36V高能锂电电动冰钻的设计.pdf

学兔兔 第6期(总第193期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．6 2015年 12月 MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION Dec． 文章编号：1672—6413(2015)06—0109—02 3 6 V高能锂电电动冰钻的设计 周羊宝 (泰州润元机电科技发展有限公司，江苏 泰州 225300) 摘要：随着小型通用电动机的发展，人们采用电动冰钻在冰上钻洞，既省力速度又快。概述了一款36 V高 能锂电电动冰钻的结构、工作原理以及电机、电池等零件的配置及设计计算。 关键词：锂电动冰钻；无刷电机；电动动力头 中图分类号：TM925 文献标识码：A 0 引言 功率P===600 W，电机的额定电压为36 V。 动力冰钻【_】 ]属于户外运动娱乐范围内的新产 品。由于其专业性比较强，且对时令节气有要求，只适 宜在冬天使用，所以这类产品的市场主要集中在冬季 比较寒冷的北美、北欧、俄罗斯等国家和地区，在我国 的东北、内蒙、河北、北京等地区也有一定的市场。 电动冰钻是用电机代替发动机，以可反复充放电 的蓄电池作为能源的手持式动力产品。所用电池，可 分为铅酸和锂电两种，由于在气温非常低时铅酸电池 放电性能很差，所以现在电动冰钻趋向于用锂电l_3]。 电机分有刷的和无刷两种，有刷电机的效率相对较低， 且噪声大，碳刷易磨损，可靠性差，所以电动冰钻采用直 流永磁无刷电机的较多[4]。本文主要介绍的是泰州润 元机电科技发展有限公司设计的 款锂电电动冰钻。 1一电动动力头；2一冰钻头；3一安装螺栓 1 电动冰钻设计 图1 电动冰钻结构 1．1 电动冰钻的构成 电机输出扭矩为： 电动冰钻主要包括电动动力头和冰钻头两部分， TN=9 549× D ． (1) 电动动力头由安装支架、电池组、电机、变速箱、控制 器、充电器和调速手柄以及外饰塑料件等组成；冰钻头 将相关参数代入式(1)计算得：T 一1．79 N·m。 由钻杆组焊件、刀片和定心刀片以及刀片保护罩等组 减速箱输出的扭矩为： 成。冰钻头插在电动冰钻头的输出轴上，并用一只内 T—TN×i． (2) 六角螺栓紧固起来，如图1所示。 将相关参数代人式(2)，计算得：丁===27．4 N·m 1．2 技术性能要求 25 N ·m。 根据冰钓活动的要求，对冰钻有如下性能要求： 1．4 变速箱的选择 (1)最大钻洞直径：西2O0 mm。 电动冰钻是单人手持操作，除要重量轻之外，还要 (2)最大钻洞深度：500 mm～600 mm。 求结构对称，输出轴放置在对称中心上，所以选择行星 (3)在环境温度为--20℃时，钻~~200 Inm深600 rnln 减速器；因为速比大，且要求重量轻、结构紧凑，所以采 的洞，充一次电可连续钻40个洞。 用二级行星减速，外齿圈的齿数z。为39，一级太阳轮 (4)循环使用寿命(以2 C放电，满充满放)：循环 的齿数Z 为12，二级太阳轮的齿数Z 为15。则总的 充放电≥300次。 减速比为： 1．3 电机的选择