外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)設(shè)計含7張CAD圖帶開題報告-獨(dú)家.zip
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外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)設(shè)計
摘要
時代進(jìn)步和科技發(fā)展的同時，直流電機(jī)在生產(chǎn)、制造、運(yùn)輸及日常的生活中所占的比重是越來越重。所以，對直流電機(jī)的研究是非常有必要也是非常有意義的。直流電動機(jī)在結(jié)構(gòu)上可以分為兩類：一是內(nèi)轉(zhuǎn)子直流電動機(jī)；二是外轉(zhuǎn)子直流電動機(jī)。外轉(zhuǎn)子直流電動機(jī)可以直接驅(qū)動電動機(jī)，從而省去了機(jī)械變速裝置，這樣提高了驅(qū)動效率。因此外轉(zhuǎn)子直流電動機(jī)在我國有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景。
本次設(shè)計的題目是外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)設(shè)計，本文是查閱國內(nèi)外關(guān)于直流發(fā)電機(jī)以及外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)技術(shù)資料的基礎(chǔ)上展開的設(shè)計。在設(shè)計的開始階段對外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)裝置的進(jìn)行確定，內(nèi)部的主要零部件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計。例如，轉(zhuǎn)動軸的設(shè)計、校核及分析；定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼的設(shè)計以及對軸承的選用等。最后，根據(jù)上面的設(shè)計和分析，繪制出外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)裝配圖及主要零件圖，編寫了本設(shè)計計算說明書。
通過本次設(shè)計培養(yǎng)綜合分析和解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化專業(yè)知識，為立足社會夯實(shí)基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：直流電機(jī)、外轉(zhuǎn)子式、設(shè)計、校核
ABSTRACT
Era of progress and technological development, the share of the DC motor in the production, manufacturing, transportation and daily life gravity is heavier. Therefore, the study of the DC motor is necessary is very meaningful. DC motor in the structure can be divided into two categories: one is an inner rotor DC motor; the second is external rotor DC motor. An outer rotor DC motor can directly drive the motor, thus eliminating the need for mechanical transmission means, which increases the driving efficiency. Therefore, in our external rotor DC motor has a wide range of applications.
This topic is designed outer rotor type DC generator designed on the basis of this paper is to review domestic and external rotor DC generators and DC generators of technical information on the expanded design. DC's external rotor generator unit is determined at the beginning of the design stage, the main components of the interior detail design. For example, design, verification and analysis of the rotation shaft; a stator, rotor, bearing housing design and the selection of the like. Finally, according to the above design and analysis, draw the outer rotor assembly drawing DC generators and major parts diagram, design calculations prepared this manual.
Through this comprehensive analysis and design culture in general engineering and technology to solve the problem of the professional ability to work independently, to broaden and deepen the expertise to lay a solid foundation based on the community.
Keywords: motor, outer rotor type, design, verification
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目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
緒論 3
0.1 外轉(zhuǎn)子式直流電機(jī)的發(fā)展歷程 3
0.2 外轉(zhuǎn)子式直流電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 3
0.3 外轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的特點(diǎn) 4
0.4 本課題研究的內(nèi)容及目的 5
第1章 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 6
1.1 外轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的組成 6
1.2 設(shè)計參數(shù)的確定 7
第2章 主要零件的設(shè)計和計算 8
2.1 傳動軸的設(shè)計和計算 8
2.1.1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 8
2.1.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 8
2.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8
2.1.4 軸的受力分析 10
2.1.5 軸上鍵槽的設(shè)計 12
2.2 定子鐵芯的設(shè)計 12
2.3 電機(jī)電樞的設(shè)計 12
2.4 定子的設(shè)計 13
2.5 轉(zhuǎn)子的設(shè)計 14
第3章 結(jié)論 15
致謝 16
參考文獻(xiàn) 17
緒論
0.1 外轉(zhuǎn)子式直流電機(jī)的發(fā)展歷程
通過相應(yīng)的調(diào)查我們可以很清晰的知道，直流電動機(jī)在其構(gòu)造上面可以把它分成2種：一種是內(nèi)轉(zhuǎn)子直流電動機(jī)；還有一種就是轉(zhuǎn)子在外面的直流電動機(jī)。轉(zhuǎn)子在外面的這個直流電動機(jī)能夠不要任何輔助元件的帶動電機(jī)，可以省去中間的傳動裝置。在提高功效的同時還可以結(jié)束相應(yīng)的時間。所以，我們還能夠清晰的看到這樣的電動機(jī)他的發(fā)展前景還是比較的寬幅的。通過他們的名稱我們可以理解成轉(zhuǎn)子裝在外面的就叫做外轉(zhuǎn)子式直流電動機(jī)。
這樣的直流電動機(jī)是在有了有刷電動機(jī)以后才出現(xiàn)的新型電動機(jī)。在上個世紀(jì)中葉就出現(xiàn)了這樣的電機(jī)，他以擁有很好的轉(zhuǎn)動扭矩的提點(diǎn)和功能，在很長一段時間里面處于領(lǐng)先的步伐。
電子、電力技術(shù)的發(fā)展在很大層面上決定著直流電動機(jī)的發(fā)展的快和慢。在有刷電動機(jī)剛剛發(fā)展起來的開始階段，因?yàn)槟膫€時候功能比較大的電器元器件還在起步的階段，安全性和可行度得不到保障。并且價格還是比較高的，還有就是控制水平的發(fā)展還不是特別理想，造成了無刷直流電動機(jī)從問世以來在很長很長的一段歲月里面得不到好的使用性能，人們對這樣的技術(shù)和成品也是非常的不看好的，生產(chǎn)出來的成品也只能夠在實(shí)驗(yàn)室里面做做實(shí)驗(yàn)。
從19世紀(jì)70年代開始，半導(dǎo)體技術(shù)的迅速崛起，很多好的元器件也相應(yīng)的得到了人們的一致好評，還有就是永磁性材料也出現(xiàn)在人們的面前，這些都在為直流電動機(jī)的發(fā)展提供了比較有利的保證和保障。從那七個時刻起，我們有開始對外轉(zhuǎn)子直流電動機(jī)的發(fā)展、研究和分析有了比較濃厚的興趣，這個也成為了該產(chǎn)品走向成功的一個重要的里程碑。
到了1985年前后，H.R.Bolton開始對該電動機(jī)進(jìn)行了比較完整的分析和結(jié)論，這就預(yù)示該直流電動機(jī)在技術(shù)層面和書本成品走向成功的一個重要的標(biāo)志。
0.2 外轉(zhuǎn)子式直流電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
1、沒有機(jī)械傳動轉(zhuǎn)子的位置傳感器進(jìn)行控制
這樣的傳感器是整個動力系統(tǒng)里面比較重要的構(gòu)件之一，不單單是加大了系統(tǒng)的構(gòu)造費(fèi)用和復(fù)雜性的加大，并且還能夠減輕系統(tǒng)因?yàn)榉N種原因帶來的不良影響。以及計算機(jī)現(xiàn)在市面上行之有效的方法有下面3種：1種是利用反電動勢的辦法，第二種是采用定子三次諧波檢測的辦法，第三種是采用續(xù)流二極管電流通路檢測的辦法。
2、控制轉(zhuǎn)矩通過脈動的方法
存在轉(zhuǎn)矩是直流電動機(jī)的固有缺點(diǎn)，特別是隨著轉(zhuǎn)速升高，換相導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動加劇，并使平均轉(zhuǎn)矩顯著下降。減小轉(zhuǎn)矩脈動是提高無刷直流電動機(jī)性能的重要方面。
3、采用智能進(jìn)行相應(yīng)的控制
當(dāng)前信息和研究的理論數(shù)據(jù)的表面，在電氣控制范疇，一個比較先進(jìn)的發(fā)展趨勢就是采用比較先進(jìn)的方法進(jìn)行控制，特別是在智能控制理論方面。隨著直流電動機(jī)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，智能控制技術(shù)受到廣泛的重視。
0.3 外轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的特點(diǎn)
我們這里講到的一個以電子換向電路和轉(zhuǎn)動的裝置替代了有刷直流電動機(jī)的外轉(zhuǎn)子直流電動機(jī)。這樣的電動機(jī)工作起來比較的可行，維修起來比較的方便，構(gòu)造上也不是很復(fù)雜，還能夠?qū)崿F(xiàn)在調(diào)速上無級變速的好處。直流電動機(jī)在其構(gòu)造上面可以把它分成2種：一種是內(nèi)轉(zhuǎn)子直流電動機(jī)；還有一種就是轉(zhuǎn)子在外面的直流電動機(jī)。轉(zhuǎn)子在外面的這個直流電動機(jī)能夠不要任何輔助元件的帶動電機(jī)，可以省去中間的傳動裝置。在提高功效的同時還可以結(jié)束相應(yīng)的時間。所以，我們還能夠清晰的看到這樣的電動機(jī)他的發(fā)展前景還是比較的寬幅的。通過他們的名稱我們可以理解成轉(zhuǎn)子裝在外面的就叫做外轉(zhuǎn)子式直流電動機(jī)。
和傳統(tǒng)的感應(yīng)電動機(jī)相較，這樣的電動機(jī)擁有很大的功率密度，擁有更好地效率和更加良好的性能。一般有下面幾點(diǎn)好處：
1、由于采用高性能永磁性材料，，無刷直流電動機(jī)轉(zhuǎn)子體積得以減小，可以具有較低的慣性，更快的響應(yīng)速度，更高的轉(zhuǎn)矩慣量比。
2、因?yàn)闆]的轉(zhuǎn)子上頭的損失，這樣就不需要所謂定子勵磁電流分量，這樣來說的話它就工作速度就很快了。功率一樣的機(jī)器跟它來比較的話，機(jī)器的驅(qū)動這點(diǎn)動力就不能滿足了，它就需要更大的整流器還有逆變器了。
3、因?yàn)闆]有來發(fā)熱的轉(zhuǎn)子，所以我們研究的此款機(jī)器也就不需要來考慮給轉(zhuǎn)子降溫這個問題了。
4、永磁沒有刷的直的電流的電動機(jī)將感應(yīng)電動機(jī)非線性本質(zhì)和復(fù)雜的控制系統(tǒng)簡化為離散六狀態(tài)的轉(zhuǎn)子位置控制，無需坐標(biāo)變換。
0.4 本課題研究的內(nèi)容及目的
1、本課題研究的內(nèi)容
本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)是完成外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)設(shè)計。其技術(shù)要求為：a、額定功率：500W；b、額定電壓：24V； c、工作溫度：-20-40℃。
確定外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)裝置；繪制外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)的圖紙；編寫不少于5000字的設(shè)計計算說明書。
2、本課題研究的目的
（1）培養(yǎng)綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識。
（2）讓我們現(xiàn)在在校的學(xué)生有一個方向正確的思考，不停留在原來的層面上去考慮問題，同時也要熟悉和理解怎么去思考。
（3）訓(xùn)練我們的在校生能夠用正確的方法去查閱相關(guān)資料，工具書等等，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計所需要的一些數(shù)據(jù)的計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。
（4）培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。
第1章 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計
1.1 外轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的組成
通過上面的分析我們可以知道，外轉(zhuǎn)子直流電動機(jī)主要由三個部分組成：1、電動機(jī)本體-包括有繞組的定子和永磁轉(zhuǎn)子；2、位置傳感器；電子換向線路。
1、電動機(jī)本體
電動機(jī)本體的主要部分是轉(zhuǎn)子和定子。它們首先必須滿足電磁這個層面的需要，要確保工作的過程中所需要的磁通達(dá)到需要，這樣才能夠有一定量的電流流過，然后才能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩．然后，對于機(jī)械方面的安排，就是說一定要穩(wěn)，還要結(jié)實(shí)，一定要承受的住一定的重量，還有外部環(huán)境對機(jī)器的侵蝕。另外，還需考慮節(jié)約材料，結(jié)構(gòu)簡單．緊湊，運(yùn)行可靠和溫升不超過規(guī)定的范圍。具體結(jié)構(gòu)詳見下圖1.1
圖1.1 外轉(zhuǎn)子直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖
2、位置傳感器
位置傳感器是無刷電機(jī)中實(shí)現(xiàn)無接觸換向的一個極其重要的部件。它起著測定轉(zhuǎn)子磁極位置，為邏輯開關(guān)電路提供正確換相信息的作用。也就是位置傳感器將轉(zhuǎn)子磁鋼磁撅的位置信號轉(zhuǎn)換成電信號。然后去控制定子繞組電流換相。位置傳感器可分為接觸式位置傳感器和無接觸式位置傳感器兩大類。接觸式位置傳感器結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，用于比較簡易的場合，當(dāng)它在強(qiáng)烈振動，高真空及腐蝕性介質(zhì)中工作時，運(yùn)行不可靠，甚至有危險，不便維修。而無接觸式位置傳感器則能彌補(bǔ)上述不足。
3、電子換向線路
電子轉(zhuǎn)變方向的路線和位置傳感器相配合，起到與機(jī)械換向相類似的作用 其任務(wù)是將位置傳感器的輸出信號進(jìn)行解調(diào)．預(yù)放大，功率放大，此后發(fā)動最后一級功率器件，按照指定的程序來發(fā)電，保證驅(qū)動器可以動起來。一般說來，對改變電的線路的基本要求是：線路簡單、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、體積小、重量輕、功耗??；能按照它的信號進(jìn)行正確換向．并能控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)；能滿足不同環(huán)境條件的要求。
1.2 設(shè)計參數(shù)的確定
本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)是完成外轉(zhuǎn)子式直流發(fā)電機(jī)設(shè)計。
根據(jù)任務(wù)書上面的要求我們可以知道：電動機(jī)的額定功率：500W；電動機(jī)的額定電壓：24V；電動機(jī)的工作溫度：-20-40℃。另外，通過調(diào)查及參考同類產(chǎn)品我們還可以確定電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3000r/min。
第2章 主要零件的設(shè)計和計算
2.1 傳動軸的設(shè)計和計算
2.1.1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力
因傳遞的功率不大，對材料沒有特殊的要求。軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。采用碳鋼制造軸尤為廣泛。采用45鋼，并且對其正火處理，根據(jù)機(jī)械手冊查得強(qiáng)度極限，許用的彎曲應(yīng)力。
2.1.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑
各軸段的直徑所需要的軸徑與軸上的載荷的大小有關(guān)。在初步確定其直徑的同時，還通常不知道支反力的作用點(diǎn)，不能確定其彎矩的大小及分布情況。因此還不能按軸上的所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來確定主軸的直徑。但是，在對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，通常能求出主軸的扭矩。所以，先按軸的扭矩初步估計所要的軸的直徑。
根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)，取A=206，由式
式中p—軸傳遞的功率0.5kW；n—軸的轉(zhuǎn)速3000r/min
因?yàn)檩S上需開鍵槽，故軸徑應(yīng)該相應(yīng)的增大5%。即
按照機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表13-4，取標(biāo)準(zhǔn)值得d=12mm。
2.1.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)上面圖1.1外轉(zhuǎn)子直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，我們可以初步確定傳動軸的結(jié)構(gòu)外形為圖2.1，下面就各軸段的直徑和長度進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計。
圖 2.1軸的結(jié)構(gòu)
第1軸段：需要安裝聯(lián)軸器或者連接裝置，經(jīng)過相應(yīng)的計算后確定，該軸段的直徑為12mm。寬度為20mm。我們在設(shè)計的時候應(yīng)該保證軸段寬度比帶輪的寬度要稍微短一些。所以該軸段的直徑取值12mm，長度取值18mm。
第2軸段：為第1軸段與第3軸段的連接部分。其主要的作用是對第1軸段安裝的連接件起到軸向固定的作用，現(xiàn)設(shè)計該軸段的直徑取值14mm，長度取值5mm。
第3軸段：安裝支承軸的軸承，經(jīng)過相應(yīng)的計算，我們決定選用61902深溝球軸承（軸承的內(nèi)徑為15mm，軸承的外徑為28mm，軸承的寬度為7mm），為保證軸承的軸向定位。所以該軸段的直徑取值15mm，另外該軸段還需要安裝左端蓋，設(shè)計端蓋的長度為12mm，所以該軸段的長度為18mm。
第4軸段：為第3軸段與第5軸段的連接部分。其主要的作用是對第3軸段安裝的軸承起到軸向固定的作用，現(xiàn)設(shè)計該軸段的直徑取值18mm，長度取值10mm。
第5軸段：也就是軸的中間部分安裝定子鐵芯，查閱機(jī)械設(shè)計手冊后，設(shè)計該軸段的直徑為23mm，長度為40mm。
第6軸段：和第4軸段的作用是一樣的，為第7軸段與第5軸段的連接部分。其主要的作用是對第3軸段安裝的軸承起到軸向固定的作用，現(xiàn)設(shè)計該軸段的直徑取值18mm，長度取值10mm。
第7軸段：和第3軸段的作用是一樣的，安裝支承軸的軸承，經(jīng)過相應(yīng)的計算，我們決定選用61902深溝球軸承（軸承的內(nèi)徑為15mm，軸承的外徑為28mm，軸承的寬度為7mm），為保證軸承的軸向定位。所以該軸段的直徑取值15mm，另外該軸段還需要安裝右端蓋，設(shè)計端蓋的長度為12mm，所以該軸段的長度為18mm。
第8軸段：和第2軸段的作用是一樣的，為第7軸段與第9軸段的連接部分。其主要的作用是對第9軸段安裝的連接件起到軸向固定的作用，現(xiàn)設(shè)計該軸段的直徑取值14mm，長度取值5mm。
第9軸段：和第1軸段的作用是一樣的，需要安裝輸出連接裝置，經(jīng)過相應(yīng)的計算后確定，該軸段的直徑為12mm。寬度為20mm。我們在設(shè)計的時候應(yīng)該保證軸段寬度比帶輪的寬度要稍微短一些。所以該軸段的直徑取值12mm，長度取值18mm。
為防止軸段之間的應(yīng)力集中，我們采用R0.5圓弧過渡，軸的兩端進(jìn)行C1倒角處理。具體結(jié)構(gòu)詳見下圖。
圖2.2 軸的零件圖
軸上技術(shù)要求：本軸采用的材料是45鋼，在加工前要對其進(jìn)行熱處理，安裝鍵槽的部位其表面粗糙度為3.2um，安裝軸承的部位其表面粗糙度為0.8um，安裝定子鐵芯的部位其表面粗糙度為3.2um。其余部位的表面粗糙度公差為12.5um。
主要工序的加工工藝：軸上軸段外圓及端面采用CA6140車床進(jìn)行加工，鍵槽采的銑削加工，采用X5032銑床進(jìn)行加工，磨削軸段采用磨床進(jìn)行加工。
2.1.4 軸的受力分析
1、軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
鍵槽軸段圓周力
鍵槽徑向力
軸承軸段的軸向力
軸承軸段的圓周力
軸承軸段的徑向力
軸承軸段的軸向力
2、支承反力的計算
水平面支承反力R=0
鍵槽軸段垂直面支承反力
軸承軸段垂直面支承反力
3、彎矩的計算
水平面彎矩
垂直面彎矩
合成彎矩
具體的受力圖，彎矩圖及扭矩圖詳見下圖2.3：
圖2.3 受力圖、彎矩圖及扭矩圖
4、按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度
查得，根據(jù)公式計算齒輪處軸徑
根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)，表13-5查得強(qiáng)度極限，許用的彎曲應(yīng)力，所以按照式13-3得
所以設(shè)計的軸滿足強(qiáng)度要求。
2.1.5 軸上鍵槽的設(shè)計
鍵的作用是連接連接軸和安裝在軸上的傳動件，以傳遞運(yùn)動和動力，必要的時候還具有安全保護(hù)的作用。依據(jù)上面對軸的設(shè)計，我們可以清晰的看到在直徑為12mm，長度為18mm的第1 軸段和第9軸段上需要加工鍵槽。
參閱機(jī)械設(shè)計手冊，在公稱直徑為10-12mm的時候，鍵的寬度和深度取值為4X2.5，安裝在軸上的鍵槽在以軸為基準(zhǔn)時，其公差為0.03mm。長度確定為14mm。
2.2 定子鐵芯的設(shè)計
即定子沖片是由沖槽的冷軋硅鋼片D23迭壓在鐵芯支架上而成的。冷軋硅銅片兩端的端板由絕緣板沖制而成。槽數(shù)視繞組的相數(shù)和概對數(shù)而定為60個。鐵芯支架是起支撐、固定鐵芯的作用。為減輕重量，可采用鋁合金壓鑄而成。為滿足設(shè)計所求的轉(zhuǎn)矩要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時．支架和軸采用緊配合，而且應(yīng)有足夠的過盈量。冷軋硅鋼片D23磁化曲線如下表所示：
表2.1 冷軋硅鋼片D23磁化曲線表
B(T)
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
H(A/m)
138
158
181
210
250
306
383
493
652
890
1260
2010
2.3 電機(jī)電樞的設(shè)計
外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電動機(jī)的電樞繞組由銅線繞繞制而成，結(jié)構(gòu)與一般電機(jī)的電樞繞組相類似。它在實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換過程中起著極重要的作用。此外，應(yīng)特別指出的是。電樞繞組浸漆工藝一定要在粘接霍爾元件之前進(jìn)行。因?yàn)榛魻栐蜔嵝圆睿诤媾嘀幸妆黄茐摹?
槽數(shù)選擇：通常為奇數(shù)，因?yàn)槠鏀?shù)槽能減小由電樞齒產(chǎn)生的主磁通脈動，有利於減少定位力矩。但在大批量生產(chǎn)中，一般采用偶數(shù)槽。偶數(shù)槽有利於轉(zhuǎn)子繞線,減小生產(chǎn)成本。
槽數(shù)選擇一般從以下幾個方面考慮：
1、元件總數(shù)一定時,選擇較多的槽數(shù)?？梢詼p小每槽元件數(shù)。從而降低槽中各換向元件的電抗電動勢。有利於換向。同時槽數(shù)增多后。繞組接觸鐵心的面積增加,有利于散熱。
2、Q增加,電樞齒矩t2減小齒根容易損壞，齒矩一般控制在當(dāng)D2<30cm， t2>1.5cm，當(dāng)Da>30cm，t2>2.0cm
3、電樞槽數(shù)應(yīng)符合繞組的繞制規(guī)則和對稱條件。
綜合上面的3點(diǎn)：本電機(jī)采用三相星形聯(lián)接繞組，為滿足性能要求并簡化工藝，該電機(jī)每極每相槽數(shù)設(shè)計為2。每相線圈匝數(shù)為95扎。
2.4 定子的設(shè)計
外轉(zhuǎn)子直流電動機(jī)的定子主要由定子鐵芯，電樞繞組和軸等三個部分組成。
定了鐵芯是采用冷軋硅鋼片D23迭壓在鐵芯支架而成的長度為0.0625m，冷軋硅鋼片厚度為0.5mm沖槽數(shù)為60個。冷軋硅鋼片兩端的端板由絕緣板沖制而成，以防止電樞繞組對地短路。
電樞繞組結(jié)構(gòu)與一般電機(jī)的電樞繞組類似，每相線圈主要由銅漆包線繞制而成，每相線圈匝數(shù)為95扎。每相線圈分別放在不同磁極下的兩個定子鐵芯槽內(nèi)，繞組在定子鐵芯槽內(nèi)由上下兩層組成。電流從上層線圈進(jìn)從下層線圈出，這樣由于電磁力方向都是朝一個方面的，所以能大大增大電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩.由供應(yīng)的負(fù)載電壓的不同電磁力大小不同，而電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也不同，其大小與負(fù)載電流的大小成正比。本設(shè)計的外轉(zhuǎn)子永無刷直流電動機(jī)繞組采用三相星形連接繞組，其每相線圈的不同分布如下圖所示：
圖2.4 1/20模型繞組
因軸對外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電動機(jī)而言，它是最主要的機(jī)械支撐部件，并承受轉(zhuǎn)矩所以它必須具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，同時軸也是位置傳感器及電機(jī)的引出線提供引出場所，所以本設(shè)計的電機(jī)采用材料為10#鋼。
2.5 轉(zhuǎn)子的設(shè)計
轉(zhuǎn)子是電機(jī)中的旋轉(zhuǎn)部件,主要由機(jī)殼,端蓋,永磁體等組成。電機(jī)外殼一般采用鑄鋼或鑄鐵,在本設(shè)計的電機(jī)采用的是10號鋼作為材料。因其具有良好的導(dǎo)磁能力和良好的鋼度所以一般作為首選。在機(jī)殼的內(nèi)圓周面安放的是燒結(jié)釹鐵硼永磁體，這二者是用粘結(jié)劑粘在一起作為電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件即外轉(zhuǎn)子。
粘結(jié)劑應(yīng)選用耐溫和粘接性能都比較強(qiáng)的種類，另外機(jī)殼的內(nèi)圓周面不能太光滑，它應(yīng)具有一定的粗糙度以便于永磁體與機(jī)殼的粘結(jié)。本設(shè)計的外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電動機(jī)的永磁體采用燒結(jié)釹鐵硼30SH，其性能在電機(jī)結(jié)成部件中已詳細(xì)說明在此就不重復(fù)了。
端蓋是用螺釘固定在機(jī)殼上的。它由鋁合金壓鑄加工而成。具體結(jié)構(gòu)詳見下圖：
圖2.5 轉(zhuǎn)子圖
第3章 結(jié)論
本次設(shè)計是對大學(xué)所學(xué)的一個綜合考察。作為一名大學(xué)生，在設(shè)計方面有了更大的進(jìn)步。在這幾個月的時間里，通過網(wǎng)上查找資料，翻閱設(shè)計手冊等相關(guān)專業(yè)書籍，使我了解到很多專業(yè)知識。熟悉了外轉(zhuǎn)式直流設(shè)計的過程步驟，通過對整體結(jié)構(gòu)及主要零部件的設(shè)計，鞏固了大學(xué)所學(xué)的知識。同時，通過對電動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要零件的設(shè)計計算，也提高了對專業(yè)知識的應(yīng)用能力。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對外轉(zhuǎn)式直流電動機(jī)有了進(jìn)一步的了解。課堂上的知識為此次設(shè)計提供了正確的理論指導(dǎo)，而實(shí)踐中遇到的問題又進(jìn)一步加深和鞏固了我們的知識。這次畢業(yè)設(shè)計讓我有一次復(fù)習(xí)了以前的內(nèi)容并運(yùn)用它做出了自己的東西，讓我對機(jī)電控制技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣。
在本次設(shè)計中，更多的是對機(jī)械CAD軟件的使用，這使我能更加熟練的運(yùn)用CAD畫圖，而且還熟練掌握了一些常用軟件的應(yīng)用，比如WORD，OFFICE等。
本設(shè)計中不足的是，只是對整體機(jī)構(gòu)及主要零件進(jìn)行了設(shè)計，但是還不能夠投入生產(chǎn)，如果要設(shè)計一個合格的實(shí)際使用的商品的話，還要做市場調(diào)查，考慮成本，工作環(huán)境，優(yōu)化設(shè)計等，所以，我覺得現(xiàn)在做的還不夠，所以要作為一名真正的設(shè)計人員，還要更加的努力！
致謝
我的這篇論文完成，除了自己將所學(xué)知識運(yùn)用到其中以外，還和我的指導(dǎo)老師的幫助分不開，完全依靠我自己不能這么順利的將論文完成，沒有老師的關(guān)心和指導(dǎo)，我的論文不會這么快速，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐瓿?，這篇論文也費(fèi)了老師很大的精力。他對本設(shè)計的構(gòu)思、框架和理論運(yùn)用給予了許多深入的指導(dǎo)，使得設(shè)計才能這么快的完成。在此謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師表示衷心的感謝和崇高的敬意。
還要感謝同組同學(xué)，在畢業(yè)設(shè)計期間，他們給了我許多建議和意見，尤其是在機(jī)械設(shè)計方面對我的精心指點(diǎn)，才使整個設(shè)計得以順利完成，感謝系部領(lǐng)導(dǎo)、老師對我的關(guān)心和幫助。再次感謝所有支持和幫助我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)們。
參考文獻(xiàn)
1、葉金虎，無刷直流電動機(jī)，科學(xué)出版社，1982
2、張深，直流無刷電動機(jī)原理及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，1996
3、沈建新，永磁無刷直流電動機(jī)特殊繞組結(jié)構(gòu)及無位置傳感器控制的研究，浙江大學(xué)博士論文，1997
4、林友仰、葉云岳，電機(jī)優(yōu)化技術(shù)，浙江大學(xué)出版社，1989
5、李燁等，永磁無刷直流電機(jī)技術(shù)發(fā)展水平與應(yīng)用前景，微電機(jī)，2001
6、胡虔生等，電機(jī)學(xué)，水利電力出版社，2001
7、盛劍霓，工程電磁場數(shù)值分析，西安交通大學(xué)出版社，1991
8、王沖權(quán)，電機(jī)的計算機(jī)輔助設(shè)計與優(yōu)化技術(shù)，上海交通大學(xué)出版社，1989
9、陳世坤，電機(jī)設(shè)計(上、下)，機(jī)械工業(yè)出版社，1997
10、顧興寶，高功率密度永磁無刷直流電動機(jī)，微特電機(jī)，2000
11、王秀和，永磁電機(jī)漏磁系數(shù)的確定，微特電機(jī)，1999
12、竇曉霞，永磁電機(jī)氣隙磁場分析與磁鋼選擇，微電機(jī)，2000
13、劉瑞芳，胡敏強(qiáng)等，永磁電機(jī)中永磁體數(shù)學(xué)模型的分析，微電機(jī)，2000
14、方瑞明、胡虔生，異步電機(jī)設(shè)計混合型專家系統(tǒng)，中小型電機(jī)，2000
15、方瑞明，永磁直流無刷電機(jī)設(shè)計混合型專家系統(tǒng)的研究，微電機(jī)，2001
16、鄭柒拾、王風(fēng)翔，永磁無刷直流電機(jī)的繞組參數(shù)計算，沈陽S業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000
17、洪文治，直流永磁電機(jī)計算程序及電樞反應(yīng)研究，微特電機(jī)，2000
18、韓光寒等，無刷直流電動機(jī)電樞等效電阻的實(shí)例研究，微電機(jī)，2002
19、鞠立華、蔣書運(yùn) 稀土永磁無刷直流電動機(jī)電磁場有限元分析,東南大學(xué)機(jī)械工程系碩士論文,2005
20、王淑紅,劉會飛,熊光煜,永磁無刷直流電動機(jī)的靜動態(tài)特性分析,太原理工大學(xué)電氣動力學(xué)院碩士論文,2005
21、鮑曉華，劉根，張敬華, 永磁無刷直流電動機(jī)運(yùn)行特性的研究,合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文,2002
22、徐惠明,外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,中國船舶工業(yè)總公司第七一二研究所期刊,1998第一期
23、Introduction to D.C. Machines．Proceedings for APEC．1998：86 —92
24、Chang—Lee Won，Joong—Ho Song，Ick Choy．Commutation torque ripple reduction in brushless DC motor drives using a single DC current sensor．Proceedings form PESC，2008：985—990．
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