無刷直流永磁電動機設計流程和實例

1、無刷直流永磁電動機設計實例一.主要技術指標額定功率：P30WN額定電壓：U48V，直流N3.額定電流：I1AN額定轉(zhuǎn)速：n10000r/minN工作狀態(tài)：短期運行設計方式：按方波設計外形尺寸：0.036,0.065m主要尺寸的確定預取效率耳=0.63、計算功率Pi直流電動機P=mn=40.48W,按陳世坤書。TOC o 1-5 h zi0.63N長期運行P=上羊，PNi3n短期運行P=竺1，PN14N3預取線負荷A=11000A/ms4預取氣隙磁感應強度B=0.55T8預取計算極弧系數(shù)a=0.8i預取長徑比（L/D）入=27計算電樞內(nèi)徑Di16.1Di16.1PiABnis8N6.1x40.4

2、80.8x11000 x0.55x2x10000，1.37x10-2m根據(jù)計算電樞內(nèi)徑取電樞內(nèi)徑值D，1.4x10-2mi18.氣隙長度8，0.7x10-3m電樞外徑D，2.95x10-2m1極對數(shù)p=111.計算電樞鐵芯長L，D，2x1.4x10-2，2.8x10-2mi1根據(jù)計算電樞鐵芯長取電樞鐵芯長L二2.8x10-2m12.極距，2.2x10-2m兀D12.極距，2.2x10-2mT，i1，2p213.輸入永磁體軸向長L，L，2.8x10-2mm定子結構1.齒數(shù)Z=62.齒距3.14x2.齒距3.14x1.4x10-26，0.733x10-2m槽形選擇梯形口扇形槽，見下圖。4.tB0.

3、733x10-2x0.554.預估齒寬：b，8，0.294x10-2m，B可由tBK1.43x0.96ttFe設計者經(jīng)驗得1.43T，b由工藝取0.295x10-2mt5.預估軛高：,TaBh，8i8j12lBK2KBj1FeFej12.2x0.8x0.552x0.96x1.56，0.323x10-2mB可由設計者經(jīng)驗得1.53T,h由工藝取0.325x10-2mj1j1根據(jù)齒寬和軛高作出下圖,得到具體槽形尺寸槽形尺寸定子沖片圖如圖所示。其中定子沖片圖槽口寬=2X10-2m槽口高Adi0.05X103tn槽肩高也=0.05X10-2m槽高At=0-45X10_2m齒寬6t=0t295X10_3

4、m電樞輒高碌=0.325X10_2m6.氣隙系數(shù)K=oi)1.1356t(56,b)-b201017電樞鐵心軛部沿磁路計算長度兀(D+2h+h)Li1tj1(1一i)+h2.06410-2mi12p2j18.槽面積S0.27210-4m2電樞鐵芯材料確定(從數(shù)據(jù)庫中讀取)電樞沖片材料DW540-50電樞沖片疊片系數(shù)K0.96Fe1電樞沖片材料密度P7.75103/m3j1電樞沖片比損耗p(10/50)2.16W/kgs四.轉(zhuǎn)子結構轉(zhuǎn)子結構類型:瓦片磁鋼徑向沖磁瓦片永厳體徑向充離結構，一如圖所示。由于電機轉(zhuǎn)速較高并工作在嚴重的振動、沖擊、高低溫和有腐蝕的環(huán)境中，故永磁體外套lCr18Ni9Ti不

5、銹鋼不導磁緊圈，其厚度山3mm已含在計算氣隙8=0+7mm內(nèi)，即電機實際工作氣隙為64mmDD3轉(zhuǎn)子結構圖2.永磁體外徑D二D-281.26,10-2mmi1D3轉(zhuǎn)子結構圖3.永磁體內(nèi)徑DD2H二0.86,10-2mmimm永磁體極弧系數(shù)0.8m緊圈外經(jīng)。=1.32,10-2m2永磁材料磁化方向截面積LD0.8,2.8,10-2,3.14,1.26,10-2mmmm2p24.434.43,10-4m2永磁體材料：釹鐵硼剩磁B：1.1Tr矯頑力H：796kA/mc永磁體材料密度p:7.4g/cm3mB對應的磁通，BS，4.87676x10一4WbrrrmDDH對應的磁勢F，2Hjmi.），320

6、0Accc2轉(zhuǎn)子軛材料選擇由于轉(zhuǎn)子較細，故轉(zhuǎn)軸、磁軛為一體，選用10號鋼轉(zhuǎn)子磁軛等效寬度7DDDD0.86x10亠0.2x10亠門”“b，e2i2，mii2，0.33X102mTOC o 1-5 h zj2222轉(zhuǎn)子磁軛沿磁路方向長度瓦片,兀（D+D）aL，b+e2i2（1mi），0.83x10-2mj2j24p2五、磁路計算漏磁系數(shù)G，1.2氣隙磁通，BaXL，4.926B66iSBtBx0.733x10-2空載電樞齒磁密B，6，6，2.588BtbK0.295x10-2x0.966tFe空載電樞軛磁密B，2，4.926B6，2.819Bj12hKL2x0.325x0.96x2.86j1Fe

7、空載轉(zhuǎn)子軛磁密B，忖，1.2x4.926B6,3.198Bj22bL2x0.33x2.86j2氣隙磁勢F，1.66KBx106，1.6x0.07x10-2x1.135xBx106，0.127Bx104A66666定子齒磁勢F，2Hh，2x0.45x10-2H，0.9Hx10-2ATOC o 1-5 h zttttt定子軛部磁勢F，HL，2.064Hx10-2Aj1j1j1j轉(zhuǎn)子軛部磁勢F，HL，0.83Hx10-2Aj2j2j2j2總磁勢工F，F(xiàn)+F+F+F6tj1j2總磁通，1.2x4.926Bx10-4Wbm6612.空載特性曲線計算（見表）?？詹锰匦郧€計算表T1X4Q,450.50,5

8、5(h$嗚=4”9貓色10-4Wb1皿042.2167?,46302.70532.9556-St=2585盡TLO3381,1S30L&i3L42151h5507B=3.1昶馬TLZ7941.4194L硼41-76521.9192嗎i=2E】9RtTL12771.25871-4097L.55C?LS916A/m1.S482.323.165,19ll+49A/m91219+fi335.14甜.12&.61A/m2.1713.964.冊11.48眩朋Fs=0.127BaXlCASOS.6572635.759P，3762,9Ft-0+9HcXlfl-A；I*6632.092.E44.67L0+34卩

9、毬=0.B5HjXtO-A7.SI16r2829,L55fi-9107.5巧產(chǎn)2M4HjX107A4-486*11lfl,0523.677LfiS/A523.55張7677.fi784.6952.&=5.91153io-twb2.36442.eoo2.95553.25123.546713空載工作點電機的空載特性曲線和永磁體去磁曲線如圖所示。兩FEO永磯f*工作圖1一空栽特性曲戟沱一負載粹性曲線山一起動時特性曲線條曲線的交點即為空載工作為.空載工作點的性能如下:空載冗隙磯感燉強度二0.5895T空載氣隙感通空載電樞齒磁感應強度空載電樞梔磁感應強度空載轉(zhuǎn)下輒磁感應強度預取負載氣隙磁通空載氣隙感通空

10、載電樞齒磁感應強度空載電樞梔磁感應強度空載轉(zhuǎn)下輒磁感應強度預取負載氣隙磁通-2.9039X10-4WbB=l.5263T昂76620Tj2=1.8865T4-2.89X10-4Wb（因為表面磁鋼永磁電機電動機負載時氣隙的合成磁場與空載時差不多。）六電路計算繞組形式及電子開關形式：兩相導通星形三相六狀態(tài)繞組系數(shù)采用單層集中整距繞組，即第一節(jié)距yi3（槽）Z每極每相槽數(shù)q1（m是相數(shù)；P為極對數(shù)）2pm故繞組系數(shù)K1w3.預取空載轉(zhuǎn)速n，3.預取空載轉(zhuǎn)速n，12000r/min04.每相繞組串聯(lián)匝數(shù)叫W，7.5aU2U80.24匝,U為管子壓降，取0.7Vi0巴0取W82匝0電樞總導體數(shù)N2mW4

11、92根0實際每槽導體數(shù)N=N/Z=82根s實際空載轉(zhuǎn)速n008.08.14.14.7.5aU2UipWeo7.5x0.8x482x0.71x82x2.9039x10，411742r/min計算繞組端部長度lb仃(D+D)兀(ii)1.2叱1.2-“2p4.1x10-2m9.計算電樞繞組每匝平均長度L2(L+1)13.8x10，2mavb10預估導線截面積P30S=-N=0.07086x10，6m2cUJa48x0.63x14x106x1Na式中J14x106A/m2為預取導線電流密度aa1為每相繞組支路數(shù)11.導線選取選擇F級絕緣導線QZY-2兀d2導線計算截面積S_c0.066x10-6m2

12、c4,兀d2導線最大截面積Scmax-0.092x10-6m2cmax4導線直徑d0.29x10-3mcd0.342x10-3m12.13cmax槽滿率計算公式選擇4NSscmax兀SSx10，20.35實際導線電流密度/=n15x106A/m2aU、SaNcpNlpWl每相電樞繞組電阻rax10-6里皿30a202ma2Sa2S式中p0.0157(0mm2/m)為導線的電阻率(20)設電機繞組的工作溫度t為750C，則導線工作溫度電阻r二r1(t-20),p二3.65ata20t式中p二0.00395為導線的電阻溫度系數(shù)t七電樞反應計算1.起動電流I=U=7.77Ast2rat3起動時每極直

13、軸電樞反應最大值F二IWK二276Asdm4stw額定工作時的反電動勢C二2PW0n二39.5Ve15a0sN4.額定工作時電樞電流二U4.額定工作時電樞電流二U-2U-J0.97Aa2rat5.額定工作時最大直軸去磁磁勢F二3IWK二345.額定工作時最大直軸去磁磁勢adm4a0W負載工作點：根據(jù)F和F，可在空載永磁體工作圖上作出負載和起動時的特性sdmadm曲線2、3,求負載特性曲線與永磁體去磁曲線的交點，得負載工作點:電機的工作特性曲線和永磁體去磁曲線如圖所示。永磁體工件圖1一空載蒔性曲線浮一甕載特性曲線川一起動時特性曲線。永磁體工件圖1一空載蒔性曲線浮一甕載特性曲線川一起動時特性曲線。

14、負載氣隙磁感應強度B0.5872T8負載氣隙磁通2.8925x10，4Wb8負載電樞齒磁感應強度B=1.5176Tt負載電樞軛磁感應強度B=1.6555Tj額定工作時電磁轉(zhuǎn)矩T絲WI0.0366N.memi起動電磁轉(zhuǎn)矩TCI0.293N.mstT8st八.性能計算電樞銅損p212r6.87WCuaatFea50ttj1j1式中K-鐵損工藝系數(shù)，取K2aaG定子軛重j1Fea50ttj1j1式中K-鐵損工藝系數(shù)，取K2aaG定子軛重j1p兀GD2-(D-2h)2Lx10,30.05816kgj1411j1G定子齒重tGpbhZLx10,30.0173kgtstt軸承摩擦損耗pKGnx10,31.05WmpnmppNKmp=3,G為磁鋼重轉(zhuǎn)子軛重轉(zhuǎn)軸重傳感器轉(zhuǎn)子重的和p(K3為默認情況,可讓用戶自己指定)mpGG+G+G0.035kgpmgr風損p2D3n3Lx