螺杆马达转子的线型分析

螺杆马达转子的线型分析

螺杆钻具是一种容积式井下动力钻具,由旁通阀、马达、万向轴及传动轴四大总成组成。随着钻井速度的提高和特殊工艺井的开发,螺杆钻具运动形式和受力越来越复杂。

螺杆马达是将液体压力能转换为机械能的核心部件,因此开展其转子线型的分析和研究具有重要的理论意义和实用价值。本文通过对马达转子的各种线型进行曲线方程的转换,完成各种线型特性分析并明确了研究对象,在对其几何参数进行分析和评价的基础上制作出自动生成转子曲线的软件,最终建立一个健全的转子线型的评价体系。

主要内容如下：(1)研究和探讨了转子端面线型、曲线方程、线型生成和影响线型的参数,初步形成了转子线型生成的代码程序；(2)根据摆线原理和摆线方程熟悉转子曲线复矢量方程的形成方法,详细介绍了转子曲线复矢量方程向直角坐标系下的参数方程转换的过程；(3)基于MATLAB建立了转子曲线生成的程序模型,分析和对比了转子的线型参数,绘制了其与转子头数、等距半径系数的关系曲线；(4)基于人机交互理念建立了转子线型生成的图形用户界面(GUI),从而避免用户接触复杂的运行程序,只需要使用单击控件即可完成；(5)利用MATLAB优化工具箱,对转子头数和等距半径系数进行优化,从而根据线型参数评价指标,建立一个健全的转子线型参数的评价体系。通过本文研究,为转子线型设计提供了一个理论依据和参数选择原则,有利于转子线型的优化和螺杆马达整体性能的提高,从而增大螺杆钻具在实际工况中的适应能力。

永磁无刷直流电动机的基本工作原理

永磁无刷直流电动机的基本工作原理 无刷直流电动机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。 1. 电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。 无刷直流电动机的原理简图如图一所示： 永磁无刷直流电动机的基本工作原理 主电路是一个典型的电压型交-直-交电路，逆变器提供等幅等频5-26KHZ调制波的对称交变矩形波。 永磁体N-S交替交换，使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001，通过逻辑组件处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通，也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，这样转子每转过一对N-S极，T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电角度，转子跟随定子磁场转动相当于60°电角度空间位置，转子在新位置上，使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码，新的编码又改变了功率管的导通组合，使定子绕组产生的磁场轴再前进60°电角度，如此循环，无刷直流电动机将产生连续转矩，拖动负载作连续旋转。正因为无刷直流电动机的换向是自身产生的，而不是由逆变器强制换向的，所以也称作自控式同步电动机。 2. 无刷直流电动机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置，所以不论转子的起始位置处在何处，电动机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩，因此转子上不需另设启动绕组。 由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直，在铁芯不饱和的情况下，产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比，这正是他励直流电动机的电流-转矩特性。 电动机的转矩正比于绕组平均电流： Tm=KtIav （N·m） 电动机两相绕组反电势的差正比于电动机的角速度： ELL=Keω （V） 所以电动机绕组中的平均电流为： Iav=（Vm-ELL）/2Ra （A） 其中，Vm=δ·VDC是加在电动机线间电压平均值，VDC是直流母线电压，δ是调制波的占空比，Ra为每相绕组电阻。由此可以得到直流电动机的电磁转矩： Tm=δ·（VDC·Kt/2Ra）-Kt·（Keω/2Ra） Kt、Ke是电动机的结构常数，ω为电动机的角速度（rad/s），所以，在一定的ω时，改变占空比δ，就可以线性地改变电动机的电磁转矩，得到与他励直流电动机电枢电压控制相同的控制特性和机械特性。

转子设计对电动机中转子槽谐波的影响(译文)

转子设计对电动机中转子槽谐波的影响 1 序言 现代矢量控制技术在AC驱动中得到了广泛的应用并使性能得到了显著的提高；然而，此技术通常需要一台编码器。近年来，研究主要集中在无传感器驱动上。无传感器速度测定可通过直接或间接的方法实现。通常间接的方法取决于可能会误导转子速度评估的感应机械的参数。直接的无传感器速度的测量方法是根据定子电压或电流频谱进行。 转子槽谐波实际上是指电机电压和电流的频谱分量。磁极铁心中的槽产生槽部磁导谐波并调制气隙磁场。这些谐波中的第一个的极数等于槽数的两倍，所以为气隙磁导引入了高空间频率分布这一概念。当转子旋转时就产生了高频槽谐波。转子槽数影响频率、极数和这些谐波的大小。此外，槽组合、槽开度或形状、斜度、静止偏心度、饱和级以及负荷也会影响RSH的的大小。 所有这些的影响的相互作用使对影响的评估更复杂。这里所用的计算模式可以说明这些因素对RSH大小的重要性。所有这些信息有助于选择满意的、采用RSH的无传感器速度控制驱动的电动机。 2计算模式 计算模式是基于使用多年的磁动势-磁导谐波分析技术。这种方法在过去通常是被选择性地用来识别具体的谐波以深入而不是直接到分析谐波分量的级。如果需准确地测量出全部的气隙磁导谐波，那么某些特征如主磁通路线、漏磁引起的槽桥饱和以及偏心度就必须进行合并。槽桥饱和使问题更加复杂化，这是因为它因电机的不同而变化，随槽电流的改变而改变。本文使用的方法是有限元（FE）分析，简易磁阻网孔分析以及伪三维（3D）模型方法（将电机轴向地分成若干个部分）三种方法。 3影响槽谐波大小和频率的因素 通常认为，转子设计（如斜度）可以用来消除槽谐波效应。应先对槽谐波效应进行确定以便更好地理解已发生的磁动势-磁导相互作用。 3.1 斜度效应 普遍认为，n次空间谐波的斜度因素为 （1）若转子槽的斜度为任一空间谐波的2π电弧度，那么在转子棒中的由定子感应产生的电压应被抵消。这样就不会产生谐波棒电流。同样地，定子绕组中的感应电流应为零。 斜度随角度的变化如图1所示。 图1 斜度随角度的变化曲线图 (5th Harmonic：第五谐波 Fundamental：基频） 3.2 槽开度效应 图2是一30kW电动机在空载、50%负载和满载三种情况下的RSH振幅变化。更大的槽开度是不实际的。很明显，在相对较小的电动机槽开度时可能会感应出很强的

无刷直流电机结构

1. 磁回路分析法 图1-4 （摘自Freescale PZ104文档） 在图1-4中，当两头的线圈通上电流时，根据右手螺旋定则，会产生方向指向右的外加磁感应强度B（如粗箭头方向所示），而中间的转子会尽量使自己部的磁力线方向与外磁力线方向保持一致，以形成一个最短闭合磁力线回路，这样转子就会按顺时针方向旋转了。 “当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时，转子所受的转动力矩最大”。注意这里说的是“力矩”最大，而不是“力”最大。诚然，在转子磁场与外部磁场方向一致时，转子所受磁力最大，但此时转子呈水平状态，力臂为0，当然也就不会转动了。 当转子转到水平位置时，虽然不再受到转动力矩的作用，但由于惯性原因，还会继续顺时针转动，这时若改变两头螺线管的电流方向，如下图所示，转子就会继续顺时针向前转动，见图1-5所示： 图1-5 （摘自Freescale PZ104文档） 如此不断改变两头螺线管的电流方向，转子就会不停转起来了。改变电流方向的这一动作，就叫做换相（commutation）。注意：何时换相只与转子的位置有关，而与转速无关。 以上是两相两级无刷电机的工作原理，，下面我们来看三相两极无刷电机的构造。 2. 三相二极转子电机结构 定子三相绕组有星形联结方式和三角联结方式，而“三相星形联结的二二导通方式”最常用。

图1-6 （修改自Freescale PZ104文档） 图1-6显示了定子绕组的联结方式（转子未画出），三个绕组通过中心的连接点以“Y”型的方式被联结在一起。整个电机就引出三根线A, B, C。当它们之间两两通电时，有6种情况，分别是AB, AC, BC, BA, CA, CB，图1-7(a)~(f)分别描述了这6种情况下每个通电线圈产生的磁感应强度的方向（红、兰色表示）和两个线圈的合成磁感应强度方向（绿色表示）。 在图(a)中，AB相通电，中间的转子（图中未画出）会尽量往绿色箭头方向对齐，当转子到达图(a)中绿色箭头位置时，外线圈换相，改成AC相通电，这时转子会继续运动，并尽量往图(b)中的绿色箭头处对齐，当转子到达图(b)中箭头位置时，外线圈再次换相，改成BC相通电，再往后以此类推。当外线圈完成6次换相后，转子正好旋转一周（即360°）。再次重申一下：何时换相只与转子位置有关，而与转速无关。 图1-8中画出了换相前和换相后合成磁场方向的比较与转子位置的变化。一般来说，换相时，转子应该处于，比与新的合成磁力线方向垂直的位置不到一点的钝角位置，这样可以使产生最大的转矩的垂直位置正好处于本次通电的中间时刻。 (a) AB相通电情形(b) AC相通电情形 (c) BC相通电情形(d) BA 相通电情形 (e) CA 相通电情形(f) CB相通电情形

电动机转子铸铝工艺原理

电动机转子铸铝工艺原理 ——铸铝转子工艺 简单的说，三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，定子部分主要包括定子铁心、定子绕组和机座等，转子部分主要有转子铁心、转子绕组和转轴，而我们转子铸铝工序主要完成的就是它的转子绕组部分。为什么说转子铸铝工序是特殊工序呢？ISO9000：2000标准中告诉我们，“凡是对形成的产品是否合格不易或不能经济地进行验收的过程”即为特殊过程或特殊工序，我们公司确定转子铸铝、浸漆和电磁线漆包烘干为特殊工序，所以必须对特殊工序按人、机、料、法、环这五个方面进行确认，只有这五个方面都合格了，才能确保这些过程实现所策划结果的能力。而且标准中还强调对特殊工序人员要定期进行设备和工艺方面的培训，要求每年最少两次，所以这也是本次培训开设的主要目的，去年大家也都参加过有关铸铝专业知识方面的学习，这里我们再就一些重点内容强调一下。 一、电机工作原理及转子绕组的种类 首先我们来了解一下交流三相异步电动机的工作原理，可以帮助我们来理解为什么转子断条、细条等会使电阻增大，要尽量避免，以及为什么转子两端要用短路环短接等。 工作原理：当电动机的定子绕组通以三相对称交流电时，在定子和转子间便产生以转速n s旋转的旋转磁场(电能生磁)，由于转子开始时是静止的，所以转子导体将被旋转磁场切割，根据相对运动的原理，我们也可以把磁场看成不动，而转子导体相对磁场旋转切割磁力线从而产生感生电动势（即1831年法拉第发现的电磁感现象也称“动磁生电”），由于转子导体两端已被短路环短接，导体已构成闭合回路，所以转子导体内也相应产生感生电流。有感生电流的转子导体即为通电导体，通电导体在磁场中就会受到电磁力的作用（电磁生力），产生电磁力矩最终带动转子旋转，而且我们还可以根据左手定则判断出转子导体的旋转方向，与旋转磁场的方向是相同的，只不过是以略小于旋转磁场转速n s的速度运转的，这

无刷直流电机的工作原理

无刷直流电机原理 无刷直流电动机的工作原理 普通直流电动机的电枢在转子上，而定子产生固定不动的磁场。为了使直流电动机旋转，需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转。 ???? 无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普通直流电动机相反；然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。为了使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化，使定子磁场与转子永磁磁场始终保持左右的空间角，产生转矩推动转子旋转。 无刷直流电动机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。 ●电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。无刷直流电动机的原理简图如图一所示： 主电路是一个典型的电压型交-直-交电路，逆变器提供等幅等频5-26KHZ调制波的对称交变矩形波。永磁体N-S交替交换，使位置传感器产生相位差120°的U、V、W方波，结合正/反转信号产生有效的六状态编码信号：101、100、110、010、011、001，通过逻辑组建处理产生T1-T4导通、T1-T6导通、T3-T6导通、T3-T2导通、T5-T2导通、T5-T4导通，也就是说将直流母线电压依次加在A+B-、A+C-、B+C-、B+A-、C+A-、C+B-上，这样转子每转过一对N-S极，T1-T6功率管即按固定组合成六种状态的依次导通。每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动60°电度角，转子跟随定子磁场转动相当于60°电度角空间位置，转子在新位置上，使位置传感器U、V、W按约定产生一组新编码，新的编码又改变了功率管的导通组合，使定子绕组产生的磁场轴再前进60°

高速永磁电机转子结构与强度分析

2019年第1期 第54 ( 206期）（EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE) 高速永磁电机转子结构与强度分析 王雨 (中国石油吉林石化分公司乙烯厂，吉林吉林132000) 摘要分析了高速永磁电机的转子结构、材 性能 关系，并转子的强度计算进行 详细介绍，并 了高速永磁电机转子支撑、转结构、表 转 度以及内置式转子强度 的分析方法。 关键词咼速永磁电机;转子支撑技术;转子结构;转子强度分析 DOI $ 10.3969/J. ISSN. 1008-7281.2019.01.09 中图分类号:T M351 文献标识码:A文章编号：1008-7281 (2019)01 -0030-003 Structure and Strength Analy s es of High-S peed Permanent-Magnet Motor Rotor Wang Yu (Ethylene Plant，Jilin Petrochemical Branch of CNPC，Jilin 132000,China) A bstra c t This paper analyzes the relationship am ong structure，m aterial and perform ance of high-speed perm anent-m agnet m otor rotor，introduces the strengtli calculation of rotor in tail，and puts forw ard the analysis m etliods of rotor supporting technology，rotor structure，sur- face-m ounted rotor strengtli and built-in rotor strengtli of h igh-sjD eed perm anent-m agnet m otor. K e y w ords H igh-sjD eed perm anent-m agnet m otor；rotor supporting technology；rotor struc- ture；rotor stren g th i analysis 0引言 高速永磁电机具有功率密度高、可靠、运行成 本低等优点，在石化工领域应用 ，然而由 于电机转 承受很大的离 较大 ， 因此转子的设 关键。本文 此情况 了转子离、电机散热面积、功 度大所带来的 的分析与计算，这对转子结构与强度非。 1转子支撑技术 转子支撑技术关键是轴承技术的研究，只有 到长期稳定运行，才能够在高速永磁电机 ：行 用，目前主要有两大类，第一类是高速滚 珠轴承，第二类是磁 空气轴承。 图1为速轴承，成低、，技术成熟，这是应用最为 的轴承，其速运行的主性能指标B V值，由轴承内径B(mm)与转速 @( r/min)的乘积表示，普通值在50 以下，速值在100 以⑴。 30 图1滚珠轴承 图2为空气轴承，利用的是轴承与轴 的 支撑转子，分为动 两种，优点是 用磁场即可。这样在电磁环境求高的 ，空气轴承显示出很大优，是空气轴承间隙小，精度要求尚。图3为磁 轴承，分为主动和被动两种磁 轴承，主动磁 轴承优点无 滑油，能够实现无接，而 成本低，是刚度较低，技术尚未成熟，应用 受到局限制。 图2 空气轴承

三相异步电动机的结构原理(定子、转子)讲解

三相异步电动机的结构原理（定子、转子）讲解 三相异步电动机定子 0.35?0.5毫米厚，表面涂有绝缘漆的环状冲片槽的硅钢片叠压而成，如右图所示。 定子绕组：定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。 U1 Vt W t U1 Vi Ii 定子三栩绕组的接线方法 小型号异步电动机定子绕组通常用高强度漆包线 （铜线或铝线）绕制成各种线圈后，在嵌放在定子铁芯槽内。大中型电动机则用各种规格的铜条经 过绝缘处理后，再嵌放在定子铁芯槽内。为了保证绕组的各导电部分与铁芯之间的可靠绝缘以及绕 组本身之间的可靠绝缘，故在定子绕组制造过程中采取了许多绝缘措施，三相异步电动机定子绕组 的主要绝缘项目有以下三种： 1. 对地绝缘：定子绕组整体与定子铁心之间的绝缘。 2. 相间绝缘：各相定子绕组之间的绝缘。 3. 匝间绝缘：每相定子绕组各线匝之间的绝缘。 定子三相绕组的槽内嵌放完毕后共有六个出线端引到电动机机座的接线盒内，可按需要将三相绕组 接成星形接法（Y 接）或三角形接法（△接），如右图所示。 机座：它的作用是固定定子铁芯和定子绕组，并以两个端盖支撑转子，同时起保护整台电动机的电 磁部分和散发电动机运行中产生的热量，一般是铁或铝铸造而成。 三相异步电动机转子 Ife 1 i % 1 1 1 1 U1 Vi 11 1 1' * 1 电动机的静止部分称为定子，其组成部分主要包括定子铁芯、定子绕组、机座等部分 定子铁芯：定子铁芯的作用是作为电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。定子铁芯一般由

转子是电动机的旋转部分，包括转子铁芯，转子绕组和转轴等部分 转子铁芯：作为电机磁路的一部分，并放置转子绕组。一般由 图所示。 转子绕组：其作为切割定子磁场，产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下受力使转子转动。根 据构造的不同可分为鼠笼式和绕线式转子两种类型。 1. 鼠笼式转子：它的结构是转子铁芯的槽沟内插入铜条，在铜条两端焊接两个铜环，如下图（ 这样转子绕组好像一个鼠笼型转子。 为了节约铜材和便于制造。 目前绝大部分鼠笼均采用铝代替。 如下 2. 绕线式转子：绕线式转子绕组也和定子绕组一样做成三相对称绕组，经过适当的排列和组合 三个引出线分别接到固定的转轴上的三个铜滑环上， 在各个环上，分别放置着固定不动的电刷， 通过电 刷与滑环的接触，使转子绕组与外加变阻器接通，一边启动电机。如右图所示。 3. 转轴：用以传递转矩及支撑转子的重量。一般都由中碳钢或合金钢制成。除了定子和转子两大部分外， 还有端盖，风扇等其他附件。 （注：范文素材和资料部分来自网络，供参考。只是收取少量整理收集费用，请 预览后才下载，期待你的好评与关注） 0.5毫米厚的硅钢片冲制叠压而成。如右 a ）所示。 绕组式转子 嵌入并固定转子铁芯槽内，最后使三组绕圈接成星形连接, 图（b ）所示。

驱动电机转子结构优化分析

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/9c15093349.html, 驱动电机转子结构优化分析 作者：屈新田章国光史建鹏 来源：《汽车科技》2013年第02期 摘要：对某电动车的驱动电机转子进行了结构强度分析，针对强度分析结果进行结构拓扑优化和形状优化分析，优化后方案与原方案相比减重18.8%。仿真和试验结果表明优化后的电机转子各项性能满足设计要求。 关键词：转子；拓扑优化；形状优化 中图分类号：U469.72 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2013）02-0043-03 世界汽车技术正朝着节能、环保、安全等方向发展，汽车的能量消耗与汽车自身质量成正比，因此，要想减少不必要的能量消耗，应在保证安全的前提下尽量减轻汽车自身质量。对于电动汽车来说，电池、电机和车身结构件所占整车质量的比例较高，从电池、电机和车身结构入手减轻质量，对电动汽车整车的轻量化效果十分显著。 本文针对某自主设计电动车的驱动电机转子进行结构强度仿真分析，在保证结构强度满足设计要求的前提下，对转子结构进行拓扑优化和形状优化，优化后的电机转子通过了试验验证，满足设计目标要求。 1 电机转子结构强度分析 1.1 仿真分析说明 内嵌式永磁电机采用转子冲片内嵌磁钢块且磁极表面对称分布的方式，不仅使电机反电动势波形得到优化，而且有效的抑制了电机齿槽力矩和负载力矩扰动。电机转子结构如图1所示。在电机高速运转时，电机转子结构主要承受离心力、电磁力和永磁体吸引力的作用，研究结果表明，离心力是影响电机转子结构强度的主要因素。本文在进行电机转子结构强度分析时，主要考虑电机转子在离心力作用下的结构强度。 1.2 结构强度分析结果 转子冲片结构采用壳单元模拟，单元尺寸为0.5 mm，能够较好的反映转子的几何特征。在分析过程中，电机转子单个冲片处于自由状态，对结构施加电机最高转速12 000转/分钟，采用惯性释放的方法，考虑永磁体与冲片之间的接触关系，利用Abaqus求解器计算，分析结果如图2所示。 电机转子的最大应力为137.4 MPa，采用材料的屈服强度为395 MPa，安全系数为2.9，存在较大的设计优化空间。

制造电机定转子铁芯零件的现代冲压技术

电机定转子铁芯零件的现代冲压技术 邓卫国 ( 常州机电职业技术学院江苏常州213022 ) [摘要]：介绍在制造电机定转子铁芯零件方面采用高精度、高效率、高寿命模具的现代冲压技术，配合高速冲床，实现高速自动化作业，提高了冲制铁芯零件的尺寸精度和生产效率，在大批量制造电机定转子铁芯零件方面有着非常现实的意义。 [关键词]：定子铁芯转子铁芯自动叠片带回转和扭斜自动冲压高速精密级进模 Modern Stamping Technology Into The Motor Lamination DengWeiGuo ( Tempel (Changzhou) Precision Metal Products Co., Limited Jiangsu Changzhou 213022 ) Abstract This thesis introduces the modern stamping technology on producing the motor laminations, utilizing the dies with high precision, great efficiency and long life, the high speed presses, which has realized high-speed automatization, increased the precision and efficiency of the motor lamination parts, and the technology plays a practical action during volume-producing the motor lamination parts. Keywords:stator stack lam rotor stack lam auto-lamination indexing and skew auto-pressing high-speed precision progressive die 1．引言 现代冲压技术是集设备、模具、材料和工艺等多种技术于一体的高新技术。高速冲压技术是近20年发展起来的先进成形加工技术。电机定转子铁芯零件的现代冲压技术是用高精度、高效率、长寿命、集各工序于一副模具的多工位级进模在高速冲床上进行自动化冲制，其冲制过程是冲制条料从卷料上出来后，先经过校平机进行校平，再通过自动送料装置进行自动送料，然后条料进入模具，可以连续完成冲裁、成形、精整、切边、铁芯自动叠片、带扭斜叠片落料、带回转叠片落料等工序的冲制，到铁芯零件成品从模具中输送出来，整个冲 图1 高速冲床冲制过程 制过程都是在高速冲床上自动完成的，如图1所示。随着电机制造工艺不断发展，现代冲压技术引用到制造电机铁芯方面的工艺方法，现在越来越多地被制造电机厂家所接受，制造电机铁芯的加工手段也越来越先进。在国外，一般先进制造电机厂家，都采用现代冲压技术来 冲制铁芯零件。在国内，用现代冲压技术来冲制铁芯零件的加工方法正在进一步发展起来， 而且这项高新制造技术日趋成熟，在电机制造行业中，这项制造电机工艺的优势已被许多制造电机厂家所重视。用现代冲压技术来冲制铁芯零件与原来用普通模具及设备冲制铁芯零件

直流无刷电机驱动原理

直流无刷电机的工作原理 直流无刷电机的优越性 直流电机具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电 枢磁场与转子磁场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会 产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制。交流电机没有碳刷及 整流子，免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技 术才能达到。现今半导体发展迅速功率组件切换频率加快许多，提升驱动电机的性能。微处 理机速度亦越来越快，可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直交坐标系统中，适当控制 交流电机在两轴电流分量，达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能。 此外已有很多微处理机将控制电机必需的功能做在芯片中，而且体积越来越小；像模拟/数字转换器(Analog-to-digital converter，ADC)、脉冲宽度调制(pulse wide modulator，PWM)…等。直流无刷电机即是以电子方式控制交流电机换相，得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。 直流无刷电机的控制结构 直流无刷电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转 子极数(P)影响： N=120．f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直 流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子 的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电 机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 直流无刷驱动器包括电源部及控制部如图(1) ：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需 求转换输入电源频率。

异步电机定转子槽配合

Page 3.24SPEED’s Electric Machines Poles Stator Slots Rotor Slots (Bars) Unskewed Skewed 21291, 151— 18111, 121, 151, 211, 221141, 182, 191, 221, 26, 281, 302, 31, 33, 34, 35 24151, 1612, 171, 19, 3218, 20, 26, 31, 33, 34, 35 3022, 38182, 20, 21, 23, 24, 37, 39, 40 3626, 28, 44, 4625, 27, 29, 43, 45, 47 4232, 33, 34, 50, 52— 4838, 40, 56, 5837, 39, 41, 55, 57, 59 41291151 18101, 141181, 221 24151, 161, 17, 32216, 18, 202, 30, 33, 34, 35, 36 3626, 44, 46242, 27, 28, 30, 322, 34, 45, 48 42342, 502, 52, 54332, 34, 382, 512, 53 4834, 38, 56, 58, 62, 64362, 382, 392, 40, 442, 57, 59 6050, 52, 68, 70, 7448, 49, 51, 56, 64, 69, 71 7262, 64, 80, 82, 8661, 63, 68, 76, 81, 83 63626, 46, 482281, 33, 47, 49, 50 5444, 64, 66, 6842, 43, 51, 65, 67 7256, 58, 62, 82, 84, 86, 8857, 59, 60, 61, 83, 85, 87, 90 9074, 76, 78, 80, 100, 102, 10475, 77, 79, 101, 103, 105 848342, 36, 44, 62, 6435, 44, 61, 63, 65 7256, 58, 86, 88, 9056, 57, 59, 85, 87, 89 8466, 682, 70, 98, 100, 102, 104682, 692, 712, 972, 992, 1012 9678, 82, 110, 112, 11479, 80, 81, 83, 109, 111, 113 106044, 46, 74, 7657, 69, 77, 78, 79 70, 71, 73, 87, 93, 107, 109 9068, 72, 74, 76, 104, 106, 108, 110, 112, 114 99, 101, 103, 117, 123, 137, 139 12086, 88, 92, 94, 96, 98, 102, 104, 106, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146 127256, 64, 80, 8869, 75, 80, 89, 91, 92 9068, 70, 74, 88, 98, 106, 108, 110712, 732, 86, 87, 93, 94, 1072, 1092 10886, 88, 92, 100, 116, 124, 128, 130, 13284, 89, 91, 104, 105, 111, 112, 125, 127 125, 127, 141, 147, 161, 163 144124, 128, 136, 152, 160, 164, 166, 168, 170, 172 148474, 94, 102, 104, 10675, 77, 79, 89, 91, 93, 103 126106, 108, 116, 136, 144, 146, 148, 150, 107, 117, 119, 121, 131, 133, 135, 145 152, 154, 158 169684, 86, 106, 108, 116, 11890, 102 138, 150 144120, 122, 124, 132, 134, 154, 156, 164, 166, 168, 170, 172 T ABLE 3.3 R ECOMMENDED COMBINATIONS OF STATOR AND ROTOR SLOT NUMBERS 1 used especially for fractional horse power machines.2might cause increased motor vibrations.

浅谈中小型异步电动机转子槽型对性能的影响

浅谈中小型异步电动机转子槽型对性能的影响 来源：湘潭电机厂 https://www.sodocs.net/doc/9c15093349.html,/ 中小型异步电动机针对于定子槽形大多有两种，一种为圆底梨形槽，一种为平底梯形槽，这两种槽形可以通过有限元分析，对槽底圆弧或平底进行合理弧度调整进行优化，进而得到较好的磁密分布的槽形。而转子槽形较多，在电动机节材、性能优化设计时通过对转子槽形的调节，往往可以收到很好的效果，各槽型特点如下： A. 平行齿梯形槽： 优点：充分利用槽面积，齿部磁密均匀，运行性能好。 缺点：启动转矩有时不大，抑制启动电流能力弱。 应用：启动要求较宽，驱动长期连续负载，转矩与转速成比例的机械，鼓风机，泵等。 B. 平行槽： 优点：启动电阻及启动漏抗比A种大，可提高启动转矩。 缺点：齿根磁密大，机械强度差，磁密不均匀。 应用：采用A槽满足不了启动要求，而槽型又小的场合。 C. 宽颈凸型槽： 优点：冲片面积利用较好，抑制启动电流能力较B槽好。当槽高较大时与B槽比较启动漏抗较大，运行漏抗较小，齿根强度大。 缺点：槽型复杂，冲模寿命短。 应用：同B，并且槽高较大的场合。 D. 平行深槽： 优点：槽型简单，启动转矩及品质因数较大，转矩无下凹。 缺点：槽面积利用率差，齿根磁密高，齿根强度差。 应用：对启动要求高同时槽高小时。

E. 窄颈凸型槽： 优点：当槽高较大时冲片面积利用率高，铝耗小，效率高，改变颈宽可以令漏抗在很大范围内变化，满足各种不同启动的要求。同时满足运行性能的要求。 缺点：设计不良易产生启动转矩的下凹。 应用：同D,但槽高较大时。 F. 四级槽： 优点：既有高的启动转矩又有较高的最小转矩。 缺点：最大转矩减小功率因数较低。 应用：用于槽高较大，启动转矩要求较高的大型电动机中。当采用异型铜条时可以扩展到大型电动机的小机座中。 G. 双笼槽： 优点:双笼槽形根据上笼、下笼结构形式不同又分多种，调整灵活，具有启动转矩高，启动电流较低的优点，通常可以在充分利用转子导磁面积的基础上增大转子槽形，结合改变定转子三圆尺寸，可以得到较好的铜铁置换达到节材效果。 缺点：结构复杂、槽漏抗大、在双笼设计时还需要注意上、下笼间过渡槽的设计、此处高度及宽度与启动性能关系密切、同时对于冲头寿命影响较大。 应用：可以用在对启动性能要求比较严格的中小型电机中、也可以通过进行铜铁置换达到节材效果。

电机结构及术语

1 异步电动机结构 1. Asynchronous Motor Structure 定子与转子 三相交流异步电动机的定子铁芯由硅钢片叠成，在铁芯内圆有许多槽，用来嵌放 定子绕组，见图 1 左图。电动机的转子铁芯也由硅钢片叠成，在铁芯外圆有许多槽， 用来嵌放转子绕组，见图 1 中图。图 1 右图是转子铁心插入定子铁心示意图，定子铁 芯与转子铁心之间留有气隙。 图 1 定子铁芯与转子铁心 本电动机模型是 4 极电动机，输入 50 周三相交流电时，产生每分钟 1500 转的旋 转磁场。定子铁芯有 24 个槽，在槽内嵌放着三相交流绕组，即定子绕组，三相绕组采 用单层链式绕组，在本课件后面介绍其展开图。图 2 是嵌好绕组的定子。定子绕组引 线通向机座外侧的接线盒，接线盒内接线见三相交流电机绕组课件。 图 2 嵌放绕组的定子铁心 定子铁芯固定在机座上，机座外面有散热筋（散热片）帮助定子散热，机座由铸

铁或铸钢铸造。下图是剖面的定子与机座图。 图3剖面定子与机座 三相交流异步电动机的转子铁芯外周的许多槽是用来嵌放转子绕组，笼型感应电动机的转子绕组是笼型结构，俗称鼠笼。鼠笼由铜条或（铝条）与铜端环（铝端环）组成，参见异步电动机原理一节。但应用最广的小型异步电动机采用在转子铁芯上直接浇铸熔化的铝液形成鼠笼转子，在转子槽内直接形成铝条即绕组，并同时铸出散热的风叶，简单又结实，图4是铸有笼型绕组的转子。 图4笼型绕组的转子 在转子转轴上装有风扇，风扇的作用在后面介绍，这些就是异步电动机的转动部分，见图5。

图5笼型异步电动机转子 2.异步电动机整机 在机座两端要安装端盖，端盖起着支撑转子的作用，同时密封电机。端盖中部是轴承安装孔，安装好轴承后盖上轴承盖，在电动机的后端还有风扇罩，风扇罩的作用在后面介绍。 图6电机端盖与风扇罩 把转子插入定子中间，通过轴承安装在端盖上，端盖安装在机座上，装上风扇罩，一个三相交流异步电动机就组成了。接入三相交流电源后定子产生的旋转磁场就可带动笼型转子旋转。图7 与图8是笼型三相异步电动机的剖视图。

机械原理课程设计说明书——电机转子槽绝缘纸插入机(东华大学)

电机转子绝缘纸插入机说明书 目录 1.摘要-----------------------------------------------------2 2.设计题目-------------------------------------------------3 3.传动机构-------------------------------------------------3 3.1 齿轮机构---------------------------------------------4 3.2 带轮机构---------------------------------------------4 4. 传动机构拟定------------------------------------------4 5．执行机构选型-------------------------------------------5 5.1送纸机构选型-----------------------------------------5 5.2 裁纸和插纸机构选型---------------------------------6 5.3分度转位执行机构选型-------------------------------7 5.4 机械运动方案的选择---------------------------------8 6．执行机构设计----------------------------- --------------9 6.1 送纸机构设计------------------------------------9 6.2裁纸和插纸机构设计---------------------------- 9 6.3分度转位机构设计------------------------------- 11 7. 机构示意图-------------------------------------------12 8. 运动循环图---------------------------------------13 9. 运动曲线图-- -------------------------------------14 10. 设计小结------------------------------------------18 11. 参考资料--------------------------------------------18

无刷直流电机结构

无刷直流电机结构

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1. 磁回路分析法 图1-4 （摘自Freescale PZ104文档） 在图1-4中，当两头的线圈通上电流时，根据右手螺旋定则，会产生方向指向右的外加磁感应强度B（如粗箭头方向所示），而中间的转子会尽量使自己内部的磁力线方向与外磁力线方向保持一致，以形成一个最短闭合磁力线回路，这样内转子就会按顺时针方向旋转了。 “当转子磁场方向与外部磁场方向垂直时，转子所受的转动力矩最大”。注意这里说的是“力矩”最大，而不是“力”最大。诚然，在转子磁场与外部磁场方向一致时，转子所受磁力最大，但此时转子呈水平状态，力臂为0，当然也就不会转动了。 当转子转到水平位置时，虽然不再受到转动力矩的作用，但由于惯性原因，还会继续顺时针转动，这时若改变两头螺线管的电流方向，如下图所示，转子就会继续顺时针向前转动，见图1-5所示： 图1-5 （摘自Freescale PZ104文档） 如此不断改变两头螺线管的电流方向，内转子就会不停转起来了。改变电流方向的这一动作，就叫做换相（commutation）。注意：何时换相只与转子的位置有关，而与转速无关。 以上是两相两级无刷电机的工作原理，，下面我们来看三相两极无刷电机的构造。 2. 三相二极内转子电机结构 定子三相绕组有星形联结方式和三角联结方式，而“三相星形联结的二二导通方式”最常用。

图1-6 （修改自Freescale PZ104文档） 图1-6显示了定子绕组的联结方式（转子未画出），三个绕组通过中心的连接点以“Y”型的方式被联结在一起。整个电机就引出三根线A, B, C。当它们之间两两通电时，有6种情况，分别是AB, AC, BC, BA, CA, CB，图1-7(a)~(f)分别描述了这6种情况下每个通电线圈产生的磁感应强度的方向（红、兰色表示）和两个线圈的合成磁感应强度方向（绿色表示）。 在图(a)中，AB相通电，中间的转子（图中未画出）会尽量往绿色箭头方向对齐，当转子到达图(a)中绿色箭头位置时，外线圈换相，改成AC相通电，这时转子会继续运动，并尽量往图(b)中的绿色箭头处对齐，当转子到达图(b)中箭头位置时，外线圈再次换相，改成BC相通电，再往后以此类推。当外线圈完成6次换相后，内转子正好旋转一周（即360°）。再次重申一下：何时换相只与转子位置有关，而与转速无关。 图1-8中画出了换相前和换相后合成磁场方向的比较与转子位置的变化。一般来说，换相时，转子应该处于，比与新的合成磁力线方向垂直的位置不到一点的钝角位置，这样可以使产生最大的转矩的垂直位置正好处于本次通电的中间时刻。 (a) AB相通电情形(b) AC相通电情形

电机设计步骤

电机设计步骤 选择电机类型：Adjust-Speed Synchronous Machine 转子采用内置式，控制类型：交流，Stacking Factor :0.95 。 定、转子材质：steel_1008，图2-3 所示的是steel_1008的B-H曲线图。从图2-3 中可以看出，硅钢片的饱和点在B=12T。因此电机的各部分磁密幅值因当小于12T，并且要适当留有一定裕量，以避免电机运行时发生磁饱和。 图2-3 steel_1008的B-H 曲线图 槽型选择平行齿梨形槽，如图所示：

绕组参数：线径： 0.91mm 极类型： embrace ：0.85 磁体类型：NdFe30. 参数 数值 单位 定子外径 270 mm 定子内经 162 mm 轴向长度 84 mm 气隙厚度 mm 转子外径 160.4 mm 转子内经 110 mm 永磁体厚度 7.5 mm 极弧系数 每槽导体数 8 定子槽数 绕组层数 2 槽数 48 极数 8 额定电压 200 V 额定功率 50 kW 额定转数 3600 rpm 线圈节距 5

以上参数设置好后，点击Analysis下的Solution Setup ，进行额定功率，额定电压，额定转速，工作温度等的设置。 然后点击Validate，再点击Analysis All,然后点击Analysis下的Setup1，右击，选择Create Maxwell Design ，点击OK，生成的Maxwell Design 如下图所示：

用Ansoft软件建立此永磁同步发电机二维有限元模型的具体过程如下： （1）把永磁同步发电机的几何尺寸和基本参数输入RMxprt模块，软件对所输入项进行求解，自动生成二维有限元几何模型，如图1所示。 （2）将求解结果用export 2D project功能生成pjt文件，把该文件导入Maxwell 2D中，采用瞬态模块进行二维有限元分析。 （3）在生成的几何模型里定义电机的材料属性、边界条件和绕组的激励源，其中定义绕组激励源时采用外电路输入的方法。 （4）确定运动界限（band）、转子转速、有限元分析的时间步长以及有限元分析的网格划分情况等。

电动机的构造及原理

第一节三相异步电动机的构造与工作原理 一、三相异步电动机的构造 三相异步电动机由两个基本部分组成：定子和转子。图4-1表示了异步电动机的结构。 1、定子 定子在空间静止不动，主要由定子铁心、定子绕组、机座、端盖等部分组成。 1）定子铁心 定子铁心呈圆筒状，装入机座内，它是电机主磁通磁路的一部分。为了减小铁心损耗，它是由厚度为0.5mm、片间用绝缘漆绝缘的硅钢片叠装压紧而成。硅钢片的形状如图4-2所示定铁心圆周内表面沿轴向有均匀分布的直槽，用以嵌放定子绕组。为了增加散热面积，当定子铁心比较长时，沿轴线方向上每隔一定距离有一条通风沟。 2）定子绕组 定子绕组由在空间相差1200电角度、对称排列的结构完全相等的三相绕组组成。为了产生多对磁极的旋转磁场，每相绕组可以由多个线圈串联组成。每相绕组的各个导体按照一定的规律分散嵌放在定子铁心槽内。 三相定子绕组要与交流电源相接。为此，将三相定子绕组的首、末端都引到固定在电动机外壳的接线盒上。盒内有六个接线柱，分别标注字母U1、U2、V1、V2、W1、W2，这是我国电机生产厂家统一使用的标记。三相绕组首、末端新旧标注字母的对比如表4-1所示。 表4-1三相电机三相定子绕组首、末端新旧标注字母表

首端末端备注 第一相绕组U1 U2 旧标记是D1、D4 第二相绕组V1 V2 旧标记是D2、D5 第三相绕组W1 W2 旧标记是D3、D6 通常电机三相定子绕组的首、末端都是从机座上的接线盒内引出。图4-3是接线盒的示意图。根据电源电压的不同，三相定子绕组可作星形或三角形联结，其接线方法如图4-4所示。例如电源的线电压为380V，如果电动机定子的额定电压为220V，则绕组必须接成星形；如果电动机定子的额定电压为380V，则绕组必须接成三角形。只有这样，才能保证各相绕组在其额定电压下工作。我国生产的三相异步电动机，凡容量在4KW及以上的，其定子绕组一般为三角形接法。 图4-3是接线盒的示意图。 3）机座 机座通常由铸铁或铸钢制成，是整个电机的支撑部分。为了加强散热能力，其外表面有散热筋。 2、转子 转子是电动机的旋转部分，转子由转子铁心和转子绕组组成。 1）转子铁心 转子铁心是电动机主磁通磁路的一部分。转子铁心固定在转轴上，可绕轴转动。与定子铁心一样，转子铁心也是由0.5mm厚的硅钢片冲压而成。，如图4-2所示。转子外表面分布有冲槽，槽内安放转子绕组。