Глава 3. Электромагнитный расчет электродвигателя

Исходные данные:

Напряжение питания Uп = 12В

Номинальная мощность P2 = 130Вт

Частота вращения nном = 3000 об/мин

Потребляемый ток Iном = 10.8 А

КПД = 74 %

3.1 Расчёт основных размеров машины

3.1.1 Ток якоря

, (3.1)

- коэффициент полезного действия

для электродвигателей с анизотропными магнитами

мощностью 80÷130 Вт

3.1.2 ЭДС якоря

, (3.2)

по экспериментальным данным

коэффициент учитывающий падение напряжения в цепи якоря и щётках

3. Расчётная (электромагнитная) мощность электродвигателя

. (3.3)

3.1.4 Машинная постоянная

(3.4)

коэффициент полюсного перекрытия

полезная индукция в воздушном зазоре

линейная нагрузка якоря

3.1.5 Диаметр якоря

. (3.5)

3.1.6 Длина пакета якоря

. (3.6)

3.1.7 Воздушный зазор

Значение воздушного зазора даны для случая, когда предусмотрена обработка постоянного магнита по внутреннему диаметру или шлифованием.

8. Число пар полюсов

2р=4 – для машин мощностью до 150 Вт

Полюсное деление

. (3.7)

Дуга магнита

B0= . (3.8)

Внутренний диаметр магнита

. (3.9)

Внешний диаметр магнита

, (3.10)

а- толщина магнита; а=0,7÷1,0

Осевая длина магнита

Число зубцов якоря

. (3.11)

Принимаем Zа= 12

Число коллекторных пластин

. (3.12)

Полезная площадь воздушного зазора

. (3.13)

Полезная площадь магнита

. (3.14)

Полезный поток

. (3.15)

Число проводников обмотки якоря

. (3.16)

Шаги обмотки якоря по пазам и коллектор

,

, (3.17)

.

Применяется простая петлевая обмотка

3.1.9 Число проводников в пазу

. (3.18)

3.1.10 Плотность тока в обмотке якоря

.

3.1.11 Сечение обмотки якоря

. (3.19)

3.1.12 Сечение и диаметр проводников обмотки якоря

Выбирается значение сечения провода по ГОСТу ближайшее к расчётному.

3.1.13 Площадь паза, занятая проводниками

. (3.20)

3.1.14 Коэффициент заполнения паза по меди

. (3.21)

Эти значения коэффициента заполнения являются оптимальными для существующей серии.

15. Площадь паза

. (3.22)

15. Размеры паза

Для электродвигателей мощностью 5-150 Вт обычно используется паз грушевидной формы.

а) Ширина прорези паза

.

б) Высота прорези паза

.

Размер Bп выбирается в зависимости от dиз

в) Зубцовое деление

. (3.23)

г) Минимальное сечение зубца

, (3.24)

Bzmax=1,2÷1,3 Тл(максимальная индукция в зубце)

Kcт=0,95 коэфициент заполнения пакета якоря

д) ,

hп≤(0,2÷0,3)*Da (по технологическим соображениям)

е) Диаметр железа якоря в верхнем сечении паза

. (3.25)

ж) Диаметр железа якоря в среднем сечении

. (3.26)

з) Диаметр железа якоря в нижнем сечении паза

. (3.27)

3.1.17 Размеры зубца по сечениям

(3.28)

Z1- размер зубца в верхнем сечении

Z2- размер зубца в среднем сечении

Z3- размер зубца в нижнем сечении

3.1.18 Средние размеры зубца по сечениям

, (3.29)

.

3.1.19 Площадь паза

. (3.30)

20. Диаметр коллектора

.

По конструкции коллектора для электродвигателей мощностью от 50 Вт рекомендуется делать развёрнутым.

20. Коллекторное деление

. (3.31)

3.1.22 Ширина изоляции

.

3.1.23 Ширина коллекторной пластины

. (3.32)

24. Ширина щётки

см.

24. Длина щётки

см.

24. Окончательные размеры щёток

.

24. Площадь щётки

. (3.33)

3.1.28 Плотность тока под щётками

, (3.34)

для выбранной марки щёток jщдоп берётся из ГОСТ 12919-67

3.1.29 Длина коллектора

. (3.35)

3.1.30 Проверка коммутации

а) Ширина зоны коммутации

. (3.36)

б) Условие благоприятной коммутации

(3.37)

.

3.1.31 Размеры корпуса электродвигателя

а) Сечение корпуса электродвигателя

, (3.38)

.

б) Длина корпуса электродвигателя

, (3.39)

m – размер, выбираемый из конструктивных и технологических соображений и включающий в себя вылет лобовых частей якоря, место под подшипники, расстояние от якоря до коллектора, определяемое типом обмотки.

m≈3÷4 cм

в) Толщина корпуса электродвигателя

. (3.40)