Плотность тока в обмотке якоря

(3.9)

меньше допустимого ([1], с. 76) значения 30×10⁶ А/м².

Сопротивление обмотки якоря

(3.10)

Отношение

не выходит за рекомендуемые пределы (0,45 … 0,65).

 

Определение размеров паза

 

Форму и размеры паза выбираем из условия максимального его заполнения (для прямоугольного провода выбирают прямоугольный паз). Применяем полузакрытую форму паза, так как в открытых пазах затруднено крепление проводников обмотки якоря.

 

Рисунок 6 - Полузакрытый паз и его размеры с учетом технологических требований

 

Радиус закругления провода

(4.1)

Ширина паза

(4.2)

где D_Я = 0,0003 м - толщина изоляции паза.

Ширина прорези

a_ПРЗ = 0,6×a = 0,6×3,05×10^-3 = 1,83×10^-3. (4.3)

Максимальный диаметр второго участка зубцовой зоны

(4.4)

где h_ПРЗ= 10^{-3 м - высота прорези.}

Высота второго участка зубцовой зоны

(4.5)

Минимальный диаметр второго участка зубцовой зоны

D_2min = D_2max - 2×h₂ = 0,071 - 2×0,008125 = 0,055 м. (4.6)

Расстояние между проводниками в пазу

l = h₂ - 2×(b - OX). (4.7)

OK = 0,5×b_ПЗ - D_Я - r_ПРВ - 0,0001 = 0,5×4,25×10^-3-0,3×10^-3-1,4×10^-3-0,0001 = 3,272×10^-4.

ON = 0,5×a - r_ПРВ - 0,0001 = 0,5×3,05×10^-3-1,4×10^-3-0,0001 = 1,272×10^-4.

OX = KN + r_ПРВ = 0,3×10^-3+ 1,4×10^-3 = 1,7×10^-3.

l = h₂ - 2×(b - OX) = 8,125×10^-3 - 2×(5,5×10^-3 - 1,7×10^-3) = 0,55×10^{-3 м.}

Минимальный размер зубцовой зоны

D_Яmin = D_2min - b_ПЗ = 0,055 - 0,00425 = 0,051 м. (4.6)

Магнитная система электродвигателя

 

Основной магнитный поток Ф составляет только часть потока, проходящего через полюс. Другая его часть Ф_s, называемая потоком рассеивания, ответвляется в междуполюсное пространство, не проходит через воздушный зазор и поэтому не участвует в преобразовании электрической энергии в механическую.

 

Рисунок 7 - Магнитная система стартерного электродвигателя

Требуемую для создания расчетного магнитного потока магнитодвижущую силу F обмоток возбуждения определяют суммированием падений магнитного потенциала на отдельных участках магнитной системы. В стартерных электродвигателях выделяют шесть участков:

- воздушный зазор (длина средней магнитной силовой линии L_d = 2d),

- зубцовая зона (L_z = 2h_z),

- спинка якоря (L_я);

- полюс (L_m = 2h_m);

- корпус (L_j);

- зазор в стыке полюса с корпусом (L_ст = 2d_ст = 0,1 мм).

Расчетные диаметры на трех участках зубцовой зоны (в соответствии с рисунком 8):

 

 

Рисунок 8 - Полузакрытый паз прямоугольной формы, его форма и размеры

 

D₁ = 0,5×(D_Я + D_2max) = 0,5×(0,077 + 0,071) = 0,074 м; (5.1)

D_2CP = 0,5×(D_2max + D_2min) = 0,5×(0,071 + 0,055) = 0,063 м; (5.2)

D₃ = D_2min - 0,5×b_ПЗ = 0,055 - 0,5×4,25×10^-3 = 0,053 м. (5.3)

Высота первого участка зубцовой зоны

h₁ = 0,5×(D_Я - D_2max) = 0,5×(0,077 - 0,071) = 0,003 м. (5.4)

Высота третьего участка зубцовой зоны

h₃ = 0,5×b_ПЗ = 2,125×10^{-3 м.} (5.5)

Высота зубца

h_Z = h₁ + h₂ + h₃ = 0,003 + 0,008 + 0,002 = 0,013 м. (5.6)

Зубцовые шаги по наружному диаметру якоря и в расчетных сечениях зубца:

(5.7)

(5.8)

(5.9)

(5.10)

(5.11)

(5.12)

Ширина зубца в расчетных сечениях:

b_Z = t_z - a_ПРЗ = 0,0105 - 0,002 = 0,0085 м; (5.13)

(5.14)

b_2max = t_2max - b_ПЗ = 0,00972 - 0,00425 = 0,00547 м; (5.15)

b_2CP = t_2CP - b_ПЗ = 0,0086 - 0,00425 = 0,00435 м; (5.16)

b_2min = t_2min - b_ПЗ = 0,0075 - 0,00425 = 0,00325 м; (5.17)

b₃ = t₃ - 0,866×b_ПЗ = 0,0072 - 0,866×0,00425 = 0,00352 м. (5.18)

Коэффициент заполнения пакета статора сталью принимаем k_СТЛ = 0,95.

Магнитные индукции в расчетных сечениях зубца:

(5.19)

(5.20)

(5.21)

(5.22)

(5.23)

Значение индукции B_2max = 2,96 Тл не выходит за рекомендуемые [1, с. 76] пределы 1,8 … 3,0 Тл.

Зубцовые коэффициенты для расчетных сечений зубца:

(5.24)

(5.25)

(5.26)

(5.27)

(5.28)

Напряженность магнитного поля определяем по зависимостям, приведенным на рисунке 9.

 

Рисунок 9 - Зависимости B = f(H) при различных зубцовых коэффициентах

Для B₁ = 1,37 Тл H₁ = 1530 А/м.

Для B_2min = 1,76 Тл H_2min = 6500 А/м.

Для B_2CP = 2,21 Тл и k_z2cp = 1,1 H_2min = 42000 А/м.

Для B_2max = 2,96 Тл и k_z2max = 1,43 H_2max = 235000 А/м.

Для B₃ = 2,73 Тл и k_z3 = 1,15 H₃ = 165000 А/м.

Средняя напряженность на втором участке

(5.29)

МДС для первого участка

F₁ = 2×h₁×H₁ = 2×0,003×1530 = 10 А. (5.30)

МДС для второго участка

F₂ = 2×h₂×H₂ = 2×0,008125×68250 = 1110 А. (5.31)

МДС для третьего участка

F₃ = 2×h₃×H₃ = 2×0,002125×165000 = 700 А. (5.32)

МДС для зубцовой зоны

F_Z = F₁ + F₂ + F₃ = 9 + 1110 + 700 = 1720 А. (5.33)

Принимаем длину воздушного зазора d = 0,0007 м. Коэффициент воздушного зазора

(5.34)

МДС для воздушного зазора

(5.35)

где m₀ = 4×p×10^-7 Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость воздуха.

Длина корпуса

l_j = 1,7×l_Я = 1,7×0,059 = 0,1 м. (5.36)

Коэффициент рассеивания магнитного потока k_s = 1,15.

Площадь расчетного сечения при B_j = 1,3 Тл

(5.37)

Толщина расчетного сечения

(5.38)

Диаметр расточки полюсов

D_i = D_Я + 2×d = 0,077 + 2×0,0007 = 0,00784 м. (5.39)

Длина полюсной дуги

b_i = a_d×t_ПОЛ + 2×d = 0,65×0,06 + 2×0,0007 = 0,04 м. (5.40)