ф82沖片兩極電機設(shè)計案例

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1、兩極電機設(shè)計,一、前景分析,二、磁路設(shè)計,四、工裝設(shè)計,三、結(jié)構(gòu)設(shè)計,五、參考資料,六、后 記,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,一、前景分析,1.82兩極電機的配套產(chǎn)品,,,,,,82兩極電機,鼓風(fēng)機,抽油煙機,通風(fēng)機,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,2.市場分析,鼓風(fēng)機,抽油煙機,通風(fēng)機,,,,,國際市場：美洲市場,,,,,國內(nèi)OEM廠：科塞爾 日順風(fēng)，奧德隆，正域,國際市場：歐洲市場,國際OEM廠：華帝，聯(lián)創(chuàng),,,,,國際市場：韓國市場,國內(nèi)OEM廠：萬和，鑫盛,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析,82沖片類兩極電機主要是用于離心風(fēng)機上的電機，目前此類產(chǎn)品所采用的標(biāo)準(zhǔn)主要是以UL507標(biāo)準(zhǔn)為主，其主要匹配的電機

2、結(jié)構(gòu)以120結(jié)構(gòu)， 95結(jié)構(gòu), 均為四極電機，而82沖片類兩極電機作為此系列產(chǎn)品的一種新興產(chǎn)品，相比于其他電機， 82沖片類兩極電機具備有以下優(yōu)點：,1.電機轉(zhuǎn)速高,,在風(fēng)量相同的情況下，其風(fēng)壓，最大靜壓高，產(chǎn)品利用率高。,.電機效率高,,在新的能效等級推行以后，其高能效為市優(yōu)先選擇。客戶選擇,.電機體積小,,便于包裝運送，增多裝柜數(shù)量，減少周轉(zhuǎn)費用。,. 性價比高,,其電機設(shè)計，生產(chǎn)難度高，市場需求多，電機屬于高盈利產(chǎn)品,5.生存空間廣,,質(zhì)量控制難，一次合格率低，目前國內(nèi)尚無大規(guī)模生產(chǎn)廠家,因此，從設(shè)計優(yōu)化，工藝更新，質(zhì)量控制是保證此類兩極電機大規(guī)模生產(chǎn)的重要因素,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,二、

3、磁路設(shè)計,磁路設(shè)計主要就是定、轉(zhuǎn)子沖片的設(shè)計以及定、轉(zhuǎn)子設(shè)計,其磁路設(shè)計的優(yōu),,劣直接決定電機的性能及成本。,定 子,轉(zhuǎn) 子,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,磁路設(shè)計的步驟:,.定子沖片外徑設(shè)計,,2.定子沖片內(nèi)徑設(shè)計,,3.定，轉(zhuǎn)子槽形選擇,,.槽配合選擇,,.定轉(zhuǎn)子初步設(shè)計,,6.校核計算,,.修 正,,.最終圖紙,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,1.定子沖片外徑設(shè)計:,定子沖片的外徑一般由電機端蓋尺寸，安裝規(guī)格確定，但也可以考慮裝配工藝,磁路設(shè)計原要求及開料料規(guī)確定，為此，設(shè)計時曾考慮過以下幾種外徑：,,方案一,方案二,方案三,幾種方案對比：,方案一：可以多節(jié)約廢料，等效磁路不合理，電機電磁噪音大；,方案二：

4、電機等效磁路設(shè)計分布合理；但不利于裝配，裝配時對端蓋擠壓大；,方案三：電機便于裝配，同時磁路計算也相應(yīng)合理，開料尺寸與方案一相同,因模具為采用0.876mm板材的自動模，幾種沖片開料料規(guī)一致，綜合各項，選擇,第三種方案，定子沖片外徑:D1=8.2cm,D=8cm.,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,.定子沖片內(nèi)徑設(shè)計:,當(dāng)定子沖片的外徑確定之后，定子沖片內(nèi)徑設(shè)計的合理性將影響到定、轉(zhuǎn)子,Di1=(D11.643) (1.175+1.03p),的齒部、軛部磁密的比例以及定、轉(zhuǎn)子銅耗之比，一般說來，當(dāng)定子的內(nèi)徑從它 的最佳值出發(fā)增大時，會導(dǎo)致功率因數(shù)增加和效率下降，從它的最佳值下降時， 會導(dǎo)致功率因數(shù)下降和效率

5、增加。因此，合理的設(shè)計定子的內(nèi)徑，直接決定電機,綜合性能:,,本定子沖片內(nèi)徑的設(shè)計是參考兩個前輩的設(shè)計經(jīng)驗：其中，T.C.羅依特(T.C.Lioyd),提出了以下的經(jīng)驗公式:,其中: D18.2cm,為定子沖片外徑, p2，為極數(shù),根據(jù)計算：得到i1=3.879cm,而根據(jù)另一個前輩P.H.特里凱對比值KD=Di1/D1在研究,通過其提供的曲線表查出，,i1=3.785cm,其曲線表詳見小功率電動機,綜合兩個前輩的經(jīng)驗，現(xiàn)將Di1=3.8cm,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,3.定，轉(zhuǎn)子槽形選擇,定、轉(zhuǎn)子槽形的選擇對電機性能的優(yōu)化，生產(chǎn)工藝效率的提升起著極其重要的,作用，目前在產(chǎn)品中經(jīng)常用到的槽形有

6、以下幾類：,定子槽形,,,,,梨形槽,平底槽,,,磁路上來分析,梨形槽軛部的計算高度：dy2=dy2+0.2r13,而平底槽為dy2，磁路上梨形槽優(yōu);,工藝上：平底槽槽紙擺放困難，槽利用效果差，工藝上梨形較為優(yōu)化,綜合比較，槽形上選擇梨形槽.,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,4.槽配合選擇,定子槽數(shù)的選擇：與現(xiàn)有產(chǎn)品接近：S1=16,定子槽數(shù)選擇遵循幾個原則,,,,每極槽數(shù)應(yīng)為整數(shù)，即S1p=3,,S1增加，效率及功率因數(shù)有所提升。,,S1增加,附加損耗削弱,溫升下降,,S1增加,絕緣材料用量增加，成本增加,轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇：當(dāng)定子槽數(shù)確定時，轉(zhuǎn)子槽數(shù)S2的確定應(yīng)符合以下幾個原則：,1.為減小振動和噪聲，應(yīng)

7、使：S1-S21, 2, (p+1), (p+2);,2.為避免機械特性T=f(s)上的凹點，應(yīng)使S1-s2 p;,3.為避免機械特性T=f(s)上的死點，應(yīng)使S1-s2 mp(或mp的倍數(shù));,4.要滿足S1/S2 整數(shù),通常在符合這幾種狀態(tài)的情況下選擇定子與轉(zhuǎn)子的匹配槽數(shù)，確定轉(zhuǎn)子槽數(shù)S2=22,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,5.定轉(zhuǎn)子槽設(shè)計,定子沖片設(shè)計:有關(guān)定子沖片的設(shè)計，現(xiàn)與確定了外徑D1，內(nèi)徑Di1，槽數(shù),1和槽形，現(xiàn)只需對軛部和齒部設(shè)計就行了。,定子沖片的初步設(shè)計步驟如下：,1).定子沖片外徑D1,已定， D1=8.2；,).定子沖片內(nèi)徑Di1,已定， D1=3.7；,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,

8、3).定子槽數(shù)1,已定 S1=16;,4).定子槽口寬度10,根據(jù)微特電機設(shè)計手冊,W10=0.2cm;,5).定子槽口高度d10,根據(jù)微特電機設(shè)計手冊,d10=0.06cm(d10=0.050.07cm);,6).斜肩高度d1,根據(jù)微特電機設(shè)計手冊,d11=0.0cm(d11=11.5d10);,7).齒寬t1,根據(jù)C.G.維諾特推薦：t1=(1.1+0.0315Di1)*Di1S1=0.29cm,初定值;,8).齒肩寬1,1 =2（r13-d14Sina）/Cosa=0.51cm;,9).軛寬dy1,dy1=(Bt1/Bc1)*(S1t1/3.14/p)=0.95cm;,維諾特推薦Bt1/

9、Bc1=1.15，但極數(shù)少的取大值為佳，在此取Bt1/Bc1=1.3.,10).半槽角度a, a=180/S1=11.25;,11).中間量A、B, A=（Di1*Sina-t1)/2=0.2255cm; B=0.5*(D1-Di1)-dy1=1.25cm;,12).總槽深d1,d1=【B(1+Sina)+0.2A】(1+0.8Sina)=1.3cm;,13).槽底半徑r13,r13=(A+BSina)(1+0.8Sina)=0.4cm;,14).齒腰高d14,d14=d1-（d10+d11+r13）=0.77cm;,15).槽底寬W13, W13=2r13=0.8cm,現(xiàn)對上述計算的幾個參數(shù)

10、進行分析:,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,4項,槽口寬度W10下降,,,,,,性 能,工 藝,沖 模,,磁化性能減小,效率升高,,大于兩根帶絕緣的電磁線即可,,大于2倍硅鋼片厚度即可,6項,斜肩高度d10下降,,,,性 能,,避免磁通密度過于飽和,,工 藝,,槽面積增大,便于下線,,沖 模,,應(yīng)保證齒頂有一定的機械強度,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,通過初步計算,定子沖片的初始圖形如下:,現(xiàn)對轉(zhuǎn)子沖片進行設(shè)計:,轉(zhuǎn)子沖片圖尺寸參數(shù),轉(zhuǎn)子槽形分類,,,,,,圓形槽,平底槽,梨形槽,,,,槽面積小,沖模簡單, 啟動要求高電機,槽面積最大,沖模尖角易磨損,槽面積較大,可做平行齒,沖模易做,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,因

11、此,轉(zhuǎn)子槽形選擇梨形槽;,,槽口型式選擇;,1.半閉口槽:槽口W20受沖模壽命的限制,模具使用壽命減少;,2.閉口槽:可削弱由齒諧波引起的一系列不良影響,如減少附加轉(zhuǎn)矩,降低噪音.,綜合各方面情況,獎電機槽口定位為閉口槽.,轉(zhuǎn)子沖片的初步設(shè)計步驟如下;,1).轉(zhuǎn)子外徑D2,D2=Di1-2=3.74cm (為氣隙,定為0.03cm);,2).轉(zhuǎn)子槽數(shù)S2,S2=22 已定；,3).轉(zhuǎn)子內(nèi)徑Di2,Di2=0.8cm,由電機軸確定；,4).轉(zhuǎn)子槽口寬W20,W20=0；,5).轉(zhuǎn)子槽口高d20,d20=0.08cm；,6).轉(zhuǎn)子平均齒寬t2,t2=S1t1/S2=0.21cm；,7).轉(zhuǎn)子軛高d

12、y2,dy2=0.96dy1=0.91cm；,8).轉(zhuǎn)子總槽深d2；d2=0.5(D2-Di2)-dy2=0.565cm,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,9).斜肩高r21; r21=1.5*d20=1.2cm,,經(jīng)計算后，轉(zhuǎn)子沖片的外觀圖就如下所示:,至此，定轉(zhuǎn)子沖片的初步設(shè)計方案已經(jīng)完成，下一步是對定、轉(zhuǎn)子進行磁路校核 計算，對其中加以修正。,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,6.校核計算,,校核計算是對初步設(shè)計好的沖片進行磁路計算，分析其中的每一步設(shè)計,計是否合理，然后加以修正，達(dá)到最好的效果，效核計算其實就是磁路計算。,磁路計算包括以下幾個部份的計算。,定子齒部磁通式Ft1,,,,定子齒計算長度dt1,定子齒磁

13、通量t1,定子齒截面積St1,定子齒磁通密度Bt1,定子齒磁化強度Ht1,定子齒磁通式t1,,,,,,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,定子軛部磁通式Fc1,,,,定子軛計算長度lc1,定子軛磁通量c1,定子軛截面積Sc1,定子軛磁通密度Bc1,定子軛磁化強度Hc1,定子軛磁通式c1,,,,,,轉(zhuǎn)子軛部磁通式Fc,,,,轉(zhuǎn)子軛計算長度lc,轉(zhuǎn)子軛磁通量c2,轉(zhuǎn)子軛截面積Sc2,轉(zhuǎn)子軛磁通密度Bc2,轉(zhuǎn)子軛磁化強度Hc2,轉(zhuǎn)子軛磁通式c2,,,,,,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,轉(zhuǎn)子齒部磁通式Ft2,,,,轉(zhuǎn)子齒計算長度dt2,轉(zhuǎn)子齒磁通量t2,轉(zhuǎn)子齒截面積St2,轉(zhuǎn)子齒磁通密度Bt2,轉(zhuǎn)子齒磁化強度Ht2,轉(zhuǎn)子齒

14、磁通式t1,,,,,,氣隙磁通式F,,,,氣隙磁通量 ,氣隙截面積S ,氣隙磁通密度B ,氣隙磁化強度H ,有效氣隙長度e,氣隙磁通式F,,,,,,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,磁路計算時應(yīng)該先知道以下條件:,,需知條件,,,,,定、轉(zhuǎn)子沖片尺寸，疊長，氣隙,,電壓，頻率，極數(shù)，功率因數(shù)保證值,,齒、軛部磁化曲線,根據(jù)先前計算的沖片尺寸，電機磁路計算步驟如下：,1.額定數(shù)據(jù)與技術(shù)條件：,（1）.電壓 U=230V；,（2）.頻率 f=50Hz；,（3）.極數(shù) p=2；,（4）.輸出功率 P2=70W；,（5）.功率因數(shù) Cos=0.98；,2.主要尺寸及沖片：,（1）.定子外徑 D1=8.2

15、；,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,（2）.定子內(nèi)徑 Di1=3.8；,（3）.氣 隙 =0.03；,（4）.轉(zhuǎn)子外徑 D2=Di1-2=3.74；,（5）.轉(zhuǎn)子內(nèi)徑 Di2=0.8；,（6）.疊 厚 l=3.6；,（7）.定、轉(zhuǎn)子沖片參數(shù)見下表：,（8）.極 距 p =3.14*Di1 p=5.966;,（9）.定子齒距 t1 =3.14*Di1 S1=0.74575;,（10）.轉(zhuǎn)子齒距 t2 =3.14*D2 S2=0.5338;,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,3.定子齒部磁路計算：,（1）.定子齒計算長度 dt1=d10+d11+d14 =0.9cm;,（2）.定子齒磁通量 t1 =1

16、/2*3.14* =1.13Wb (p2=70W,經(jīng)驗值=0.72T); ;,（3）.定子齒截面積 St1=Kfel1t1s1/p=7.9344c (鐵芯疊壓系數(shù)fe取0.95);,（4）.定子齒磁通密度 Btl= t1 / St1=1.424T(鐵芯疊壓系數(shù))；,（5）.定子齒磁化強度 Ht1=882A/m(磁化強度查磁化曲線表可以得到）；,. 定子齒磁勢 Ft1=Ht1*dt1/100=7.938A,4.定子軛部磁路計算：,（1）.定子軛計算長度 lc1=(D1-dy1)*3.14 /2p=5.6968cm;,（2）.定子軛磁通量 c1 =1/2 =0.36Wb;,（3）.定子軛截

17、面積 Sc1 =Kfel1dy1 =3.249c ;,（4）.定子軛磁通密度 Bc1 = c1/Sc1 =1.11T;,（5）.定子軛磁化強度c1 = c1/Sc1 =260A/m;,（6）.定子軛磁勢 Fc1 = Hc1*Lc1/100 =14.8168A;,5.轉(zhuǎn)子齒部磁路計算：,（1）.轉(zhuǎn)子齒計算長度 dt=d0+W21/2+d24 =0.76cm;,（2）.轉(zhuǎn)子齒磁通量 t=1/2Ke *3.14* =0.995Wb; （Ke取0.88),電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,（3）.轉(zhuǎn)子齒截面積 St2=Kfel2t2S2 /P=7.9c;,（5）.轉(zhuǎn)子齒磁化強度 Ht2 =563A/m;

18、;,. 轉(zhuǎn)子齒磁通式 Ft2=dt2*Ht2/100=4.28A,6.轉(zhuǎn)子軛部磁路計算：,（1）.轉(zhuǎn)子軛計算長度 lc2=(Di1+dy2)*3.14/2p =1.34cm;,（2）.轉(zhuǎn)子軛磁通量 c2 =1/2 Ke =0.3168Wb;,（3）.轉(zhuǎn)子軛截面積 Sc2 =Kfel2dy2 =3.11c;,（4）.轉(zhuǎn)子齒磁通密度 Bt2 = t2/St2 =1.26T;,（5）.轉(zhuǎn)子軛磁化強度c =221A/m;,（6）.轉(zhuǎn)子軛磁式 Fc = Hc*Lc/100 =2.96A;,.氣隙磁路計算：,（1）.氣隙磁通量 =1/2*3.14*Kr*=1.102T (Kr取0.9);,（3）

19、.氣隙磁通密度 B = / S=0.51T;,（4）.轉(zhuǎn)子軛磁通密度 Bc2 = c2/Sc2 =1.02T;,（2）.氣隙截面積 S= p*l1=5.966*3.6=21.4776 c,（4）.氣隙磁化強度 = B/ (0. 4*3.14)*1000000=406050A/m;,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,（5）.定子卡脫系數(shù) K1= t1 (4.4* +0.75*W10)/(t1(4.4 +0.75W10)-W10)=1.04,（7）.卡脫系數(shù) K = K1* K2=1.04*1.066=1.11; ;,(8) . 有效氣隙長度 =K*=1.11*0.03=0.0333;,(9

20、). 氣隙磁通式 F=0.8*B**10000=135.86A,（6）.轉(zhuǎn)子卡脫系數(shù) K2=t2(4.4*+0.75*W20)/(t2(4.4+0.75W20)-W20)=1.066,8. 磁路飽和系數(shù)計算：,(1). 每極總磁通式 F=Fc1+Fc2+Ft1+Ft2+F=162.198A,(2). 磁路飽和系數(shù) Fsm= F /F=0.84,至此：各部分的磁路計算基本就完成了，現(xiàn)對比各部份，對其進行修正計算。,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,.修 正,修正是對先前設(shè)計出來的定轉(zhuǎn)子沖片，通過磁路計算以后，對其中的一些,修正是對先前設(shè)計出來的定轉(zhuǎn)子沖片，通過磁路計算以后，對其中的一些參數(shù)進,行優(yōu)

21、化設(shè)計，修正設(shè)計應(yīng)從以下幾個方面著手。,1.提高磁路的飽和系數(shù)；,2.提高每極總磁通量；,.降低每部份的磁通密度；,4.合理的分布每部份的磁通密度的比例；,.優(yōu)化設(shè)計槽常數(shù)；,.根據(jù)實際生產(chǎn)狀況作出調(diào)整,.根據(jù)電機性能工況進行配套設(shè)計,由于涉及到公司的產(chǎn)品的產(chǎn)權(quán)保護，對磁路修正部分不作分析，但其最后修,正的定、轉(zhuǎn)子沖片圖如下:,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,,,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,三、結(jié)構(gòu)設(shè)計,,,,,,電 機,端 蓋,定子總成,轉(zhuǎn)子總成,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,通過上圖片分析，電機的結(jié)構(gòu)主要分為定子部件，轉(zhuǎn)子部件，及端蓋部件，現(xiàn),現(xiàn)分別對這三個部件的設(shè)計進行分析：,.端蓋部份,端蓋作為電機的主要支撐部份

22、,也是作為電機與外圍設(shè)備聯(lián)系的主要接口之一 ,,端蓋的設(shè)計應(yīng)從以下幾個方面考慮:,1).客戶安裝:安裝是作為電機與產(chǎn)品主要銜接的一個接口,也是怎么樣把電機固,字在產(chǎn)品上使用的一個方式,為了便于客戶的安裝,在設(shè)計的過程中,專門設(shè)計了一,個安裝支架.,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,安裝支架,在電機安裝過種中,電機是采用立式安裝,因此,采用此種安裝方式即可,2). 電機的使用:此電機主要是鼓風(fēng)機類產(chǎn)品的使用,其安裝位置如下圖所示,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,,,,,,電 機,風(fēng) 輪,蝸 殼,電機端蓋外徑的大小,決定了電機與端蓋之間的間隙,直接影鼓風(fēng)機的進風(fēng)口,,造成鼓風(fēng)機的空氣靜壓降低,風(fēng)壓減小,因此,在電機的端

23、蓋外徑的設(shè)計過程中,經(jīng)歷,了以下幾種變化.,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,,,方案一:切邊面積大,進風(fēng)口小,制造成本高,方案二:切邊面積改善,出風(fēng)口小,,將電機安裝孔 由四個改為兩 個,減小制造成 本,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,3).端蓋配合的設(shè)計:,此電機的裝配方式為定子鐵芯密封式的裝配,因此,涉及到端蓋與鐵芯的配合 方式的設(shè)計,為了減少噪音及振動,,兩個端蓋與鐵芯的配合如下:,緊 蓋,松 蓋,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,3.定子總成設(shè)計:,定子總成主要包括定子鐵芯及定子線圈兩部分,,定子線圈,定子鐵芯,定子鐵芯的設(shè)計在磁路設(shè)計部份已經(jīng)完成,現(xiàn)主要分析一下定子線圈的設(shè)計.,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,9).定子線圈設(shè)

24、計:,16槽兩極電機的定子線圈繞組主要有幾種形式;,1.單層疊式繞組,2.單層同心式繞組,,,3.單雙層繞組(正弦繞組),,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,這幾種繞組有以下幾種特點;,,,,,,,,1.主副繞組采用相同的布線方案,2.平均線匝距離少,節(jié)約銅漆包線,3.節(jié)距相同,線模設(shè)計簡單,制造方便,4.電磁性能較差,,,,,,,,1.繞組采用顯極布線, 線圈處于同一平面,2.端部層次分明,但面積很大,整形困難,3.線圈組平均匝長,耗費線材,增加有功損耗,4.制造成本相應(yīng)增加,,,,1.抗高次諧波強,能提高電機效率,改善啟動,2.線圈匝數(shù)不等,鐵芯不能充分利用.,,,,3.線模不同,節(jié)距相異,嵌線工藝有很

25、大困難,,4.在高能效電機上有廣闊的發(fā)展空間,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,比較幾路繞組方式的特點,以及對目前兩極電機的推行難度中,最重要的就是生產(chǎn) 質(zhì)量控制,故將繞組方式選為單層疊式繞組.,,至此,定子總成設(shè)計的幾個參數(shù)幾已有了,為了便于工裝模具的設(shè)計,還需確定定,子總成的外觀圖,定子總成的外觀圖從線圈長度,鐵芯尺寸,以及電氣安全性能方面 來考慮設(shè)計,經(jīng)計算以后,大致如下:,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,3.轉(zhuǎn)子總成設(shè)計:,,轉(zhuǎn)子總成主要包括軸、鑄鋁轉(zhuǎn)子兩部份，主要描述鑄鋁轉(zhuǎn)子的設(shè)計，而轉(zhuǎn)子,鐵芯在先前的磁路設(shè)計里面已經(jīng)確定，現(xiàn)就對鑄鋁轉(zhuǎn)子進行設(shè)計分析。,鑄鋁轉(zhuǎn)子又稱轉(zhuǎn)子籠形繞組,其轉(zhuǎn)子的設(shè)計主要包括以下幾個部

26、驟：,1.根據(jù)負(fù)載確定電機轉(zhuǎn)速n;,2.求算電機轉(zhuǎn)差率ns;,3.根據(jù)轉(zhuǎn)差率nS查表求R2/X;,4.求出電機的短路漏抗X;,5.求出鑄鋁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子電阻R2;,6.根據(jù)電阻R2算轉(zhuǎn)子端環(huán)的相關(guān)尺寸。,現(xiàn)大概寫出計算電機鑄鋁轉(zhuǎn)子的一些流程：,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,1.) 額定轉(zhuǎn)速的確定:n=2200Rpm（根據(jù)抽油煙機負(fù)載選定）：,,,2.) 轉(zhuǎn)差率：ns=(3000-2200)/3000=0.266;,3.) R2/X比值： R2/X=0.865 (查最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率初值曲線表可以得到）；,4.) 漏抗X的計算步驟：,電抗系數(shù)Kx,槽比漏磁導(dǎo)s,曲折比漏磁導(dǎo)z,端部比漏磁導(dǎo)e,相帶比漏磁導(dǎo)B

27、,斜槽比漏磁導(dǎo)SK,總比漏磁導(dǎo)t,漏抗計算參數(shù),,,,,,,,,,現(xiàn)分別對這些參數(shù)進行一一計算：,電抗系數(shù):Kx=12.5,槽比漏磁導(dǎo): s =0.93258,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,曲折比漏磁導(dǎo)：z=1.45,,,理想短路電抗：X=Kx * t=47.97,至此：轉(zhuǎn)子方面的參數(shù)均與計算完畢，其圖形如下,端部比漏磁導(dǎo)：e=0.1952,斜槽比漏磁導(dǎo)：sk=0.7785,相帶比漏磁導(dǎo)：B=0.4814,總比漏磁導(dǎo)： t=3.83768,(由于上述計算比較復(fù)雜，故只保留計算結(jié)果）,5.)轉(zhuǎn)子電阻計算值：依 R2/X=0.865, 則R2=41.5 (20時）;,6.)轉(zhuǎn)子各部份尺寸的確定：,1.端環(huán)

28、外徑：DRe=D2-0.15=3.74-0.15=3.59cm,2.端環(huán)內(nèi)徑：DRe=2.8 cm DRi(2p-3.14)/(2p+3.14)*DRe,3.端環(huán)平均直徑：DR=0.5*(DRe+DRi)=3.195cm,4.端環(huán)厚度：LR=0.1cm（在其余參數(shù)確定的情況下，根據(jù)電阻R2求算得到）,5.斜槽寬度：1.1*3.8/22*3.14=0.6cm,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,,,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,五、工裝設(shè)計,工裝是保證電機生產(chǎn)效率及質(zhì)量的最有效的工具，工裝設(shè)計的合理性直接定,,了電機產(chǎn)品最后的競爭力，設(shè)計工裝時，需要對下面幾個環(huán)節(jié)都具有很深的理解。,1.電機產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)

29、；,2.電機的生產(chǎn)工藝流程；,3.電機產(chǎn)品的質(zhì)量過程控制；,4.電機的生產(chǎn)設(shè)備，量具量儀。,電機產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)已經(jīng)分析，現(xiàn)主從生產(chǎn)工藝流程分析電機工裝的設(shè)計：,電機工藝流程,定子工藝流程,轉(zhuǎn)子工藝流程,端蓋工藝流程,裝配工藝流程,,,,,,,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,1.定子工藝流程：,漆包線,繞 線,,,繞線模,,定子鐵芯 槽 紙,,落 線,,配檔位,接 線,,溫控器 引 線,,,自 檢,,,整形模,整 形,,匝檢,,浸 漆,,定子總成,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,從流程圖上來看，定子部份的工裝主要有兩個：繞線模和整形模。,繞線模設(shè)計,,,,,,電機零件上，知道定子線圈尺寸,生產(chǎn)設(shè)備上：知道線軸的尺寸,調(diào)節(jié)

30、繞線的張力，便于繞線安裝,1）.定子線圈尺寸的設(shè)計，定子線圈尺寸的確定決定了繞線模的大小，也保證了,定子的質(zhì)量以及漆包線的相對用量，其設(shè)計流程如下：,定子線圈尺寸,平均半匝長LmCu,,,,,,,槽中心平均直徑De,線圈平均跨距Y,繞組端部系數(shù),通過對這些參數(shù)的設(shè)計，即可以得到最終的線模尺寸：,De=Di1+d1+d10+d11=3.8+1.106+0.06+0.07=5.036cm,Y=(Z1mY1m+Z2mY2m)/(Z1m+Z2m)=7 (疊繞組，Z1m=Z2m,Y1m=Y2m=7),電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,=1.4（主繞組）， =1.3（副繞組） 以經(jīng)驗值確定）,LmCu=l1+3.14*

31、De*Y* /S1=3.8+3.14*1.4*5.036*7/16=13.5cm(主）；,LmCu=l1+3.14*De*Y* /S1=3.8+3.14*1.3*5.036*7/16=12.5cm(副）；,經(jīng)設(shè)計，主繞組線圈的周長為27cm,副繞組線圈的周長為25cm,調(diào)整尺寸，其繞組,線圈圖形如下：,主線圈,副線圈,經(jīng)過對線圈的設(shè)計，其繞線模的外觀尺寸大體已經(jīng)確定，現(xiàn)再從設(shè)備線軸上對,其進行設(shè)計：,在小功率異步電動機的繞線機中，以PCUD-100型自動繞線機為代表，其線軸均采,用16mm繞軸，故將繞線模的線軸孔設(shè)定為16.1mm,另，為考慮生產(chǎn)時，在受張力影響時，繞組模上的線能夠輕易取下，而

32、不便于拉斷,線或拉傷漆膜，其繞線模采用錯位設(shè)計的方法，其設(shè)計外觀如圖所示:,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,此繞線模設(shè)計時的幾個思路：,1.為了減少線圈的總長度，節(jié)約成本，將方形繞線模改為圓形；,2.為了便于繞線時，張圈能夠順利的取下，采用兩個半圓形，中間空開；,3.中間空開時能夠緩解繞線張力，使得繞線時，不至于使線拉得太緊。,4.繞線模設(shè)計時，應(yīng)合理的計算出其線圈節(jié)距Y，端部系數(shù)確定線模長與寬。,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,2).定子整形模的設(shè)計：,端部整形是控制電機質(zhì)量的一個有效方式，電機繞組內(nèi)部產(chǎn)生的磁場由定子,鐵芯向端部逐漸減小，因此，控制繞組的端部作為減少電機端部損耗，提高電機,效率的一個有效方式，而

33、端部結(jié)果的合理性，也能夠使電機內(nèi)部的結(jié)構(gòu)更能緊湊，,便于電機內(nèi)部爬電距離及電氣間隙的控制，提高電機的電氣安全性能，但過于對,端部的控制又可能破壞定子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)組織，使電機槽紙破裂，溫控器壓壞以及,漆包線出線匝間狀況，因此，合理的設(shè)計定子端部整形模直接決定了定子的繞組,端部。在定子繞組端部整形模設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)以下幾個要點來進行設(shè)計：,1.模具使用壽命；,2.生產(chǎn)設(shè)備；,3.定子總成外觀確定。,由于端部整形模的設(shè)計有很多種方案，現(xiàn)通過設(shè)計裝配圖來對其中各個功能的,一一表達(dá)：,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,,,,,,上 模,定子總成,下 模,整形模的使用壽命：整形模的壽命主要由三個方面來確定：,主料的磨

34、損率,,,,材質(zhì)：Cr12,,硬度：HRc5560,,處理方式：高頻淬火,,使用要求：配合0.11MPa的氣壓機，壓500萬次不變形,彈簧的彈性,,材質(zhì)：65Mn,直徑:1.2mm,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,螺 釘,,,,強度：8.8級以上,,材質(zhì)：65Mn,,選用標(biāo)準(zhǔn)；GB/T70-85,內(nèi)六角頭圓柱頭螺釘,生產(chǎn)設(shè)備上來確定整形模的尺寸,設(shè) 備,M33 0.11MPa汽壓機,,,,,,汽壓機安裝孔,定子總成上確定繞線模的尺寸,,通過兩個端部的高度，已及內(nèi)外徑尺寸的控制，,確定整形模的尺寸,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,上整形模,下整形模,,,,避開溫控器,,,,避開電源線,現(xiàn)已確定了外圓整形，兩個端部整形，

35、再確定內(nèi)圓整形就基本可以確定整形模：,內(nèi)整形模主要是保障定子商部繞組內(nèi)圓與轉(zhuǎn)子之間的電氣間隙，內(nèi)圓整形好直接 有助于下一工序的進展。,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,至此：整形模設(shè)計也就完成，經(jīng)過組裝，其裝配圖如下,上 模,下 模,,在定子整形的過程中,應(yīng)注意的幾個事項:,1.在定子整形過程中,尺寸的控制:保證繞組內(nèi)圓尺寸,兩部部高度以及定子外圓,尺寸,這些尺寸的控制是控制電機電氣間隙及爬電距離的重要關(guān)鍵,是保證電機電氣,性能的先決條件之一,所以在繞線模設(shè)計時,必須設(shè)計出保障這幾個尺寸的部位;,2.在定子整形過程中,注意質(zhì)量控制:由于整形壓強的不同,以及繞組端部漆包線的,線線徑的異同,在整形的過程中,通常

36、易使漆包線漆膜脫去,溫控制器變形,槽紙破裂,等,因此,繞線模的設(shè)計必須考慮到這些因素,才能控制住電機整體的質(zhì)量.,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,2.轉(zhuǎn)子工藝流程：,鑄鋁轉(zhuǎn)子,鉸 孔,,,鉸孔模,,粗 車,,入 軸,精 車,,,打跳動,,涂硝基漆,,轉(zhuǎn)子總成,,粗車模,,壓軸模,轉(zhuǎn) 軸,,備注:由于轉(zhuǎn)子端環(huán)只有1mm厚,無需轉(zhuǎn)子平衡.,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,1).鉸孔：,鉸孔的目的是為了能夠順利入軸,由于轉(zhuǎn)子沖片在疊壓及鑄鋁過程中,內(nèi)徑發(fā)生,變形,將內(nèi)孔的尺寸適當(dāng)鉸大,方便入軸:鉸孔的工序入下:,設(shè)備:臺式鉆床,工裝:鉸孔模,鉸孔模是一個極其簡單的工裝,在鉸孔過程中主要是定位作用,,,,,固定轉(zhuǎn)子,,,

37、,固定于臺式鉆床下端,鉸孔模為經(jīng)常使用的模具,設(shè)計時采用強度高的材料,用Cr12,并經(jīng)過高頻淬火保證其能長久,使用.,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,2).粗車：,粗車的作用有兩個,1.對精車工藝的一個質(zhì)量保證,2.對精車刀具的一種保護,,而粗車模的設(shè)計是對粗車質(zhì)量的一個保障,粗車設(shè)計時應(yīng)注意到以下幾點;,,,,,,,,,2,,3,1,序號1為與轉(zhuǎn)子軸孔固定的部位,設(shè)計的時候要根據(jù)軸孔來確定;,序號2為與車床安裝的部位,在設(shè)計時,需要對所匹配的車床進行了解才能進行設(shè)計;,序號3為車轉(zhuǎn)子時,其固定轉(zhuǎn)子不動的部位,在設(shè)計時,需要控制三個孔的同心度,同心;,度達(dá)不到要求會使電機車轉(zhuǎn)子時轉(zhuǎn)子偏心,使得電機氣隙不均

38、勻,從而電機噪音增大,粗車模必須保證有三個以上的備模輪流使用,以保證轉(zhuǎn)子質(zhì)量.,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,2).入軸：,入軸以后,轉(zhuǎn)子總成的基本構(gòu)架也就已經(jīng)形成,轉(zhuǎn)子壓軸的設(shè)計從以下幾個方,面開始:,,,軸,,,方案一:加壓筋,,,方案二:無,方案一與方案二之間的對比:,1.軸本身,,,,方案一加工復(fù)雜,增加0.03元加工費,,方案一工序增加,轉(zhuǎn)軸容易壓彎,,入軸時,方案一屬于過盈配合,方案二為間隙配合,,方案二.入軸時轉(zhuǎn)子的鉚壓力需加大,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,,2.轉(zhuǎn) 子,轉(zhuǎn)子入軸模設(shè)計圖,,,,現(xiàn)對模具各部份加以分析說明:,,,支撐模,,,壓 模,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,,模具各部份功能描述說明:

39、,,,受力部份,將液壓 機的力傳遞到 轉(zhuǎn)子上,,,收口部份,接 觸面積小,液 壓傳遞時,壓 強大,將轉(zhuǎn)子 內(nèi)孔收縮,加 強鉚壓力,與壓模一樣, 通過上下口 收縮,將轉(zhuǎn)子 鉚壓緊,,,固定部份, 與轉(zhuǎn)子面 直接接觸 直接承受 壓力,而不 使壓力作 用于軸上,,,,,支撐部份,決定轉(zhuǎn)子的壓軸尺寸,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,,3.裝配工藝流程:,裝配工藝用到的工裝主要有三個,壓鐵芯,壓軸承,以及打端子,由于軸承規(guī)格及,端子均為標(biāo)準(zhǔn)件,故工裝設(shè)計時均一樣,現(xiàn)只說明壓鐵芯工裝.,壓鐵芯工裝,,,,,上 模,下 模,,,與液壓機接觸,支撐鐵芯,,強度大,用Cr12設(shè)計,,節(jié)約成本,用45#鋼,工裝設(shè)計設(shè)計時

40、設(shè)計到的零部件,,,前蓋(緊),,,后蓋(松),,,定 子,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,,設(shè)計目標(biāo):,將定子鐵芯壓入前端蓋緊蓋之中.,,從上圖的裝配圖看來,可以將工裝按以下方式設(shè)計:,,,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,,工裝的幾個地方加以說明:,,,,,,上工裝,定子鉚壓時,通此上工裝將 液壓機的力施到端蓋上,實現(xiàn)緊配,,,,缺口部份,定子鉚壓時,引線通過 此處伸出,以免鉚壓時弄傷引線,,,,止口,鉚壓時,通過 此控制鉚壓的尺寸,至此,82鼓風(fēng)機用兩極電機的基本設(shè)計已經(jīng)完成了,由于是前新設(shè)計,除了自己過 去的經(jīng)驗之外,還參考了一些資料才能完成以及其他產(chǎn)品的工藝才能保證完成:,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,六、參考資料

41、,以下對一些參考資料的介紹:,,本書重點闡述了單相異步電動機設(shè)計的電磁理論知識,通過對此本書的研究,,掌握電機的磁路設(shè)計,啟動設(shè)計,性能參數(shù)設(shè)計等.,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,本書匯及了電機常用結(jié)構(gòu)、常用材料、設(shè)計工藝性等各種要素，以及微特電,機設(shè)計時所必需的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)資料，通過此書，可以減少大量的實驗.,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,本書匯總了目前生產(chǎn)的所有電動機的繞組的布線方式，對于同樣功能的電機,通?？梢圆捎貌煌牟季€方式，結(jié)合實際工作經(jīng)驗，可以馬上分析出優(yōu)劣。,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,本書是在電機修理人員總結(jié)出來的電機質(zhì)量質(zhì)量技術(shù)問題，通過對此書的,學(xué)習(xí)，可以彌補技術(shù)工程人員本身的知識不足，改變設(shè)計

42、，提高產(chǎn)品合格率。,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,本書主要是對電機集成電路板的匯總與應(yīng)用，同時也描述了相關(guān)配套產(chǎn)品,的使用范圍，此本書對本例設(shè)計最大的幫助是對低啟分析。,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,一本專門從事飛行器稀土無刷直流電機研究方面的書，本書第九章二維,磁場以及三維磁場的計算，對本例有幫助,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,,本書專門討論風(fēng)機的工作原理，相似，噪音，氣動設(shè)計和強度計算，以及運,轉(zhuǎn)特性等其中，噪音以及運轉(zhuǎn)特性與電機性能息息相關(guān),電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,五、后 記,之所以要寫后記,是因為此兩極電機的開發(fā)周期短,如果不做歸,納總結(jié)的話,可能不會為自己沉淀下一些什么,可以為公司留下一類產(chǎn),產(chǎn)品規(guī)格去謀求利潤,

43、更應(yīng)該為自己的開發(fā)生涯中積累一些經(jīng)驗,尤其,是我已經(jīng)把它當(dāng)作最后的一款單相電機產(chǎn)品開發(fā).,從7月21日立項開發(fā),到8月20日全部模具驗收合格,8月31開始批,量產(chǎn)品,到目前已經(jīng)有至少七家公司有意向于求購此類產(chǎn)品,并且保持,每臺電機的利潤在15元以上,同比競爭對手每臺低5元的材料成本,其,時間不能說不緊,壓力也不能說不大；而其間開發(fā)所包括的內(nèi)容有：,磁路設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、工裝設(shè)計、包裝設(shè)計，性能參數(shù)設(shè)計、工藝,設(shè)計等，涉獵范圍也不能說不廣。然而最終卻得以順利完成,對自己,來說,也是感到了欣慰.,這一款電機開發(fā)完了,回顧一下我的電機開發(fā)過程中,從最先接,觸的三相異步電動機到永磁直流電動機,再到后來的同步電機,單相,電機設(shè)計經(jīng)驗匯總,,異步電動機,也走過了一些知名的電機制造企業(yè),“曾經(jīng)擁有大海,何,,必留戀小溪.”下一步，我將做什么呢，也許，無刷電機還能提起,我的興趣六年的電機開發(fā)經(jīng)歷中，我好像什么都做過了，也好像,什么都看到了，但我真的做過了，真的看到了嗎？可能沒有，借用,泰戈爾中的一句話：“天空沒有翅膀的痕跡，而我已經(jīng),飛過.”,陳道超,完成于2008年9月份,