Электрические

33 
преобразованной мощностью P
P = π
2
D
2
LABn (2.12) 
 
где 
D
– диаметр якоря или ротора, 
L
– длина сердечника, 
A
– электрическая нагрузка, 
B
–плотность 
потока в воздушном зазоре или магнитная нагрузка, а 
n
– номинальная скорость. И 
A
, и 
B
являются 
экспериментальными параметрами: первый определяется электрическими потерями в обмотках, а второй – 
магнитными потерями в зубьях и ярме. Таким образом, выбор 
А
и 
В
существенно зависит от способа 
охлаждения, чтобы рассеивать электрические и магнитные потери. Между тем, чем выше номинальная 
скорость, тем меньше размер машины. Но высокоскоростное номинальное значение приведет к более 
высоким магнитным потерям, что повлияет на выбор 
B
. Следовательно, на основе требуемых 
P
и 
n
, а также 
выбранных 
A
и 
B
можно определить 
D
2
L
. Как только 
D
выбран, 
L
может быть определена. Затем длина 
воздушного зазора выбирается в соответствии с эмпирическим соотношением как
δ= 0.008 D (2.13)
Тогда дуга полюса 
b
p
и высота полюса 
h
p
статора могут быть оценены как 
b
p
= α
p
τ− 2δ (2.14) 
h
p
= (0.7 ~ 0.9) α
p
τ (2.15)
где α
p
– коэффициент полюсной дуги в диапазоне 0,63–0,68, а τ – шаг полюса. Тогда площадь 
поперечного сечения ярма 
S
y 
статора может быть выражена следующим образом: 
S
y
= 
1
2
𝛿Ф
𝐵𝑦
(2.16) 
где 
φ
– номинальный поток на полюс, 
σ
– коэффициент утечки потока (обычно в диапазоне 1,15–1,2), а 
B
y 
– требуемая плотность потока ярма статора (обычно в диапазоне 0,95–1,5 Тл). Между тем, можно 
рассчитать как
φ
= α
p
BτL
(2.17) 
Толщина ярма статора 
h
y
может быть выведена
h
y
 = S
y 
∕ L
y
(2.18) 
где 
L
y
– длина ярма статора, которая равна или немного больше, чем 
L
. Следовательно, диаметр статора 
D
s
можно рассчитать как
 
Ds = D + 2δ+ 2h
p
 + 2h
y
(2.19)
Конечно, диаметр статора и длина сердечника физически ограничены доступным пространством в 
электромобиле. Во-вторых, необходимо разработать конструкцию машины, включая схему поля и цепь 
якоря. В отличие от машин переменного тока, нет строгого правила выбора количества полюсов в цепи 
запуска машины постоянного тока. В общем, когда в цепи поля принимается больше полюсов, можно 
уменьшить количество как железа, так и меди; однако сложность возбуждения и потери в железе будут 
увеличены. Как правило, число полюсов можно оценить просто на основе диаметра якоря 
D
: например, два 
полюса для 
D 
≤ 120 мм, четыре полюса для 120 мм <
D 
≤ 600 мм и шесть полюсов для 600 мм <
D 
≤ 1200 мм. 
Что касается цепи якоря, то число пазов и тип обмотки являются двумя основными факторами. В целом, 
чем больше ячеек якоря, тем выше производительность, но это сопровождается более высокой стоимостью 
и сложностью изготовления. Как правило, число пазов можно также оценить на основе диаметра якоря 
D
: 
например, максимальное число пазов на полюс составляет 12 для 
D 
≤ 300 мм, максимальное число 
составляет 14 для 300 мм <
D 
≤ 450 мм, а максимальное число составляет 20 для 450 мм <
D 
≤ 650 мм. 
Между тем, существует два основных типа намотки якоря: намотка круга и намотка волны. Основное 

34 
отличие состоит в том, что кольцевая обмотка предпочтительна для применения при сильном токе, тогда 
как волновая обмотка предпочтительна для применения при высоком напряжении. Коленные и волновые 
обмотки делятся на симплекс и дуплекс. Кроме того, якорь может иметь однослойную или двухслойную 
обмотку. Двухслойная обмотка обладает определенным преимуществом большей гибкости, чем 
однослойная, так как пролёт катушки может быть легко выбран.
Следовательно, требуемое количество якорных проводников 
Z
a
можно представить как
где 2
a 
– число параллельных цепей, а 
I
a
– ток якоря. Число параллельных путей зависит от типа обмотки 
якоря: 
a= p
для кольцевого дуплекса, 
a
= 
mp 
для кольцевого дуплекса, 
a
= 1 для волнового симплекса и 
a = 
m
для волнового дуплекса, где 
p
– число пар полюсов, а 
m
– кратность обмотки
В-третьих, необходимо разработать два уникальных компонента двигателя постоянного тока, а именно 
углеродные щетки и коммутатор. При использовании круговой намотки количество щеток равно 
количеству полюсов для симплексного типа или удвоенному числу полюсов для дуплексного типа. Между 
тем, для принятия волновой обмотки требуется всего две щетки или может использоваться столько же 
щёток, сколько полюсов, чтобы улучшить коммутацию. Площадь поперечного сечения щеток должна 
обеспечивать плотность тока от 10 до 15 А/см
2
. Диаметр коммутатора 
D
c 
обычно равен (0,6–0,8) 
D
, что 
также можно вычислить как
где 
h
s
– высота слота якоря. Следовательно, тангенциальная скорость коммутатора можно представить 
как 
который должен быть менее 35 м/с. Количество коммутационных сегментов Nc равно количеству 
активных катушек якоря. Следовательно, шаг сегмента коммутатора, можно представить как 
которая должна быть более 3 мм для 
D
c
<200 мм и более 4,5 мм для D
c
> 200 мм, чтобы обеспечить 
достаточную механическую прочность.

жүктеу/скачать 23,63 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: