Изгиб полюсного наконечника

Введение

В качестве основных источников системы электрооборудования постоянного тока на автомобилях используются вентильные (синхронные генераторы переменного тока, работающие на сеть постоянного тока через выпрямитель) или коллекторные генераторы постоянного тока.

В настоящее время широкое распространение в автомобилестроении получил вентильный генератор переменного тока. Основными технико-экономическими преимуществами генераторов переменного тока перед генераторами постоянного тока являются:

- уменьшение в 1,8…2,5 раза массы при той же мощности;

- уменьшенный примерно в 3 раза расход меди при изготовлении;

- большая максимальная мощность при равных габаритах;

- меньшее значение начальных частот вращения и обеспечение более высокой степени заряженности аккумуляторных батарей;

- значительное упрощение схемы и конструкции регулирующего устройства;

- уменьшение эксплуатационных затрат в связи с большой надёжностью работы и повышенным сроком службы.

Вентильный генератор переменного тока состоит из самого генератора, силового выпрямителя и регулятора напряжения. Силовой выпрямитель дополнен диодами выпрямителя обмотки возбуждения, что предотвращает возможность разряда аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения при неработающем двигателе автомобиля. Регуляторы напряжения выполняются на основе полупроводниковых приборов. Выходной транзистор регулятора напряжения работает в ключевом режиме, изменяя ток в обмотке возбуждения так, чтобы напряжение генераторной установки оставалось практически неизменным при всех частотах вращения и нагрузках.

Вентильные генераторы переменного тока выполняются с неподвижным якорем и вращающимся индуктором с клювообразной магнитной системой и контактными кольцами для подвода тока к обмотке возбуждения.

Типовая конструкция автомобильного генератора переменного тока:

Генератор состоит из статора, ротора, крышек, выпрямительного блока, регулятора напряжения, шкива, вентилятора.

Статор собирается из листов электротехнической стали толщиной 0,5 – 1 мм. На внутренней поверхности статора расположены пазы с размещённой в них трёхфазной обмоткой.

Ротор состоит из вала, двух фланцев с клювами, втулки, обмотки возбуждения и контактных колец. Фланцы с клювами образуют магнитную систему генератора. Контактные кольца с пластмассовой арматурой напрессованы на вал. Крышки, отлитые из алюминиевого сплава, имеют вентиляционные отверстия. В крышках размещены шарикоподшипники. На задней крышке закреплены пластмассовый коробчатый щёткодержатель, выводные болты и выпрямительный блок, состоящий из диодов и теплоотводов.

2. Исходные данные

№п/п	Исходные данные	Обозначения	Размеры	Данные
	Размеры статора
1.	Марка стали
2.	Внешний диаметр статора		м	0,196
3.	Диаметр расточки статора		м	0,140
4.	Длина пакета статора		м	0,048
5.	Воздушный зазор		м	0,00062
6.	Число пазов		-
7.	Ширина паза у основания		м	0,0014
8.	Высота паза		м	0,0115
	Обмотка статора
1.	Схема соединения			Y
2.	Шаг обмотки по пазам		-
3.	Диаметр провода обмотки статора		м	0,00195
4.	Число витков в фазе		-
5.	Число параллельных проводов		-
6.	Число параллельных ветвей		-
7.	Длина лобовой части		м	0,015
8.	Ширина зуба статора		м	0,0032
9.	Высота зуба статора		м	0,0126
	Размеры ротора
1.	Марка стали			0,8КП
2.	Число пар полюсов		-
3.	Диаметр ротора		м	0,139
4.	Максимальная ширина полюса		м	0,034
5.	Минимальная ширина полюса		м	0,014
6.	Угол скоса полюсов		град
7.	Угол скоса торцевой части		град
8.	Длина полюса		м	0,053
9.	Ширина сборного кольца		м	0,021
10.	Внутренний диаметр полюсной системы		м	0,090
11.	Диаметр втулки		м	0,078
12.	Длина втулки		м	0,031
13.	Длина ротора		м	0,086
14.	Диаметр торцевой части		м	0,0115
15.	Частота вращения		об/мин
	Обмотка возбуждения
1.	Число витков в катушке возбуждения
2.	Диаметр катушки возбуждения		м	0,0110
3.	Длина катушки возбуждения		м	0,041
4.	Диаметр провода в катушке возбуждения		м
5.	Сопротивление катушки возбуждения: а) в холодном состоянии при С   , где 0,0115 Ом б) в горячем состоянии		Ом   Ом	3,68   4,24
6.	Максимальный ток возбуждения: а) в холодном состоянии б) в горячем состоянии в) в комплекте с регулятором напряжения , где падение напряжение на щеточном контакте падение напряжения в регуляторе напряжения		А   А А В   В	3,8   3,3     1,3

3. Расчетная часть.

2.1. Полюсное деление

м,
где - диаметр расточки статора;

- число пар полюсов.

2.2. Зубцовое деление

м,

где - число пазов статора.

2.3. Коэффициент воздушного зазора

м,

где - зубцовое деление;

- воздушный зазор;

- ширина паза у основания.

2.4. Число пазов, приходящихся на полюс и фазу

,

где - число фаз (3 фазы).

2.5. Шаг обмотки в долях полюсного деления

,

где - шаг обмотки по пазам;

- число пазов, приходящихся на полюс и фазу;

- число фаз (3 фазы).

2.6. Сечение обмотки фазы статора

,

где - диаметр провода обмотки статора без изоляции;

- число параллельных проводов.

2.7. Обмоточный коэффициент

если , то .

2.8. Коэффициент полюсного перекрытия для трапецеидальной формы полюса

,

где - максимальная ширина полюса;

- минимальная ширина полюса;

- полюсное деление.

Воздушный зазор

3.1.1. Магнитный поток в воздушном зазоре

Вб,

где - ЭДС, наводимая водной фазе;

- число пар полюсов;

- частота вращения, при которой генератор начинает вырабатывать номинальное напряжение (14 В);

- число витков в одной фазе;

-обмоточный коэффициент.

3.1.2. Индукция воздушном зазоре

Тл,

где - магнитный поток в воздушном зазоре;

- площадь поперечного сечения

,

где - длина активной части полюса, находящаяся под статором ;

- максимальная ширина полюса;

- минимальная ширина полюса.

3.1.3. Магнитное напряжение в воздушном зазоре

,

где - воздушный зазор;

- магнитная индукция в воздушном зазоре.

Зуб статора

3.2.1. Магнитный поток в зубе статора

Вб,

где - длина пакета статора;

- зубцовое деление;

- магнитная индукция в воздушном зазоре.

3.2.2. Магнитная индукция в зубце статора

Тл,

где - магнитный поток в зубце статора;

- площадь сечения зубца статора

,

где - число пазов, участвующих в проведении магнитного потока ,

оно равно

,

где - число пазов статора;

- коэффициент заполнения статора сталью (0,9-0,95);

- число пар полюсов;

- ширина зубца статора.

3.2.3. Магнитное напряжение в зубе статора

,

где высота зуба статора;

- удельное магнитное напряжение в зубе статора.

Ярмо статора

3.3.1. Магнитный поток в ярме статора

Вб,

где - магнитный поток в воздушном зазоре.

3.3.2. Магнитная индукция в ярме статора

Тл,

где - магнитный поток в ярме статора;

- площадь сечения ярма статора

,

где - внешний диаметр статора;

- диаметр расточки статора;

- высота зуба статора;

- длина пакета статора;

- коэффициент заполнения статора сталью (0,9-0,95).

3.3.3. Магнитное напряжение в ярме статора

,

где - длина ярма статора

м,

где - высота ярма статора

м.

Полюсный наконечник

3.4.1. Магнитный поток в расчетном сечении полюсного наконечника

Вб,

где - магнитный поток в воздушном зазоре.

3.4.2. Магнитная индукция в расчетном сечении полюсного наконечника

Тл,

где - магнитный поток в расчетном сечении полюсного наконечника;

- площадь сечения полюсного наконечника

,

где - диаметр ротора;

- внутренний диаметр полюсной системы;

- максимальная ширина статора.

3.4.3. Магнитное напряжение полюсного наконечника

,

где - длина полюсного наконечника

м,

где - длина втулки;

- угол скоса полюсов;

- удельное магнитное напряжение полюсного наконечника.

Изгиб полюсного наконечника

3.5.1. Магнитный поток в изгибе полюсного наконечника

Вб,

где - магнитный поток в воздушном зазоре.

3.5.2. Магнитная индукция в изгибе полюсного наконечника

Тл,

где - магнитный поток в изгибе полюсного наконечника;

- площадь сечения изгиба полюсного наконечника

,

где - максимальная ширина полюса;

- высота сборного кольца.

3.5.3. Магнитное напряжение в изгибе полюсного наконечника

,

где - длина магнитной силовой линии полюсного наконечника

м,

где - удельное магнитное напряжение изгиба полюсного наконечника.

3.6. Сборное кольцо

3.6.1. Магнитный поток в сборном кольце

Вб,

где - магнитный поток в воздушном зазоре.

3.6.2. Магнитная индукция в сборном кольце

Тл,

где - магнитный поток в сборном кольце;

- площадь сечения сборного кольца

,

где - диаметр втулки;

- число пар полюсов;

- ширина сборного кольца.

3.6.3. Магнитное напряжение в сборном кольце

,

где - длина магнитной силовой линии сборного кольца

м,

где - внутренний диаметр полюсной системы;

- удельное магнитное напряжение сборного кольца.

Изгиб втулки

3.7.1. Магнитный поток в изгибе втулки

Вб

где - магнитный поток в воздушном зазоре.

3.7.2. Магнитная индукция в изгибе втулки

Тл,

где - магнитный поток в изгибе втулки;

- площадь сечения изгиба втулки

,

где - диаметр втулки;

- ширина сборного кольца

3.7.3. Магнитное напряжение в изгибе втулки

где - длина магнитной силовой линии сборного кольца

м,

- удельное магнитное напряжение изгиба втулки.