在定子槽 内安放的可能性,按设计计算程序附表一可初步选定导线线规。) 3定子导线截面 =1s (mm 2 ) 4定子线圈电密 1 1 s I =D (A/mm2) 5定转子安匝比 N Wf w 1 8 = 6定子线圈线模宽 ( ) ( )a×+= o90sin10 12 mm KDa (mm)取整数 3=mK (当 12D 小于 3cm) 5=mK (当 12D 大于 3cm) 7定子线圈线模长 2210 -+= rLLm (mm) 铜线标称直径 1d (mm) r(mm) 小于 0.45 0.45~0.5 大于 0.5 3 4 5 8定子线圈线模高 1'10 -= HH (mm) 9定子线模每层匝数 5.0' '' 1 - + = ed HW (取 0.5的整数) 'e 取 0.05,当 5.0'1>d 'e 取 0.03,当 5.0'1<d 10定子线圈宽度 ( )''11 ' 1 e+ + = d W Wbm (mm) (检验定子窗口能否安放) 11定子线圈平均每匝长度 ( ) ( )mmm brrLal ++-+= 2421 p (mm) H r Lm Bm L1 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 11 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com 12定子绕组电阻 5 1 11 1 10 28.4 -×= s lWR (Ω) (此部分应根据实际工艺情况取值计算,只要电阻计算正确即可) ——设计时返回磁路计算的第 6项旋转电势,对转速进行修正计算—— 13定子绕组用铜量 6 1111 107.18 -×= lsWWCu (kg) (八)性能计算 1定子漏抗压降 dHWfIx f11 5.0= (V) 2转子漏抗压降 8 2 2 102 -×= z LINfIx H lp (V) 3定子绕组自感电势 dHd WfE f188.8= (V) 4电枢绕组自感电势 8 22 10 0472.0 -×= d at dK LINfE Hq (V) 5端电压无功分量 dqx EEIxIxU +++= 21 (V) 6端电压有功分量 22 xHr UUU -= (V) 7修正旋转电势 uIRRUE Hrw D-+-= )( 21 (V) 8电磁功率 wH EIP =W (W) 9定子铁耗 pcFe PPP += 11 定子轭和极身单位铁耗 2 1 100 5.2 100 2 ÷ ø ö ç è æ+÷ ø ö ç è æ= HHc ffp re (W/kg) 定子极身铁耗 ppcp WBpP 2 1= (W) 定子轭部铁耗 1 2 111 cccc WBpP = (W) 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 12 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com 10转子铁耗 tcFe PPP += 22 转子齿单位铁耗 2 22 100 3 100 5.1 ÷ ø ö ç è æ+÷ ø ö ç è æ= ffpt re (W/kg) 转子轭单位铁耗 2 22 2 100 5.2 100 2 ÷ ø ö ç è æ+÷ ø ö ç è æ= ffpc re (W/kg) 转子轭部铁耗 2 2 212 cccc WBpP = (W) 转子齿部铁耗 tttt WBpP 2= (W) 11换向电气损耗 )( 21 FeFekc PPKcP += 2.0=cK 当 min/10000rnH £ 15.0=cK 当 min/10000rnH> 12换向压降损耗 uIP Hu D=D (W) 13定子铜耗 1 2 1 rIPCu = (W) 14转子铜耗 2 2 2 rIPCu = (W) 15风摩机械耗 =mP (W) (采用轴流式风扇时,可根据风扇外径 vD 按计算程序附图一查取。当采用离心式风扇时, 应将查的数乘以 1.2) 16输入功率 2111 cucuuKCFe PPPPPPP +++++= DW (W) 17输出功率 PmPPP Fe --= W 22 (W) 19效率 %100 1 2 ´= P P h 20功率因数 HH IU P1cos =j 21输出转矩 H H n PM 255.9= (N.m) 计算说明:本程序忽略铁耗造成的磁通相角(一般额定工作时磁通相角余弦值为 0.995左右, 不会带来太大的误差)从而避免了多次调整原始参数返工迭代计算、不但繁复、且十分容易出 错的问题。先假定功率因素(=0.9 或 1)计算旋转电势,以此确定磁通和转速,最后对旋转电势进 行修正,得到电机功率,返工迭代大为减少,因此较适合于手工计算。当然,如果要提高计算精度, 则需要编制软件对相关参数进行返工迭代计算。 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司 南牛串激电机电磁设计程序 第 13 页 共 13 页 宁波高新区南牛电机技术有限公司宁波国家高新区院士路 66号创业大厦 2-27 联系电话:0574-87910951传真 0574-87908395 公司网站:http://www.MotorCAD.net 手机:13071986828 QQ号码:106553993电子邮件:liu@MotorCAD.net liuwqnet@163.com 三、参考资料 1汪镇国《单相串激电动机的原理设计制造》上海科学技术文献出版社,1991.2 2汪国梁《单相串激电动机》陕西科学技术出版社,1980.12 3 何松波.施进浩《微特电机设计程序---- 第十章串励电动机》信息产业部 21 研究所(供 稿:周士宣) 4[美]Jimmie J.Cathey著 南昌大学.戴文进译《电机原理与设计的 MATLAB 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ---- 第 5 章直流电机》电子工业出版社.2006.7 附图——轴流式风摩耗曲线 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 轴流风扇外径(mm) 损 耗 P m( W ) n=8000 n=9000 n=10000 n=11000 n=12000 n=13000 n=14000 n=15000 n=16000 n=17000 版 权 所 有 宁 波 高 新 区 南 牛 电 机 技 术 有 限 公 司
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