.磁滞同步电动机
磁滞同步电动机是利用磁滞材料产生磁滞转矩而工作的同步电动机。它分为内转子式磁滞同步电动机、外转子式磁滞同步电动机和单相罩极式磁滞同步电动机。
内转子式磁滞同步电动机的转子结构为隐极式,外观为光滑的圆柱体,转子上无绕组,但铁心外圆上有用磁滞材料制成的环状有效层。
定子绕组接通电源后,产生的旋转磁场使磁滞转子产生异步转矩而起动旋转,随后自行牵入同步运转状态。在电动机异步运行时,定子旋转磁场以转差频率反复地磁化转子;在同步运行时,转子上的磁滞材料被磁化而出现了永磁磁极,从而产生同步转矩。
2.2.2 交流异步电动机
交流异步电动机是领先交流电压运行的电动机,广泛应用于电风扇、电冰箱、洗衣机、空调器、电吹风、吸尘器、油烟机、洗碗机、电动缝纫机、食品加工机等家用电器及各种电动工具、小型机电设备中。
电机的转速(转子转速)小于旋转磁场的转速,从而叫为异步电机。它和感应电机基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s为转差率, ns为磁场转速,n为转子转速。
基本原理:(1)当三相异步电机接入三相交流电源时,三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁场。
(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。
(3)根据电磁力定律,载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用,形成电磁转矩,驱动转子旋转,当电动机轴上带机械负载时,便向外输出机械能。
单相异步电动机
单相异步电动机由定子、转子、轴承、机壳、端盖等构成。
定子由机座和带绕组的铁心组成。铁心由硅钢片冲槽叠压而成,槽内嵌装两套空间互隔90°电角度的主绕组(也称运行绕组)和辅绕组(也称起动绕组成副绕组)。主绕组接交流电源,辅绕组串接离心开关S或起动电容、运行电容等之后,再接入电源。
转子为笼型铸铝转子,它是将铁心叠压后用铝铸入铁心的槽中,并一起铸出端环,使转子导条短路成鼠笼型。
单相异步电动机又分为单相电阻起动异步电动机,单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机和单相双值电容异步电动机。
2 三相异步电动机
三相异步电动机的结构与单相异步电动机相似,其定子铁心槽中嵌装三相绕组(有单层链式、单层同心式和单层交叉式三种结构)。定子绕组成接入三相交流电源后,绕组电流产生的旋转磁场,在转子导体中产生感应电流,转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下,又产生电磁转柜(即异步转柜),使电动机旋转。
罩极式电动机
罩极式电动机是单向交流电动机中最简单的一种,通常采用笼型斜槽铸铝转子。它根据定子外形结构的不同,又分为凸极式罩极电动机隐极式罩极电动机。
凸极式罩极电动机的定子铁心外形为方形、矩形或圆形的磁场框架,磁极凸出,每个磁极上均有1个或多个起辅助作用的短路铜环,即罩极绕组。凸极磁极上的集中绕组作为主绕组。
隐极式罩极电动机的定子铁心与普通单相电动机的铁心相同,其定子绕组采用分布绕组,主绕组分布于定子槽内,罩极绕组不用短路铜环,而是用较粗的漆包线绕成分布绕组(串联后自行短路)嵌装在定子槽中(约为总槽数的2/3),起辅助组的作用。主绕组与罩极绕组在空间相距一定的角度。
当罩极电动机的主绕组通电后,罩极绕组也会产生感应电流,使定子磁极被罩极绕组罩住部分的磁通与未罩部分向被罩部分的方向旋转。
第三章 电机的应用实例
某CD制造厂包装车间进行技术改造,项目为两台包装机进行连线生产,方案为用输送带配以机械手输送,整体用PLC控制,辅以气动元件、定位元件、低压电路元件、机械传动元件等,组成一个闭环控制回路。输送带电机选择依据及相关计算如下:
一、工况分析:
上机SKS包装机的最大产量为每小时6120盒,下机片式包装机的一般产量为每小时70包,按十盒每包即为7000盒,输送带的输送量应大于上机生产速度而小于下机生产速度,所以输送带的输送速度确定为每小时6500盒,65包,CD盒的尺寸为:142×124×10,所以
输送皮带的最小输送速度为:每小时9.23米,约为每分钟0.154米,而输送带传动棍子直径为Φ20mm,则输送带传动棍子速度最小约为2.45r/min。
一盒CD最重的包装是70克,一包是10盒,700克,输送带一般都有5—7包,所以输送带一次输送重量为3.5KG—4.9KG,计算时取最大重量5KG。由于有物料定位,要求输送距离精确,过转量小,所以电机必需要有以下特点:断电后即制动保持负载;制动速度快,过转量小;可实现频繁启动,上文已经算出每小时要输送65包,即输送1包55秒,所以电机每分钟至少要启停2次。
二、具体计算如下:
①皮带轮机构:
皮带与工作物的总重量m1=10kg
滑动面的摩擦系数μ=0.3
滚轮的直径D=20mm
滚轮的重量m2=1kg
皮带滚轮的效率η=0.9
皮带的速度V=28mm/s±10%
电机电源单相220V50Hz
工作时间1天24小时运转
②决定减速箱的减速比:
减速比输出轴转速:NG=(V?60)/(π?D)=((28±14)×60)/(π×20)=26.7±2.7[r/min]
因电机(4极)在50Hz时的额定转速为1500r/min左右,所以应选择在此范围内的减速比i=60。
减速箱的减速比i为:i=(1500)/NG=(1500)/(26.7±2.7)=51~62.5
③计算必要转矩:输送带起动时所需的转矩为最大。先计算起动时的必要转矩。
滑动部的摩擦力F=μm·g=0.3×10×9.807=29.4[N]
负载转矩TL=F·D/2·η=(29.4×10-3)/(2×20×0.9)=0.326[N·m]
此负载转矩为减速箱输出轴的数值,因此需换算成电机输出轴的数值。电机输出轴的必要转矩TM
TM=TL/i·ηG=0.326/(60×0.66)=0.00824[N·m]=8.24[mN·m]减速箱的传导效率ηG=0.66)按使用电源电压波动(220V±10%)等角度考虑,设定安全率为2倍。8.24×2≈16.48[mN·m]
电机所需功率Pm=(1.5~2.5)TLPnLP取系数为2,则
Pm=2T·2πn=2×0.01648×2×π×1500/60=5.17W
起动转矩为16.48N·以上的电机,可参阅标准电机型号/性能表来选择。
电机:60YB06DV22,再选用可与60YB06DV22组合的减速箱60GK60H。
④确认负载惯性惯量:皮带·工作物的惯性惯量