Размеры зубцов, пазов и проводников обмотки якоря

В двигателе малой мощности применяют полузакрытые пазы круглой или овальной формы.

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

Выбираем для зубцов якоря проектируемого двигателя овальную форму паза. Якорь выбираем со скосом пазов. Пазовая изоляция – эмалевая на эпоксидной основе, нанесённая методом напыления толщиной 0,25*10^{-3 м, то есть  м.}

Принимаем всыпную обмотку, с круглыми проводами, с эмалевой изоляцией класса нагревостойкости В. Выбираем марку провода ПЭТВ ГОСТ 160.505.001–74. Сердечник якоря выполняется, шихтованным из листов электротехнической стали 2013 ГОСТ 21427.2–83 толщиной 0,5 мм.

Предварительное значение плотности тока в обмотке якоря

Предварительное значение плотности тока в обмотке якоря выбирают из диапазона из диапазона (5–20)*10⁶ А/м² при кратковременном режиме работы S2. Большие значения плотности тока соответствуют большим мощностям электродвигателя.

Для кратковременного режима работы (S2) принимаем

Сечение и диаметр провода обмотки якоря

а) предварительное значение площади поперечного сечения неизолированного провода

 

 

б) окончательное значение площади поперечного сечения g, диаметр неизолированного провода d и диаметр изолированного провода d_из выбираем из таблицы Б.2 приложения Б /1/.

g=0,099*10^-6 м² , d=0,355*10^-3 м, d_из=0,395*10^{-3 м}

Окончательная плотность тока в проводнике обмотки якоря

 

Больший диаметр овального паза якоря

 

 

где k_c=0,95 – выбираем по таблице В.1 приложения В;

B_z – магнитная индукция в зубце, выбирают из диапазона (0,5–1,9) Тл;

h_ш=0,5*10^-3 м – высота шлица паза якоря;

D^/=D-2*h_ш=0,058–2*0,5*10^-3=0,057 м;

- центральный угол на один паз;

Принимаем B_z=1,1 Тл.

Принимаем b_п1=0,0062 м

Меньший диаметр овального паза принимается равным

b_п2=0,0053 м

при этом необходимо, чтобы b_п2<b_п1

Периметр овального паза

 

 

Высота паза якоря

 

 

 

Площадь сечения паза якоря

а) овального паза

 

 

 – коэффициент скоса пазов

 – зубцовое деление

 

Площадь поперечного сечения паза, заполненного обмоткой

а) площадь сечения пазовой изоляции

 

 

б) площадь сечения пазового клина

 

где b_кл=(0,5–0,6)*b_п1=(0,5–0,6)*0,0062=(0,0031–0,00372) – ширина клина;

h_кл=(0,5–1,5)*10^-3 – высота клина;

в) площадь сечения паза без изоляции паза и клина

 

 

Коэффициент заполнения паза изолированными проводами

 

 

Выбираем автоматизированную укладку обмотки в пазы якоря так как

Проверка ширины зубца якоря

Так как пазы выполнены овальными с параллельными стенками, то ширина зубца постоянна по высоте зубца

 

 

необходимо, чтобы выполнялось условие

Условие выполняется так как

Средняя длина полувитка секции обмотки якоря

,

 

где - прямолинейный отрезок лобовой части обмотки принимаем

Сопротивление обмотки якоря при максимально допустимой температуре, определяемой классом нагревостойкости изоляции

 

 

где

- расчётная температура для изоляции класса F принимается равной 115⁰С

 

 – сопротивление обмотки якоря при температуре 20⁰С

 

Коллектор и щётки

В электродвигателях постоянного тока малой мощности, как правило, применяют коллектор на пластмассе. Коллекторные пластины коллектора изготавливают из твёрдо тянутой меди и изолируют их друг от друга и от вала якоря пластмассой. Конструкция щёткодержателя должна обеспечить правильное положение щёток на коллекторе. Щётка должна выступать из втулки щёткодержателя на 1–2 мм.

Для проектируемого электродвигателя выбираем коллектор на пластмассе.

Предварительный диаметр коллектора:

 

Относительное коллекторное деление

 

 

Выбирают значение относительного коллекторного деления

Принимаем

Коллекторное деление

 

 

Ширина коллекторной пластины

 

 

где  при U_ном>30 В

Принимаем

По технологическим требованиям необходимо, чтобы

Условие выполняется так как

Окончательный диаметр коллектора

 

 

Окружная скорость коллектора

 

 

Площадь поперечного сечения щётки

Выбирают марку щётки ЭГ2А: ΔU_щ=2,6 В; j_щ=10*10⁴ А/м²

 

 

Размеры щётки

Предварительные размеры щетки

 

 

Уточняем размеры щёток, выбирая стандартные размеры щётки по таблице Д.2 приложения Д: b_щ=0,004 м; а_щ=0,005 м; h_щ=2*а_щ=2*0,005=0,01 м

Окончательная плотность тока под щётками

 

 

Длина коллектора

а) активная длина коллектора по оси вала

 

 

б) полная длина коллектора по оси вала

 

 

принимаем

Проверка ЭДС

 

 В

 

где ΔU_щ – падение напряжения на щётках, берётся из таблицы Д.1. Приложения Д /1/.

При этом должно выполняться условие

 

,

где

- условие выполняется.