第一篇：电动机教学设计范文
电动机——初中物理教学设计
【教学目标】
1.了解磁场对通电导线的作用;初步认识科学与技术之间的关系。 2.经历制作模拟电动机的过程，了解直流电动机的结构和工作原理。
3.通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。
【教学器材】
计算机多媒体设备和课件、小型直流电动机、奥斯特实验装置、通电导体在磁场中受力的实验装置、自制的矩形线框在磁场中受力转动的实验装置、自制电动机的材料(分组)、直流电动机模型
【教学重点】了解磁场对通电导线的作用及受力方向，认识直流电动机的工作原理。
【教学难点】认识直流电动机的工作原理，特别是换向器所发挥的作用。
【教学过程】
1.创设教学情境、引入课题：通过计算机多媒体的影像、图片，展示电动机在工农业、交通运输、日常生活等方面的广泛应用，让学生感受到科学技术对现代社会生活的巨大影响，引出本节课题。
2.演示实验：将一台小型直流电动机接入电路，通电后转动起来。
师：给电动机通电，为什么会转动起来呢?(不必让学生立即回答)引出下面要研究的问题——研究电动机的工作原理。
教师点拨：再次演示奥斯特实验，启发学生逆向思考，电流对磁体有力的作用，反过来，磁体对电流有无力的作用呢?
演示实验：教材中图8.4-1的实验，可以抽取几个学生合作完成这个实验，并叙述实验现象和归纳实验结论，而其他学生补充完善结论。这样可以锻炼学生多方面的能力。
板书：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。
师：如果电流方向和磁感线方向都改变，那么受力方向会怎样呢?
让学生先分析并通过实验验证。
3.师：如果把一个通有电流的线框放到磁场中，它会怎样运动? 让学生针对这一问题展开讨论，让各学习小组表达自己的看法，并利用已掌握的知识阐述其理由。
教师并不立即评判各学习小组的见解如何，而是通过实验事实来说话。
演示实验：用自制的教具进行演示实验，让学生观察到通电线框在磁场中会转动，但不能持续转动下去。(可能有些小组也提出了这样的看法，但道理通过叙述不能清晰也表达出来)
师：这是怎么回事呢?通过计算机多媒体的动画展示：通电线框在磁场中的受力情况、转动情况，以及转过平衡位置后，受力阻碍它的继续转动情况。
师：同学们能够想办法让通电线框连续转动下去吗?从而引出下面的探究问题。
制作方案的设计：主要放到线框的制作上。问：两端漆皮全刮去，行吗?教材中要求将一端刮去半周，有何用意?针对这些问题，让各学习小组展开讨论交流。
动手制作：让各学习小组自制“小小电动机”。
评估交流：大家能谈谈，我们自制的“小小电动机”的不足之处吗?让学生充分发表自己的看法。
教师点拨：重点把学生引导到下面的思路，我们自制的“小小电动机”与前面谈到的通电线框的装置相比，作了改进，将一端漆皮只刮去一半，使其转动过程的半周断电，不至于阻碍线圈继续转动，但只有半周获得动力。如何使后半周也获得动力呢?学生利用前面学过的“受力方向与电流方向、磁感线方向有关”知识，不难得出答案，即：线圈刚转过平衡位置就立刻改变线圈中的电流方向。
实际的直流电动机是通过换向器来实现这项功能的。
演示实验：出示直流电动机模型，让学生认识其构造，并观察其通电时的转动情况，学生对结构简单的换向器感到好奇，也疑惑不解。
利用计算机多媒体的动画认识直流电动机的工作原理，着重是换向器所发挥的作用。
实际的直流电动机都有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上。有的直流电动机还用电磁铁来产生强磁场。尽管实际的电动机有多种多样，结构有些复杂，但可以把它看作两部分组成。
板书：在电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子。
电动机将电能转化为机械运动的能。
5.生活中的电动机：通过计算机多媒体的图片和影像形式，让学生认识到多种多样的电动机，以及电动机在人类社会中所扮演的重要角色。 6.教学小结： 整理本节的探究线索：奥斯特实验表明，通电导体产生磁场，对磁体有力的作用——逆向思考，磁体对通电导体有力的作用——通电线圈放在磁场中会转动，但不能持续转动下去——自制的“小小电动机”将线圈一端漆皮只刮半周——实际电动机采用换向器。
让学生明白，从实践到理论，需要走一段艰难又曲折的路，同样，从理论到实践，仍然需要付出艰苦的劳动，这种劳动包含了人类的创造与发明。
第二篇：多年电动工具设计心得
多年电动工具设计心得---无绳钻篇
多年电动工具设计心得---无绳钻篇
一、无绳钻在耐久方面经常出现的问题主要有： 1.电机烧毁(出现的概率约75%)：
2.齿轮箱，主要是齿轮损坏(出现的概率约15%)： 3.脱口打滑(出现的概率约10%)：
1. 电机烧毁：在耐久实验中电机烧毁是由于以下几个方面原因：
A、一是在大电流下(特别是0.5秒堵转时)电机温升过高而融化电机 风叶使电机无法散热烧毁，
B、二是大电流下电机温升过高使转子漆包线的漆融化转子短路烧毁电 机，
C、三是大电流下将碳刷簧片熔断而使电机失效。
无绳钻的FFU耐久是相当不容易通过的，FFU耐久标准中一个周期中虽然有 0。5秒堵转这一环节，但由于按照此标准大多数是失败的记录(基本很少有能够 通过SATISFACTORY或者以上的)，为此FFU耐久这一环节目前采取的是堵转到50 安培即可，虽然如此，目前大部分无绳钻产品还是很难通过FFU耐久
SATISFACTORY。根据多年来对产品的分析和对实验的总结，我们总结了一些基础 的经验。
合理选择产品的配备电机：对于确定的负载要求来说，大功率的电机肯 定比小功率的电机容易通过(就如同力气大的人更容易负重一样，负同样重时间 也会比力气小的相对长)，这是通过实验得出的结论。目前无绳钻主要配置的电 机有550(通常说5号电机)电机和750电机(通常说7号电机)，550电机电压等 级国内产品从7。2V到18V，正常功率在35-85W之间(电压大的功率相应大，即电 机的正常工作电流电流应该在5安培左右，而FFU耐久实验中3。5N .M 10秒钟的 负载电流达到15安培左右，而且还有0。5秒的堵转，这就大大超过了电机本身所 能够承受的负载。因此从耐久来看，需要有高质量高功率的电机。
从成本和机器本身大小及装配要求角度考虑，电机的选择又不能够随意大 ，总结起来：
a 。 国产的550电机通过FFU耐久SATISFACTORY的概率约10%，进口要适当高一点 。
b 。 国产的550电机在增加一个电压等级(一个等级1。2V)，在测试时降低一 个电压来测试，通过的概率约40%。
c 。 国产的560电机(长度比550长8毫米，功率大约比550提高12%)，通过的概 率约55%。
d 。 国产的560电机(长度比550长8毫米，功率大约比550提高12%)，在转速降 低7%-8%情况下，通过的概率约85%。
国内电机可以说品质一致性比较差，由于成本原因选择的材料也不好，因 此很容易烧坏。
电极在风叶、漆包线、绝缘漆、矽钢片、换向器、碳刷、碳刷簧片、磁体、电机 外壳、轴以及轴两端的含油轴承等尽可能采用比较好的材料和工艺，力求在电机 体积不变的情况下提高电机功率，降低电机空载电流，增加电机在实验和使用时 的寿命。
在设计无绳钻时，要尽可能将机器进出风口设计在电机进出风口所对应的 位置，在这点上外形应该让位与设计思想(有时要根据重要性来确定)，而且需 要将进出风口隔绝，还要着重考虑电机进出风口在电机的直径方向到机壳外壁的 距离最短，这是为了尽可能加大冷却循环效果来使电机温升尽可能降低，提高电 机的寿命。
2. 齿轮箱：
齿轮箱的主要问题有：
a 齿轮齿强度或者刚度不够，磨损或者崩齿，造成机器无输出; b 行星架或者主轴的滚针断裂或者脱落，造成机器失效;
影响齿轮寿命的因素主要有：模数、变位系数、硬度、刚度以及材料等等， 一般情况模数和变位系数是确定的，齿轮箱内部的齿轮一般为粉末冶金材料，刚 度主要由密度决定，一般粉末冶金齿轮的密度不小于6。8克/立方厘米，硬度方 面：中心轮的密度大约为HRC40，行星轮的密度约为HRC30，内齿轮的硬度约为 HRC25，搭配比较合适。做到如此程度在齿轮方面不会有什么问题。
行星架或者主轴滚针的断裂或者脱落是由于：滚针热处理时硬度过高或者在 热处理时产生的暗裂纹引起，有时外协厂家从成本考虑而选择劣质材料也会产生 这个问题，另外主轴的材料和硬度以及滚针和滚针孔配合的过盈量的大小也是重 要的因素。 及滚针质量在、主轴质量以及滚针和主轴的配合决定这一因素。
齿轮箱问题可以100%避免。 3. 脱口打滑
为有效避免脱口打滑问题，主要是要保证在最高挡位置时扭力弹簧能够全 部压缩在螺纹圈内且螺纹圈的下平面紧紧压牢调整垫圈(即保证在最高挡位扭力 罩不能够再往后旋转;以及在实验过程中将轴向尺寸的变化控制在最小范围内， 既各主要控制轴向尺寸的零部件在实验过程中少移位、少变形、少磨损。为此： a 扭力罩在最高挡位不能够再往后旋转。
b 实验时在最高挡位上扭力罩位置尽可能不容易偏摆，如果容易向低挡 位偏摆，机器则很容易脱口。
c 齿轮箱、螺纹圈、扭力罩等塑料件必须用比较好的材料，以保证耐磨 、耐温、抗拉强度高等，保证轴向尺寸在测试过程中的变化尽可能小。
d 调整垫圈热处理HRC45，内齿圈上端局部高频淬火HRC45，防止被磨损 影响轴向尺寸。
e 脱口打滑问题可以100%避免。
二、 影响功能方面的因素：
1. 充电器的充电效率(快慢)和效果(是否充满)。
2. 电池的容量(容量大，充满电的单电池包使用时间较长，拧螺钉多 )。
3. 配备的电池包个数(个数多，使用时容易周转，一般配备两个电池 包比较好)。
4. 机器扭力的大小(衡量工作能力的重要指标)。
5. 机器的功率和整机效率(影响工作能力和拧螺钉个数)。 6. 随着档位的变化引起扭力变化的均匀性 7. 即停功能。 8. 配备轴自锁。
9. 水平泡和电量显示。
10. 机身上带bits(最好2个). 11. 机器所能够承受较长时间堵转的能力。
三、 操作方面需要考虑的因素：
1.机器不能有锐边、毛刺，包括：开关附近、结合缝隙周边、其它表面、 bits夹等。+ {3 Z9 _; _) 2.开关位置的合理性、开关按钮操作的舒适性、中间位置锁的功能、调速 功能等。
3.机器便于拆卸和装配。
4.扭力罩：文字清晰、位置准确、调节方便、声音清脆，另外机身上的箭 头清晰(最好和主机身做不同颜色来显示)。 5.旋转方向标记要求清晰。 6.放在水平台面上的稳定性。
7.双速机器的高底速拨钮要求轻松(不能跳挡)。 8.Bits便于取出和放入，且正常情况下不掉出。
9.手把粗细要求适当，(最好采用一节电池筒的电池包插入，开关部分能 小则小。
10.机器要便于左手操作。
11. 电池包与机身配合良好、电极接触良好。
12. 充电器充电时的操作方便性、充电时间的准确性、充电器的安
第三篇：三相异步电动机的电磁设计
兰州交通大学毕业设计(论文)
摘 要
Y2系列电机是在Y系列电机基础上更新设计的一般用途电机，它具有结构简单、制造、使用和维护方便，运行可靠，以及重量轻，成本低等优点，在电机噪声、振动水平优于Y系列电机，外观更加满足国内外的用户需求，本文为Y2-112M-2的电磁设计。
在设计过程中，掌握了中小型三相感应电机的设计原理，熟悉相关的技术条件，基于给定的参数结合相关的技术条件，确定与电机的电磁性能有关的尺寸，选择定、转子的槽数和槽配合，确定槽型尺寸，选定有关材料，编程进行电磁计算，结合前面的数据计算出相应的工作性能和起动性能，包括效率、功率因数、最大转矩倍数、起动转矩倍数、起动电流倍数等。为了减小误差和计算量，还在MATLAB中编写了电磁计算程序。此外，本设计还用CAD绘制了定、转子冲片图以及定子绕组分布图,最终使技术指标符合任务书的要求。
通过对电机性能尺寸的确定，以及对槽型的选取，选定了有关尺寸，通过编程的反复调试，使其技术指标符合任务书的要求，最终设计出符合任务书要求的电机。
关键词：Y2-112M-2三相异步电动机;定、转子;电磁设计计算
- I2. In the process of design, master the design principles of small and medium-sized three-phase induction motor, familiar with relevant technical conditions, based on the given parameters combining with related technical conditions, determine the size of the associated with the electromagnetic performance of the motor, "option, rotor slot number and groove, groove type size ,selected materials programming electromagnetic calculation, Finally, combined with the previous data to calculate the working performance and the corresponding starting performance, including efficiency, power factor, the maximum torque, starting torque, starting current ratio etc. In order to reduce the error and the amount of calculation, prepared electromagnetic calculation program in MATLAB. In addition, the design also drawing, the rotor and the stator , windings distribution prints with CAD. the technical indicators in line with the requirements of specification. To determine the size of the motor performance, as well as to the trough type selection, the selected size, by the repeated debug programming, make the technical indicators meet the requirements of the specification, the final design conform to the requirements of the specification of the motor.
Key Words: Y2-112M-2three-phase asynchronous motor, the stator , the rotor Electromagnetic design calculation
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附录A电磁计算程序 ............................................................................................................. 23 附录B 部分参数计算 ............................................................................................................ 36 附录C定子冲片图 ................................................................................................................. 44 附录D转子冲片图 ................................................................................................................. 44
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(3) MATLAB编程
三相异步电动机的电磁计算工作量大，使用MATLAB编程使得计算量减小，也让计算的精确程度也得到大大提高。
(4) CAD画图
本文的设计中使用CAD画出定、转子冲片图、及定子绕组分布图。
2三相异步电动机主要参数的确定
电磁计算的数据依据主要是三相异步电动机的参数，要正确地进行电磁计算，必须要选择合适的主要参数。
主要参数的选择是根据技术手册给定的参数。并且计算出有关的必须参数进行选择的。
2.1 主要尺寸及气隙长度的确定
电机的主要尺寸包括定子内径Di1和铁芯有效长度Leff，只要确定了这两个参数，其他的尺寸(包括定、转子内外径、铁芯长度和气隙长度等)就可以以此为根据，参阅文献[2]。
但在一般情况下，定子内径Di1和铁芯有效长度Leff的计算比较麻烦，通常采用类比法来确定电机的主要尺寸，参照已生产过的同类型相近规格电机的设计和实验数据，直接初选电机的主要尺寸。在本设计中，以厂家已经生产过的Y2系列的相近电机作为参考，结合文献[3]得到本台电机的主要尺寸。
本台电机主要尺寸结合文献[4]中附录A进行选取，详见附录C和附录D。
2.2 定、转子槽形及槽配合的确定 2.2.1 定、转子槽形的选择
(1) 定子槽形的选择[5]
小型三相异步电动机的定子槽形，一般采用斜口圆底槽[6]。槽口斜角统一规定如下： ① 160机座及以下为30°;
② 180~280机座：2极为20°，4极为30°，
6、8极为35°; ③ 315~355机座：2极为20°，4~10极为30°。
因本台电机机座号为112，极数为2极，所以定子选梨形槽，槽口角度选30°。详见附录C。
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2对于2极电机，为了便于嵌线和缩短端部长度，除铁芯长度很长的以外，一般取y=t313左右。因本设计是2极电机，所以取y=tp。
18p2.4 计算概述 2.4.1 磁路计算
确定产生主磁场的磁化力是磁路计算的主要工作，进而根据磁力计算励磁电流，并确定电机的空载特性。此外，通过磁路计算还可以校核电机各部分磁通密度是否合适。
2.4.2 参数计算
参数计算的主要目的是计算电机定、转子的电阻及漏抗。电阻、电抗是电机的重要参数。电阻的大小不仅影响电机的经济性，而且与电机的运行性能有极密切的关系。转子电阻的大小对其转矩特性影响特别突出。因此正确选定及计算这些参数是非常重要的。
3 电磁计算
3.1 额定数据及主要尺寸
(1) 输出功率PΝ=4kW (2) 额定电压UΝ=UΝφ=380V
(3) 功电流
IKWPN4×103===3.5088A mUNφ3×380(4) 效率η=0.85(按照技术条件规定) (5) 功率因数cosφ=0.88(按照技术条件规定) (6) 极对数p=1 (7) 频率f=50Hz (8) 定、转子槽数
定子槽数Z1=30，转子槽数Z2=26
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槽有效面积：
Ae=As-Ai=(8.6825-8.4809)?10-6其中，槽面积As和槽绝缘面积Ai计算详见附录B。
槽满率：
7.8344?10-6mm2
Nt1Ns1d2Sf=?100%Aef4创26(1.23?10-3)2?100%79.62%(符合要求) -6200.9´10其中，导体并饶根数Nt1=4;导体绝缘后外径d=(1.12+1.18)/2+0.08=1.1mm。
(17) 绕组系数
Kdp1=Kd1Kp1=0.9567?10.9567
其中，短距系数Kp1和分布系数Kd1计算详见附录B。
(18) 每相有效串联导体数
NΦ1Kdp1=480?0.9567477
3.2 磁路计算
(1) 计算满载电势
ⅱ初设KE=(1-eL)=0.92，则
¢)UNf=0.92?380=349.6V E1=(1-eL(2) 计算每极磁通
初设Ks¢=1.2，由文献[3]中表3-5查得KNm=1.095，则
F=(3) 波幅系数 E1349.6==0.0070Wb
4KNmKdp1fN14创1.0950.9567创50240¢=0.67，则 由初设饱和系数查得对应的极弧系数apFS=11==1.49 ¢ap0.67(4) 定子齿磁密
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¢3.989创Fi2=Hi2?Li210214?10-329.848A
¢Fi20=Hi20?Li20(12) 定、转子轭部磁压降 定子轭部磁压降：
26.670创10215.2?10-331.36A
¢=0.5210创Ff1=Cf1Hf1Lf114.68102创117.310-3=89.7273A
转子轭部磁压降：
¢=0.244创Ff2=Cf2Hf2Lf222.664102创48.510-3=19.273A
¢、Lt¢¢其中，齿部和轭部磁路计算长度Lt1
21、Lt
22、Lj1和Lj2计算详见附录B。
(13) 空气隙磁压降
Fd=KdBdd=1.2690创1060.53415创1.256610-3=362.4246A m0(14) 饱和系数
Ks=Ft1+Ft21+Ft22+Fd343.36+29.409+29.848+343.36==1.1726
Fd343.36由于Ks¢-KsKs=1.155-1.1571.157?100%0.187%<1%，合格。故可以继续计算，否则必须返回重新计算直至误差小于1%。
(15) 每极磁势
F0=Fd+Fi1+Fi2+Ff1+Ff2=343.3687+29.409+29.848+89.727+19.273 =511.62.A(16) 计算满载磁化电流
Im=2pF02´511.626==1.6506A
0.9mN1Kdp10.9创3240?0.866(17) 磁化电流标幺值
*Im=Im1.6506==0.4704 IKW3.51- 8
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(7) 转子绕组端部漏抗标幺值
*XE2=0.757DR?CXlef2p0.7570.142创0.0604=0.0109 0.1972(8) 转子斜槽漏抗标幺值
骣bsk*Xsk=0.5琪琪t2桫2X*d2骣0.0212琪=0.5创琪0.0207桫20.0160=0.0048
其中，斜槽度bSK计算详见附录B。
(9) 转子漏抗标幺值
****Xs*2=Xs2+Xd2+XE2+Xsk=0.0720+0.0160+0.0165+0.0084=0.0757
(10) 定、转子漏抗标幺值之和
Xs*=Xs*1+Xs*2=0.0570+0.0757=0.1327
(11) 定子绕线直流电阻
2N1lc0.0217创10-62创780.449R1=rw==3.6954Ω -6¢Nt1Ac1a12创41.0387?10其中，rw=0.0217碬10-6?m为B级绝缘平均工作温度75C时铜的电阻率。
(12) 定子绕组相电阻标幺值
IR1*=R1?KWUNf(13) 有效材料的计算
0.1830?32.4563800.0341
感应电机的有效材料是指定子绕组导电材料和定转子铁心导磁材料，电机的成本主要由有效材料的用量决定。
定子铜的重量：
¢Nt1rCuGCu=ClcNs1Z1Ac1=1.05创0.44926创361.0387创10-64创8.9103
=11.1545kg其中，C为考虑导线和引线质量的系数，漆包圆铜线C=1.05;rFe=8.9?103kg/m3是铜的密度。
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(20) 空载时定子齿部磁密
Bt10=(21) 空载转子齿磁密
Bt210=Bt220=1-e00.9855Bt1=?1.52141.5459T 1-eL0.9591-e00.9855Bt21=?1.02081.5196T 1-eL0.9591-e00.9855Bt22=?1.55491.5977T 1-eL0.959(22) 空载定子轭磁密
Bj10=(23) 空载转子轭磁密
1-e00.9855Bj1=?1.55471.5179T 1-eL0.959Bj20=(24) 空载气隙磁密
Bd0=1-e00.9855Bj2=?1.55471.5405T 1-eL0.9591-e00.9855Bd=?0.63120.6719T 1-eL0.959根据上述计算出的各部分空载磁密，按照文献[5]中附录五的热轧硅钢片DR510牌号磁化曲线，查取各部分磁路的磁场强度，然后继续进行计算。所查得的结果为：Ht10=28.21A/cm，Ht210=4.28A/cm，Ht220=35.81A/cm，Hj10=18.76A/cm，Hj20=35.76A/cm。
(25) 空载定子齿部磁压降
¢28.21创Ft10=Ht10?Lt110219.83?10-331.0939A
(26) 空载转子齿部磁压降
¢4.28创Ft210=Ht210?Lt2110220?10-331.36A ¢Ft220=Ht220?Lt22(27) 空载定、转子轭部磁压降
35.81创10215.2?10-354.44A
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**2*2I2=I1P+IX=1.0872+0.19842=1.1923A
*I2=I2鬃IKWmNf1Kdp1Z2=1.1049创3.513´135=221.6574A 26端环电流实际值：
IR=I2?Z22πp519.41?282´π917.2247.6A
(5) 转子电流密度 导条电密：
JB=I2519.41==4.222A/mm2AB138.92
端环电密：
JR=IR2314.6==2.7675 A/mm2 AR1100(6) 定子铜耗
**2*2P=IR=1.3508?0.03410.0623 Cu111*P37103=249.0553W Cu1=PCu1PN=0.0224创(7) 转子铝耗
**2*2P0.0420 Al2=I2R2=1.1049?0.0176*P37103=168.0965W Al2=PAl2PN=0.0215创(8) 杂散损耗
杂散损耗的大小与设计参数和工艺情况有关，目前尚难以准确计算，故以推荐值为主。这里推荐：
Ps*=0.0050
*3P=PP=0.0025创400010=100W ssN(9) 机械损耗
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由于
h=1-åP**PN1=1-0.1789=0.8483
1.1789h¢-hh?100%0.92-0.91980.9198?100%0.02%<0.5%，合格。故可继续计算，否则需要重新假设初值，直到误差小于0.5%。
(16) 功率因数
*I1P1.087cosj=*==0.8709
I11.1974(17) 转差率 旋转铁耗：
P=*FerPFejr+PFetrPN轾11(1-)?431.93(1-)?84.15犏犏22.5=臌=0.0146
37´1000*PAl20.0215sN===0.0381 ***1+PAl2+Pfw+Ps*+PFer1+0.0215+0.0243+0.0050+0.0072(18) 转速
nN=60f(1-sN)p=60创50(1-0.0203)=2886r/min
1(19) 最大转矩倍数
*Tm=2R+R+X(1-sN*1*21*2s)=2?0.0156(1-0.02030.0156+0.160422)=2.8105
3.4 起动性能计算
(1) 假设起动电流
*¢=(2.53.5)TmIstIKW=2.9创2.81053.51=30.5428A
(2) 起动时定子槽漏抗
X*s1(st)=ls1(st)ls1*Xs1=0.6481?0.01340.0098 1.0132- 16
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**2Zst=Rst+Xs*(st)2=0.04782+0.09162=0.1033
(13) 起动电流
Ist=由于
IKW3.51==33.9686A *Zst0.1033¢-IstIstIst?100%260.67-262.54262.54?100%0.7%<3%，合格。故可以继续计算，否则需要重新假设起动电流倍数的初值，直到误差小于3%。
起动电流倍数：
ist=Ist33.9686==7.1666 I14.7398(14) 起动转矩
T=*st*R2(st)*2Zst?(1sN)=0.0137?(10.0381)=2.2301 20.1033主要性能指标计算值与任务书规定的保证值比较如表3.1所示。
表3.1 主要性能指标对比
主要性能指标
效率 功率因数 最大转矩倍数 起动电流倍数 起动转矩
保证值 0.85 0.88 2.3 7.5 2.2
计算值 0.8483 0.8709 2.8105 7.1666 2.2301 3.5 程序流程图
电动机的电磁计算是一个比较复杂的过程。计算中有些参数需先依据经验公式假设，然后再核算。因此本文按照“中小型三相感应电动机电磁计算程序”，用MATLAB语言编写了中小型三相感应电动机电磁计算程序，程序及运行结果见附录A。前面所带数据是调整好的数据，程序流程图如图3.1所示。
- 18
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结 论
本设计是对Y2-112M-2型异步电动机的电磁设计。通过查阅相关技术手册，确定该电机的主要参数，包括定、转子内外径，气隙和铁心长度，节距和绕组型式，槽形、槽形尺寸和槽配合，以及所需材料等。设计结果表明，所确定的主要参数和选用的材料均符合设计要求。由于本设计的计算量大，为了减少人工计算带来的误差，所以计算过程采用MATLAB编程，使计算量大大减小。通过电磁计算得到的该电机的主要性能指标，包括起动转矩、最大转矩、起动电流倍数、效率和功率因数等均符合设计任务书的要求。其中，起动转矩、最大转矩、起动电流倍数和功率因数均得到了改善。为了使定、转子冲片图和绕组分布图清晰美观、尺寸标注准确，本次设计使用CAD画图。
三相异步电动机的电磁设计是决定该电机电磁性能好坏的重要因素，也是整个电机设计中非常重要的环节。电机的电磁设计不同于其他的电机结构设计，首先，需要确定电机的主要参数，参数的确定对整个电磁设计很重要，决定电机主要性能指标。其次，应该严格按照电磁计算步骤进行计算，在计算过程中，反复调整相关参数，使性能指标满足要求。
- 20
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参考文献
[1] 季杏法.小型异步电动机技术手册[M].北京:机械工业出版社,1987:1-117. [2] 胡岩.小型电动机现代实用设计技术[M].北京:机械工业出版社,2008:1-120. [3] 陈世坤.电机设计[M].北京:机械工业出版社,1982:10-74. [4] 黄国治,傅丰礼.Y2系列三相异步电动机技术手册[M]..北京:机械工业出版社,2004:21-332. [5] 傅丰礼.异步电动机设计手册[M].北京:机械工业出版社,2007:1-192. [6] 黄坚.实用电机设计计算手册[M].上海:上海科技技术出版社,2010:45-87. [7] 汤蕴璆.电机学[M].北京:机械工业出版社,2008:75-149. [8] 李隆年.电机设计[M].北京:机械工业出版社,2002:63-152.
- 22
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p_1 = KB_2*PN/(eta_1*cos_phi); alpha_p_1 = 0.68;Knm_1 = 1.10;Kdp1_1 = 0.96; A_1 = 22000;
%由参考文献[电机设计]图10-2 B_delta_1 = 0.65;n_1 = 3000; V = 6.1*1*p_1/(alpha_p_1*Knm_1*Kdp1_1*A_1*B_delta_1*n_1); Lambda=0.7;
%由参考文献[电机设计]表10-2 Di1_1 = (2*p*V/(Lambda*pi))^(1/3); Di1__D = 0.56;
%由参考文献[电机设计]表10-3 Dt1__D表示Dt1/D D1_1 = Di1_1/(Di1__D);
D1 = D1_1;
%D1定子冲片外径 Di1 = D1*(Di1__D); l= V/(Di1^2);
%lef铁心有效长度 li = l
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Ni1_1=1;Ac1=NA/ Ni1_1; d_1=1.06*10^(-3); Ac1_1=0.8825; d= d_1+0.08*10^(-3); Bi_1=1.5; bi_11=t1*B_delta_1/0.95/Bi_1; Bf_1=1.42; hf_1=tau*alpha_p_1*B_delta_1/2/0.95/Bf_1; h=0.002;
%槽锲 h01 = 0.0008; b01 = 0.0032; b11 = 0.0061; h11=0.00084; h21 = 0.00976; r21 = 0.00405; bi1_1 = pi*(Di1+2*h01+2*h11+2*h21)/Z1-2*r21; bi1_2 = pi*(Di1+2*h01+2*h11)/Z1-b11; bi1 = (bi1_1+bi1_2)/2; bi1=0.0047 hs1 = h01+h21+h11+r21; hs_1 = h21+h11;
As=(2*r21+b11)*(hs_1-h)/2+pi*r21*r21/2;
%槽面积 Delta_t = 0.00025; %myflag1 myflag1=1是双层槽绝缘占面积
myflag1=0是单层槽绝缘占面积 switch myflag1
case 1
At = Delta_t*(2*hs_1+pi*r21+2*r21+b11);
case 0
At = Delta_t*(2*hs_1+pi*r21); end
Aef = As
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alpha = p*2*pi/Z1; Kd1=sin(q1*alpha/2)/(q1*sin(alpha/2));
%分布系数 Kp1=1;
%短距系数 Kdp1=Kd1*Kp1;
%绕组系数 KI=0.93; I2_1 = KI*I1_1*3*N_phi1*Kdp1/Z2;
%转子导条电流 JB_1 = 3.7;
%转子导条电密 AB_1=I2_1/JB_1;
%导条截面积 Bi_2=1.5; bi_2=t2*B_delta_1/0.95/Bi_2; Bf_2=1.45 hf_2=tau*alpha_p_1*B_delta_1/2/0.95/Bf_2; h02 = 0; b02 = 0.001; b12 = 0.001; h12=0; h22 = 0,0045; h32=0.014; b22 = 0.002; b32 = 0.0055; b42 = 0.002; hs2=h02+h12+h22+h32; bi2 = pi*(D2-2*2/3*hs2)/Z2-(b42+hs2*b32/3/h32); AB=(b12+b22)*h22/2+(b32+b42)*h32/2;
%导条截面积
IR_1=I2_1*Z2/(2*pi*p);
%端环电流 JR_1=0.78*JB_1; AR_1=IR_1/JR_1; AR= AR_1; %%%%%%%%%%第二部分
磁路计算%%%%%%%%% KE_1=0.92; E1= KE_1*UN_phi;
%E1为满载相电势
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Hi1 =24.61;
%查表 Hi2 =21.32;
%磁场强度 %myflag5 myflag5=1是半开口槽和半闭开口槽 myflag5=0是开口槽 switch myflag5
case 1
K_delta=t1*(4.4*delta+0.75*b01)/(t1*(4.4*delta+0.75*b01)-b01^2);
case 0
K_delta = t1*(5*delta+b01)/(t1*(5*delta+b01)-b01^2); end
delta_ef = K_delta*delta;
%有效气隙长度 Li1 = (h11+h21)+r21/3; %myflag4 myflag4=1是圆底槽
myflag4=0是半开口平底槽
其它为开口平底槽 switch myflag4
case 1
Li2 = (h12+h22)+r22/3;
case 0
Li2 = h12+h22+h32; end
%Lt1定子,Lt2转子齿部磁路计算长度 Lf1_1 = pi*(D1-hf1_1)/(2*p*2);
%定子轭部磁路计算长度 Lf2_1 = pi*(Di2+hf2_2)/(2*p*2);
%转子轭部磁路计算长度 mu_0 = 0.4*pi*10^(-6); F_delta = K_delta*delta* B_delta/mu_0;
%空气隙磁压降 Fi1 = Hi1*Li1*100;
%定子齿部磁压降 Fi2 = Hi2*Li2*100;
%转子齿部磁压降 Ks= (F_delta + Fi1 + Fi2)/F_delta;
%饱和系数 Bf1 = Phi/2/Af1;
%定子轭磁密 Bf2 = Phi/2/Af2;
%转子轭磁密 Hf1 =14.68;
Hf2 = 16.3;
%轭部磁场强度 Cf_1 = hf1_1/tau; Cf_2 = hf2_2/tau; Cf1 =0.521;
Cf2=0.244;
%轭部磁位降校正系数
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ABh=AB1+AB2+AB3; lambda_t12=2*h12/(b02+b12); lambda_t22=(b12*h22^3*0.32+AB3*h22^2*1+AB3^2*h22*1/3.5)/ABh^2; lambda_t32=(b32*h32^3*1)/ABh^2; lambda_L2 = lambda_t12+ lambda_t22+ lambda_t32; %转子槽比漏抗 lambda_u2 lambda_L2查附录四 (55步) lambda_s2 = lambda_u2+lambda_L2;
Xs2_ = 2*m1*p*li*lambda_s2/(Z2*lef)*Cx;
%转子槽漏抗 Sigma_R = 0.0036; X_delta2_ = m1*tau*Sigma_R/(pi^2*delta_ef*Ks)*Cx;
%转子谐波漏抗
Sigma_R从参考文献[电机设计]图4-11或附录九查出 DR =0.075; XB2_ = 0.757/lef*DR/2/p*Cx; %转子端部漏抗
见参考文献[电机设计]图附1-5 Xsk_ = 0.5*(bsk/t2)^2*X_delta2_;
%转子斜槽漏抗 X_sigma2_ = Xs2_ + X_delta2_ + XB2_ + Xsk_;
%转子漏抗 X_sigma_ = X_sigma1_ + X_sigma2_;
%总漏抗 Ac1_1=Ac1_1*10^(-6); rho_0 = 0.0217*(1/10^6);
%rho_0为A级绝缘铜的电阻率 R1 = rho_0*(2*N1*lc/(1*Ac1_1*alpha_1));
%定子相电阻 R1_ = R1*Ikw/UN_phi;
%定子相电阻标幺值 C =1.05; rho_1 = 8.9*10^3;
%铜的密度 Gw = C*lc*Ns1*Z1*Ac1_1*3*rho_1;
%定子导线重量
C为考虑导线绝缘和引线重量的系数
rho_1为导线密度 KFe = 0.95; rho_F_1 = 7.8*10^3; deta=0,005; GFe = KFe*li*(D1 + deta)^2*rho_F_1;
%GFe为硅钢片重量 KB = 1.04; rho = 0.0434*(1/10^6);
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F00 = F_delta_0 + Fi10 + Fi20 + Ff10 + Ff20;
%空载总磁压降 Im0 = 2*p*F00/(0.9*m1*N1*Kdp1);
%空载磁化电流 I1_ = sqrt(I1p_^2+I1Q_^2);
%定子电流标幺值 I1 = I1_*Ikw;
%定子电流实际值 J1 = I1/(alpha_1*1*Ac1_1)*10^(-6);
%定子电流密度 A1 = m1*N_phi1*I1/(pi*Di1);
%线负荷 I2_ = sqrt(I1p_^2+Ix_^2);
%转子电流标幺值 I2 = I2_*Ikw*m1*N_phi1*Kdp1/Z2;
%转子电流实际值 IR = I2*Z2/(2*pi*p);
%端环电流实际值 JB = I2/AB*10^(-6);
%转子电流导条电密 JR = IR/AR;
%转子电流端环电密 Pcu1_ = I1_^2*R1_; Pcu1 = Pcu1_*PN;
%定子电气损耗 PAl2_ = I2_^2*R2_; PAl2 = PAl2_*PN;
%转子电气损耗 Ps_ = 0.025; Ps = Ps_*PN;
%附加损耗 %myflag6 myflag6=1是二级防护式,myflag6=2是四级及以上防护式,%myflag6=3是二级封闭型自扇冷式,myflag6=4是四级及以上封闭型自扇冷式
switch myflag6
case 1
Pfw=5.5*(3/p)^2*(D2)^3*10^3;
case 2
Pfw=6.5*(3/p)^2*(D2)^3*10^3;
case 3
Pfw=13*(1-D1)*(3/p)^2*(D2)^3*10^3;
case 4
Pfw=(3/p)^2*(D1)^4*10^4; end
Pfw_ = Pfw/PN ; rho_Fe_1 = 7.8*10^3;
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兰州交通大学毕业设计(论文)
beta_0 = 0.64+2.5*sqrt(delta/(t1+t2)); BL = mu_0*Fst/2/delta/beta_0;
%空气隙时漏磁场的虚拟磁密 Kz = 0.74;
%漏抗饱和系数根据BL由参考文献[电机设计]图10-18查 Cs1 = (t1-b01)*(1-Kz);
%齿顶漏磁饱和引起的定子齿顶宽度的减少
Cs2= (t2-b02)*(1-Kz);
%齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少
Delta_lanbdau1 = (h01+0.58*h11)/b01*(Cs1/(Cs1+1.5*b01)); lambda_s1_st = Ku1*(lambda_u1-Delta_lanbdau1)+KL1*lambda_L1;
%起动时定子槽比漏磁导
X_s1_st = lambda_s1_st/lambda_s1*Xs1_;
%起动时定子槽漏抗 X_delta1_st =Kz*X_delta1_;
%起动时定子谐波漏抗 X_sigma1_st=X_s1_st+X_delta1_st+XE1_;
%起动时定子漏抗 bB__bs2=1;
%bB__bs2表示bB/bs2 rho_B = 0.0434*(1/10^6); hB=h12+h22+h32;
%转子导条高 xi=1.987*(1/10^3)*hB*sqrt((bB__bs2)*(f/rho_B));
%导条相对高度 Kf_1=2.1; Kx =0.72;
%电阻增加系数和漏抗减少系数由参考文献[电机设计]图4-23查 Delta_lanbdav2=h02/b02*(Cs2/(Cs2+b02));
%转子槽比漏磁导的减少 Ka=0.9352; hpr=(h12+h22+h32)*Ka/Kf_1; hpx=(h12+h22+h32)*Kx*Ka; hr_1=hpr-h12;bpr_1=b12+(b22-b12)*hr_1/h22; Kf=ABh/(AB1+(b12+bpr_1) /2*hr_1); bpx=b42+(b32-b42)*(h12+h22+h32-hpx)/h32; hx=hpx-(h12+h22); AB1=(b02+b12)*h12/2; AB2=(b12+b22)*h22/2;
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附录B 部分参数计算
(1) 定子电流初步估计值
¢=I1IKWhⅱcosj=3.51=4.6925A
0.85´0.88(2) 转子导条电流估计值
ⅱI2=KII1(3) 端环电流估计值
ⅱIR=I23Nf1Kdp1Z2=231.1458A
Z226=231.1458?2πp2´π956.4991A
(4) 端环所需面积
¢¢=IR=956.4991=331.4273mm2 AR¢JR2.8860¢=2.8860A/mm2。按照工艺要求由所需面积确定端环内外径及厚度，其中端环电密JR取端环面积AR淮110010-6m2
(5) 导条截面积(转子槽面积)
(b-b)tan30(0.001-0.0015)?tan30h12¢=1202==0m
22AB=(b02+b12)ⅱ(b+b)h12+(h12-h12)b12+2232h3222(10+10)(20+55)=创010-6+0创3.410-6+创1410-6
22=52.5?10-6m2(6) 定、转子齿宽
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h¢j2=D2-2Di23-(h+h+h)0212220.0380.0971-3-(0+0+0.045)=27.83?10-3m=2
(8) 有效气隙长度 气隙系数：
kd1=t1(4.4d+0.75b01)0.0102(4.4+0.75?0.32)==0.859 22t1(4.4d+0.75b01)-b010.0102(4.4+0.75?0.32)0.32t2(4.4d+0.75b02)0.0116?(4.40.75?0.1)==1.02 2t2(4.4d+0.75b02)-b020.0116?(4.40.75?0.1)0.12kd2=kd=kd1kd2=0.859?1.020.8765
有效气隙长度：
def=kdd=1.2690创0.5341510-3=0.67782?10-3m
(9) 线圈平均半匝长 定子线圈节距：
ty=π(Di1+2(h01+h11)+h21+r21)b2pπ(0.098+2?(0.0080.0084)+0.00976+0.0041)=?1
2=0.218m直线部分长度：
lB=lt+2d1=0.1058+2?0.01500.1358m
sin_alpha=b11+2r210.0061+2?0.0041==0.3155
b11+2r21+2b110.0061+2?0.00412?0.0061cos_alpha=1-sin_alpha2=1-0.31552=0.9004
Cs=tycos_alpha2=0.186´0.9004=0.0837
2- 38
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DlU1=h0+0.58h1cs10.2+0.58?11.82=?b0cs1+1.5b01.821.82+1.5?3.8DlU2=h02cs205.58=?0
b02cs2+b021.55.58+1.50.1102
ls1(st)=KU1(lU1-DlU1)+KL1lL1=1?(0.43060.1102)+1?0.821.1004
ls2(st)=(lU2-DlU2)+KXlL2=0.72?2.77611.9988
(13) 考虑集肤效应的转子导条相对高度
hB=h12+h22+h32=0+0+0.0140=0.0140m
x=1.987?10-3hB其中，对于铸铝转子
bBfbs2rB1.987创10-30.0140?500.0434´10-80.9442
bB10-6?m导条的电阻率。 =1，rB=0.0434碬bs2(14) 起动时漏抗饱和系数 起动时定转子槽磁势平均值：
轾Ns1Z2¢Fst=Ist0.707犏KU1+Kd1Kp11犏a1Z2臌1-e0轾2636=260.68创0.707?犏0.7920.9562创0.906?10.9855 犏228臌=2240A虚拟磁密：
m1.2566创224010-60FstBL===2.5543T -32dbc2创110?1.0506其中修正系数bc=0.64+2.5d1=0.64+2.5?1.0506,由上面得出的虚拟t1+t216.3+20.7磁密可查的漏抗饱和系数KZ=0.74。
(15) 槽面积和槽绝缘面积 槽面积：
- 40
兰州交通大学毕业设计(论文)
Aj2=KFelth¢0.10580.0237=2382?10-6m2 j2=0.95创空气隙截面积：
Ad=tlef=0.1526?0.106916312?10-6m2
(18) 各部分磁路计算高度 定、转子齿部磁路计算长度：
11Lt1=(h11+h21)+r21=(0.084+0.976)+?0.004110.73?10-3m
33Lt21=h12=0m Lt22=h22=0m
定、转子轭部磁路计算长度：
L¢j1=π(D1-h¢1j1)?2p2π?(0.1750.0241)=117.3?10-3m
2´2π(Di2+h¢1j2)¢Lj2=?2p2π?(0.0380.0237)=48.5?10-3m
2´2(19) 转子导条电阻和转子端环电阻 转子导条电阻：
¢=rwKBlB?RBAB4mN1Kdp1Z2()20.0434创10-61.04创0.105843创(2400.9567)2=?
52.5´10-626=0.221325W转子端环电阻：
¢=RRrhoZ2DR4mN1Kdp1?22πpARZ2()20.0434创10-626创0.14243创(2400.9567)2=?
2创π100026=0.0988W- 42
0.0909 0.0091 0.0132m
兰州交通大学毕业设计(论文)
附录C定子冲片图 附录D转子冲片图
- 44 -
第四篇：电动车控制器设计方案
电动自行车控制器设计
电动自行车控制器方案
2012/11/5
1
电动自行车控制器设计
目录
第一章 概述 ------------- 3
第二章 系统需求分析 ------- 4
第三章 控制器分析 --------- 6
一、电动车控制器框图 ------ 6
二、控制器关键功能分析 ----- 7
第四章 控制器设计 ---------- 9
一、硬件设计 --------- 9
二、软件设计 ---------- 12
2
电动自行车控制器设计
第一章 概述
近年来，随着改革开放和经济发展日益深刻，人民生活水平日渐提高，出行交通工具也发生前所未有的变化。老百姓出行不仅考虑快捷、方便，还追求时尚环保，因此近年来电动自动自行车日益受老百姓喜爱。作为电动自行车，其核心控制器则是电动自行车的关键，控制的好坏决定车子的平稳、安全、舒适，因此一个功能全面、可靠性强、符合要求的控制器决定了电动自行车的质量。为了使得电动自行车有良好的体验和可靠的质量保证，因此本文介绍一种控制器的设计方案。
3
电动自行车控制器设计
第二章 系统需求分析
1、具有安全检测功能，检测电池电压，电流
需要检测电池中电流，电池电流不能过大，防止损伤电池;
需要检查电机中的电流，并且识别是否是电机堵转还是车子上坡或者负载过大，并且限制电机电流17A以下，在15～17A间切换，防止大电流长时间烧坏电机;
检测电池电压，电池电压大于电机额定电压120%时，发出报警铃声，提醒电压过大，不能驱动电机;
2、显示速度和里程数
利用三位数码管显示里程数，范围0～999Km，保证每分钟更新一次;
用5个发光二极管显示速度，表示5个档位，每个档位间隔速度为10Km/h，即表示的速度为10Km/h、20Km/h、30Km/h、40Km/h、50Km/h，速度在哪个档位，对应发光二极管闪亮。
3、具有转向灯控制电路
当打开转向灯开关时，对应的转向灯每隔0.5秒闪一次，每次持续0.5秒
4
电动自行车控制器设计
4、照明灯控制电路
当打开照明灯时，在仪表盘上显示照明打开，用一个发光二极管。
5、具有报警功能
当钥匙开关不再车上时，若轮子速度有变化，即发出报警声音。
电动自行车控制器设计
第三章 系统分析
一、电动车控制器框图
上图是整车的控制系统框图，主要有电源、电机、控制器等，其中控制器位于核心地位，是整个控制系统的关键，也是负责组织各个部分协调工作的中心。其具体的控制框图如下图所示：
6
电动自行车控制器设计
电源降压模块灯管驱动电路照控速盘电压信号刹车信号信号转换电路WM灯P向、转明灯转向灯、照明灯信号信号转换电路PIC芯片信号转换电路MOS驱动电路电机电源输出电路电机电路电流、电机电压蜂鸣器P信号转换电路WM三极管驱动电路电机霍尔信号电压、里程显示输出数码管显示电路电源
从图中可以看出，控制器由单片机及其外围电路构成，包括输入信号处理电路、输出信号处理电路、电源电路等。
二、控制器关键功能分析 控制器功能：
1、改变电机速度
即调速功能，检测车把电压，根据车把设定速度来进行速度设定。同时检测霍尔传感器计数值，作为当前速度，通过PID调节来计算应该输出的PWM波。
2、刹车功能
检测刹车信号，当刹车有效时，将速度设定值强制变为零，输出PWM也变为零。
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3、有防过压、过流检测电路
检测电源电压，低压报警，防止损伤电池; 检测电源电流，当电流过大时适当降速，限制电流在合理区间，防止烧坏电机、电源。
4、显示电池电压、车速、里程数
将车子的速度用数码管显示在仪表盘上，将电池电压通过发光二极管显示在仪表盘上。
5、防盗
当车子锁上时，车轮子有转动则报警。
6、照明灯控制开关、转向灯控制开关
可以采用双刀双掷开关，一个可控制强电信号，另一个给单片机进行检测。
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第四章 控制器设计
控制器是电动自行车的核心，要实现的功能有：
1、可以改变电机速度
2、可以刹车
3、有防过压、过流检测电路
4、显示电池电压、车速、里程数
5、防盗
控制器不仅要具有所有功能并且引出相关信号线，而且要有合适的外观尺寸，并且可以对内部电路进行保护。
一、硬件设计
1、电机驱动电路设计
由V1～V6六只功率管构成的驱动全桥可以控制绕组的通电状态。按照功率管的通电方式，可以分为两两导通和三三导通两种控制方式。由于两两导通方式提 供了更大的电磁转矩而被广泛采用。在两两导通方式下，每一瞬间有两个功率管导通，每隔1/6周期即60°电角度换相一次，每只功率管持续导通 120°电角度，对应每相绕组持续导通120°，在此期间相电流方向保持不变。
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为保证产生最大的电磁转矩，通常需要使绕组合成磁场与转子 磁场保持垂直。由于采用换相控制方式，其定子绕组产生的是跳变的磁场，使得该磁场与转子磁场的位置保持在60°～120°相对垂直的范围 区间。
2、照明灯、转向灯、速度显示仪表
单片机检测到照明灯亮暗，转向灯亮暗及方向，将其显示在仪表盘上，灯的亮暗是通过三个发光二极管来显示的。由于一般的发光二极管20mA的电流就可以驱动，因此可以用单片机I/O引脚直接驱动。
至于速度显示，可以通过数码管显示，数码管可以用三个，显示范围是0.0 ～99.9KM/h，可以用三极管控制选择端，每次选择一个数码管，进行给值，单片机输出的是四位信号，可以显示0～9的BCD码，通过数码管显示驱动芯片转换为数码管的7段码，则选中的数码管显示对应的数字，通过不断给数码管写值则可以达到看起来连续的效果。
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或者要节省成本，其实速度显示可以仅显示档位，比如0～5km/h、5～10km/h、10～15km/h、15～20km/h、20～25km/h 分为5档，每档对应一个发光二极管，当速度在对应的档位时，对应的发光二极管亮，其他的不亮。
3、电池电压检测电路
检测电池电压需要对电池电压进行采样，采样电路的作用是强弱分离，对单片机引脚进行保护，同时对电池电压进行变换，变到适合单片机A/D引脚采样的范围。
采样电路可以先用电容进行滤波，然后接上一个输入电阻很大的变换电路，可以通过741等放大器实现，然后对比较后的电压进行电阻分压转换，转换到0～3.3V，适合单片机采样。
4、电机电流检测、电池电流检测、漏电检测
在待检测的电路中串入阻值很小的电阻(注意大电流电路中电阻必须要有较大的功率)，然后对电阻两侧的电压取样，经过后级差值比较电路得出压差。差值转换可以采用741，然后在进行放大缩小变化，转换成0～3.3V的范围，可以接入单片机A/D引脚进行电压检测，然后除以电阻及变比等即可得到对应线路的电流。通过和每个线路设定电流阈值及车状态检测，即可得到是否过流、是否漏电等信息。
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5、报警电路
单片机通过I/O引脚输出报警信号开关，然后通过三极管驱动蜂鸣喇叭来提示是否有紧急情况。通过不同频率的信号分辨不同的报警信息。
6、防盗电路
防盗检测其实是检测轮子是否转动来实现的，即利用霍尔器件检测速度，若速度大于某个去掉干扰后的阈值就认为有被盗的可能，就驱动蜂鸣喇叭报警。
二、软件设计
1、软件流程图设计
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上电检查进入主循环检测速度输入，设定速度输入，刹车信号输入，电源电压检测输入速度PID计算，将PWM控制信号输出仪表盘显示速度
程序流程图 1，主要流程图，包括初始化、主循环。
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检测速度设定值，用单片机A/D转换功能将模拟电压转换为数字信号，低通滤波读出单片机光码盘计数器值，低通滤波增量式PID计算输出值，并且进行限速处理PWM输出设定
程序流程图 2，速度调整程序流程图
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已经检测到实际速度值，并且进行低通滤波处理将速度信号分成三位，分别是十位，个位，小数位计算三位数字转换成数码管设定值，并且进行输出时序设置调用显示子函数
程序流程图 3，显示子函数程序流程图
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速度PID计算刹车信号是否有效否进行增量式PID计算，设定是将设定速度设为零，进行PID计算，输出PWM设定子函数
程序流程图 4，速度调控流程图
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安全检测子函数电源电流是否过大是否否进行正常处理，显示电压是电流过大，进行漏电判断或者速度限制下一程序
程序流程图 5，安全检测程序流程图
2、软件功能设计
速度PID设计：
1)可以采用增量式PID，在不同电压、不同速度下比例积分微分系数有所不同;
2)带刹车检测，刹车时将设定速度设为0，电机PWM输出为零;
3)超速限制，当速度超过20Km/h时，进行适当减速，限制在20Km/h以下;
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4)起步限速，开始时速度慢慢上升，防止突然启动。
安全检测设计：
1)检测电压电流，当电压较低时报警，以免损坏电池; 2)电流检测，防止超过限制电流烧坏电机、电源或者电线，当电流大于最大电流时，减速是电流在最大电流值以下附近一个区间内波动;
3)上电检测，当电机未开动时，若有较大电流则可能漏电进行报警;
4)当车钥匙拔出来，并且开启报警功能后，若车轮子光码盘有读数说明车子可能被盗，要进行报警。
显示设计：
1)速度显示设计，用三段数码管显示速度的十位、个位和小数位，采用共阴极数码管，LM373锁存数字，三个IO口选通数码管，一次显示一位，每个循环周期控制一次; 2)照明灯显示，主控电路用开关实现，单片机仅检测开关是否开启，并用一个IO口来控制三极管电路驱动发光二极管来显示是否开启照明灯，左右的转向灯采用相同的设计; 3)电源电压显示，将检测到的电压用多个发光二极管显示，亮的越多电压越高，当电压低于报警电压时，所有二极管熄灭，驱动电路采用三极管驱动，每个循环周期进行一次显示。
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第五篇：电动车充电器的设计
一、密封铅酸蓄电池的充电特性
电池充电通常要完成两个任务，首先是尽可能快地使电池恢复额定容量，另一是使用小电流充电，补充电池因自放电而损失的能量，以维持电池的额定容量。在充电过程中，铅酸电池负极板上的硫酸铅逐渐析出铅，正极板上的硫酸铅逐渐生成二氧化铅。当正负极板上的硫酸铅完全生成铅和二氧化铅后，电池开始发生过充电反应，产生氢气和氧气。这样，在非密封电池中，电解液中的水将逐渐减少。在密封铅酸蓄电池中，采用中等充电速率时，氢气和氧气能够重新化合为水。过充电开始的时间与充电的速率有关。当充电速率大于C/5时，电池容量恢复到额定容量的80%以前，即开始发生过充电反应。只有充电速率小于C/100，才能使电池在容量恢复到100%后，出现过充电反应。为了使电池容量恢复到100%，必须允许一定的过充电反应。过充电反应发生后，单格电池的电压迅速上升，达到一定数值后，上升速率减小，然后电池电压开始缓慢下降。由此可知，电池充足电后，维持电容容量的最佳方法就是在电池组两端加入恒定的电压。浮充电压下，充入的电流应能补充电池因自放电而失去的能量。浮充电压不能过高，以免因严重的过充电而缩短电池寿命。采用适当的浮充电压，密封铅酸蓄电池的寿命可达10年以上。实践证明，实际的浮充电压与规定的浮充电压相差5%时，免维护蓄电池的寿命将缩短一半。铅酸电池的电压具有负温度系数，其单格值为-4mV/℃。在环境温度为25℃时工作很理想的普通(无温度补偿)充电器，当环境温度降到0℃时，电池就不能充足电，当环境温度上升到50℃时，电池将因严重的过充电而缩短寿命。因此，为了保证在很宽的温度范围内，都能使电池刚好充足电，充电器的各种转换电压必须随电池电压的温度系数而变。 常见的几种充电模式为：
1. 限流恒压充电模式，其充电曲线和转换电压如图1所示。 2. 两阶段恒流充电模式，其充电曲线和转换电压如图2所示。 3. 恒流脉冲充电模式，其充电曲线和转换电压如图3所示。
此三种充电模式均为业界推荐采用，其各阶段充电电流间的转换，都分别受有温度补偿的转换电压Vmin(快充最低允许电压)、Vbik(快充终止电压)和Vflt(浮充电压)控制。国外已开发出多款具有上述功能的专用充电集成电路，如UC3906，bq2031等。
二、DB3616C电动自行车充电器的制作实例
目前国内市场上的电动自行车大多采用36V或24V密封铅酸蓄电池组，为了降低成本，与其相配套的充电器大多采用简化的恒流恒压模式，充电曲线见图4。此方案与图1相比，由于省却了补足充电阶段(即Vlk高电压恒压过充电阶段)，故电池的容量只能恢复到额定容量的80%～90%，同时，其充电转换电压也没有温度补偿。在冬夏两季易出现充电不足或过充电现象。再者，由于串联电池组中各个电池的自放电率亦不尽相同，如果采用恒定的浮充电压，那么将影响单体电池的充电状态。
本充电机实例采用图3充电模式，原理图见图5。本机选用AC/DC谐振式高效变换器组件DBX6001，作为前级隔离降压。此组件效率高达92%以上。组件输出的60V直流电，由c、d端进入后级充电电路。后级功率元件采用低导通压降器件，考虑到便携性，本机采用小型化设计，内置自动小型风扇，整机体积为75mm×130mm×50mm。IC和Q1、L、D1等组成快速恒流充电系统。IC采用SG3842，R1、DZ1、C3、C4为IC的供电电路，R4、C6决定IC的振荡频率，C5、R3为补偿元件。刚开始充电时，电池电压较低，PC不导通(原理后述)。IC①脚被R3、R4拉到地电位，⑥脚输出约100kHz脉冲，通过R8加到Q1栅极，控制Q1通断。Q1导通期间，DBX6001③脚输出的充电电流，经储能电感L、外接电池E、Q1、R6到④脚。在给电池充电的同时，电感L也存储着能量，充电电流呈线性增大，并在R6上产生检测压降，经R5、C7传递到IC③脚。当③脚上的电压达到1.1V时，⑥脚关闭脉冲，Q1截止。此时电感L中的磁场能释放，所产生的电流继续向电池供电。D1为L提供续流通道。平均充电电流的大小由R6决定。电池充满后，PC导通，⑧脚输出的5V电压经PC加到R2上，①脚的电位高于2.5V时，⑥脚关闭输出，充电器停止充电。
DBM36为36V铅酸电池组专用充电检测与控制模块，内部有两种充电模式。
DBM36的工作原理是：
当电池电压接入DBM36②端时，工作于恒流脉冲充电模式，即②脚电位小于45V时，④脚输出高电位，光耦PC不导通，IC组成的充电电路开始工作，同时Q2导通，风扇FS得电工作。当电池电压逐渐升高，②脚电位达到45V时，触发器a翻转，④脚输出低电平，光耦PC初级流过电流，次级导通，IC①脚高于2.5V，⑥脚停止输出脉冲，Q2截止，充电器停止充电。同时风扇停转。随后电池电压逐渐下降，当电压下降到41.5V时，触发器a复位，④脚输出高电平，光耦PC截止，解除对IC的封锁，充电器重新输出电流。周而复始，充电的时间越来越短，电池电压由45V下降到41.5V的自放电时间越来越长，电量逐步恢复到100%。此种状态由充电指示灯LED充电时灭、停充时亮表现出来，而风扇的工作状态刚好与LED相反：充电时转动，停充时停转。R9、C10、DZ2组成DBM36的供电电路。
当电池电压接入③端时，DBM36工作于恒流恒压充电模式，开始时，充电器输出1.6A恒流连续对电池充电，当电池电压上升到45V时，DBM36③脚检测基准电压由45V自动切换到41.5V并保持不变，通过光耦PC的反馈，充电器则由恒流充电转换为恒压浮充充电状态。应当注意，如充电电流过大，使电池的温度显著增加，那么自放电电流可能会超过充电电流，温度的继续升高，使Vblk不断下降，将出现严重的过充电反应，影响电池的寿命。
另外，当工作于恒流恒压充电方式时，充电器应先接入电池，然后再接入220V市电。否则，充电器输出的45V电压会使DBM36误判，而直接切换到41.5恒压浮充状态，造成电池充电不足。用于对24V蓄电池组的充电测控，需用DBM24模块。