外转子式直流发电机设计毕业设计.docx

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外转子式直流发电机设计毕业设计

毕业设计

中文题目

外转子式直流发电机设计

英文题目

OuterrotortypeDCgeneratordesign

毕业设计（论文）诚信声明书

本人郑重声明：

在毕业设计（论文）工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规范；我所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计（论文）中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计（论文）中加以说明；在本人的毕业设计（论文）中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。

本设计（论文）和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。

学生签名：

年月日

外转子式直流发电机设计

【摘要】时代进步和科技发展的同时，直流发电机在生产、制造、运输及日常的生活中所占的比重是越来越重。

所以，对直流发电机的研究是非常有必要也是非常有意义的。

直流发电机在结构上可以分为两类：

一是内转子直流发电机；二是外转子直流发电机。

外转子直流发电机可以直接驱动电机，从而省去了机械变速装置，这样提高了驱动效率。

因此外转子直流发电机在我国有相当广泛的应用前景。

本次设计的题目是外转子式直流发电机设计，本文是查阅国内外关于直流发电机以及外转子式直流发电机技术资料的基础上展开的设计。

在设计的开始阶段对外转子式直流发电机装置的进行确定，内部的主要零部件进行了详细的设计。

例如，转动轴的设计、校核及分析；定子、转子、机壳的设计以及对轴承的选用等。

最后，根据上面的设计和分析，绘制出外转子式直流发电机装配图及主要零件图，编写了本设计计算说明书。

通过本次设计培养综合分析和解决本专业一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化专业知识，为立足社会夯实基础。

【关键词】直流电机，外转子式，设计，校核

DesignofOuterrotortypeDCgenerator

【Abstract】Eraofprogressandtechnologicaldevelopment,theshareoftheDCmotorintheproduction,manufacturing,transportationanddailylifegravityisheavier.Therefore,thestudyoftheDCmotorisnecessaryisverymeaningful.DCmotorinthestructurecanbedividedintotwocategories:

oneisaninnerrotorDCmotor;thesecondisexternalrotorDCmotor.AnouterrotorDCmotorcandirectlydrivethemotor,thuseliminatingtheneedformechanicaltransmissionmeans,whichincreasesthedrivingefficiency.Therefore,inourexternalrotorDCmotorhasawiderangeofapplications.

ThistopicisdesignedouterrotortypeDCgeneratordesignedonthebasisofthispaperistoreviewdomesticandexternalrotorDCgeneratorsandDCgeneratorsoftechnicalinformationontheexpandeddesign.DC'sexternalrotorgeneratorunitisdeterminedatthebeginningofthedesignstage,themaincomponentsoftheinteriordetaildesign.Forexample,design,verificationandanalysisoftherotationshaft;astator,rotor,bearinghousingdesignandtheselectionofthelike.Finally,accordingtotheabovedesignandanalysis,drawtheouterrotorassemblydrawingDCgeneratorsandmajorpartsdiagram,designcalculationspreparedthismanual.

Throughthiscomprehensiveanalysisanddesigncultureingeneralengineeringandtechnologytosolvetheproblemoftheprofessionalabilitytoworkindependently,tobroadenanddeepentheexpertisetolayasolidfoundationbasedonthecommunity.【Keywords】Motor，Outerrotortype，Design，Verification

第1章前言

1.1外转子式直流发电机的发展历程

通过相应的调查我们可以很清晰的知道，直流发电机在其构造上面可以把它分成2种：

一种是内转子直流发电机；还有一种就是转子在外面的直流发电机。

转子在外面的这个直流发电机能够不要任何辅助元件的带动电机，可以省去中间的传动装置。

在提高功效的同时还可以结束相应的时间。

所以，我们还能够清晰的看到这样的发电机他的发展前景还是比较的宽幅的。

通过他们的名称我们可以理解成转子装在外面的就叫做外转子式直流发电机。

这样的直流发电机是在有了有刷电机以后才出现的新型电机。

在上个世纪中叶就出现了这样的电机，他以拥有很好的转动扭矩的特点和功能，在很长一段时间里面处于领先的步伐。

电子、电力技术的发展在很大层面上决定着直流发电机的发展的快和慢。

在有刷电机刚刚发展起来的开始阶段，因为那个时候功能比较大的电器元器件还在起步的阶段，安全性和可行度得不到保障。

并且价格还是比较高的，还有就是控制水平的发展还不是特别理想，造成了无刷直流发电机从问世以来在很长很长的一段岁月里面得不到好的使用性能，人们对这样的技术和成品也是非常的不看好的，生产出来的成品也只能够在实验室里面做做实验。

从19世纪70年代开始，半导体技术的迅速崛起，很多好的元器件也相应的得到了人们的一致好评，还有就是永磁性材料也出现在人们的面前，这些都在为直流发电机的发展提供了比较有利的保证和保障。

从那个时刻起，我们有开始对外转子直流发电机的发展、研究和分析有了比较浓厚的兴趣，这个也成为了该产品走向成功的一个重要的里程碑。

1.2外转子式直流发电机的发展现状

1.没有机械传动转子的位置传感器进行控制

这样的传感器是整个动力系统里面比较重要的构件之一，不单单是加大了系统的构造费用和复杂性的加大，并且还能够减轻系统因为种种原因带来的不良影响。

同时还需要占据一定的空间位置，在很多应用场合，例如空调器以及计算机外设都要求无刷直流发电机以无转子位置传感器方式运行。

现在市面上行之有效的方法有下面3种：

第1种是利用反电动势的办法，第2种是采用定子三次谐波检测的办法，第3种是采用续流二极管电流通路检测的办法。

2.控制转矩通过脉动的方法

存在转矩是直流发电机的固有缺点，特别是随着转速升高，换相导致转矩脉动加剧，并使平均转矩显著下降。

减小转矩脉动是提高无刷直流发电机性能的重要方面。

3.采用智能进行相应的控制

当前信息和研究的理论数据的表明，在电气控制范畴，一个比较先进的发展趋势就是采用比较先进的方法进行控制，特别是在智能控制理论方面。

随着直流发电机应用范围的扩大，智能控制技术受到广泛的重视。

1.3外转子直流发电机的特点

我们这里讲到的一个以电子换向电路和转动的装置替代了有刷直流发电机的外转子直流发电机。

这样的发电机工作起来比较的可行，维修起来比较的方便，构造上也不是很复杂，还能够实现在调速上无级变速的好处。

直流发电机在其构造上面可以把它分成2种：

一种是内转子直流发电机；还有一种就是转子在外面的直流发电机。

转子在外面的这个直流发电机能够不要任何辅助元件的带动电机，可以省去中间的传动装置。

在提高功效的同时还可以结束相应的时间。

所以，我们还能够清晰的看到这样的发电机他的发展前景还是比较的宽幅的。

通过他们的名称我们可以理解成转子装在外面的就叫做外转子式直流发电机。

和传统的感应发电机相较，这样的发电机拥有很大的功率密度，拥有更好地效率和更加良好的性能。

一般有下面几点好处：

（1）由于采用高性能永磁性材料，直流发电机转子体积得以减小，可以具有较低的惯性，更快的响应速度，更高的转矩惯量比。

（2）因为没的转子上头的损失，这样就不需要所谓定子励磁电流分量，这样来说的话它就工作速度就很快了。

功率一样的机器跟它来比较的话，机器的驱动这点动力就不能满足了，它就需要更大的整流器还有逆变器了。

（3）因为没有来发热的转子，所以我们研究的此款机器也就不需要来考虑给转子降温这个问题了。

（4）永磁没有刷的直的电流的机将感应电动机非线性本质和复杂的控制系统简化为离散六状态的转子位置控制，无需坐标变换。

1.4本课题研究的内容及目的

1.4.1本课题研究的内容

本次毕业设计的主要任务是完成外转子式直流发电机设计。

其技术要求为：

a、额定功率：

500W；b、额定电压：

24V；c、工作温度：

-20-40℃。

确定外转子式直流发电机装置；绘制外转子式直流发电机的图纸；编写不少于5000字的设计计算说明书。

1.4.2本课题研究的目的

（1）培养综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。

（2）让我们现在在校的学生有一个方向正确的思考，不停留在原来的层面上去考虑问题，同时也要熟悉和理解怎么去思考。

（3）训练我们的在校生能够用正确的方法去查阅相关资料，工具书等等，进行相关设计所需要的一些数据的计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。

（4）培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。

第2章总体结构的设计

2.1外转子直流发电机的组成

通过上面的分析我们可以知道，外转子直流发电机主要由三个部分组成：

1.电动机本体-包括有绕组的定子和永磁转子；2.位置传感器；3.电子换向线路。

1.发电机本体

发电机本体的主要部分是转子和定子。

它们首先必须满足电磁这个层面的需要，要确保工作的过程中所需要的磁通达到需要，这样才能够有一定量的电流流过，然后才能产生电磁转矩．然后，对于机械方面的安排，就是说一定要稳，还要结实，一定要承受的住一定的重量，还有外部环境对机器的侵蚀。

另外，还需考虑节约材料，结构简单．紧凑，运行可靠和温升不超过规定的范围。

具体结构详见下图2－1

图2－1外转子直流发电机结构图

2.位置传感器

位置传感器是无刷电机中实现无接触换向的一个极其重要的部件。

它起着测定转子磁极位置，为逻辑开关电路提供正确换相信息的作用。

也就是位置传感器将转子磁钢磁撅的位置信号转换成电信号。

然后去控制定子绕组电流换相。

位置传感器可分为接触式位置传感器和无接触式位置传感器两大类。

接触式位置传感器结构简单，紧凑，用于比较简易的场合，当它在强烈振动，高