异步启动永磁同步电动机电磁计算程序
单相异步起动永磁同步电动机设计与试制讲解材料
具有高效、节能、结构简单、体 积小、重量轻、可靠性高等优点 ，适用于家用电器、电动工具、 医疗器械等领域。
工作原理
异步起动
电动机在启动时，由于单相交流电源 的特性，会产生脉动磁场，从而带动 转子旋转，实现异步起动。
永磁同步运行
电动机运行时，转子上的永磁体产生 的磁场与定子上的磁场相互作用，使 电动机进入永磁同步运行状态。
驱动电路是控制电机运行的关 键部分，它的设计需要考虑电 机的电流和电压要求等因素。
保护电路设计
保护电路可以确保电机的安全 运行，它的设计需要考虑各种
可能的异常情况。
03 试制过程
材料选择与采购
永磁体材料
选择具有高磁能积和良好稳定 性的永磁体材料，如稀土永磁 材料，以确保电机性能和可靠
性。
线圈材料
测试方法
按照标准测试方法，对单相异步起动永磁同步电动机进行空载和负载测试，记录 相关数据。
性能参数分析
空载性能
分析电机的空载电流、电压、功率因数等参数，以评估电机 的效率、损耗和电磁设计。
负载性能
在电机加载不同负载时，观察电机的电流、电压、转矩等参 数的变化，分析电机的过载能力、启动转矩和运行稳定性。
单相异步起动永磁同步电动机设计 与试制讲解材料
contents
目录
• 单相异步起动永磁同步电动机概述 • 设计部分 • 试制过程 • 性能测试与评估 • 案例分析与实践
01 单相异步起动永磁同步电 动机概述
定义与特点
定义
单相异步起动永磁同步电动机是 一种基于永磁体励磁的电动机， 能够在单相交流电源下实现异步 起动和永磁同步运行。
评估与优化建议
评估
根据测试结果，对单相异步起动永磁 同步电动机的性能进行综合评估，分 析其优缺点。
永磁同步电动机异步起动过程分析（可编辑）
永磁同步电动机异步起动过程分析永磁电机专题永磁同步电动机异步起动过程分析白增程韩雪岩唐任远沈阳工业大学特种电机研究所,沈阳 110023摘要作为衡量同步电动机性能的一个重要要指标,永磁同步电动机的起动性能的研究也越来越多地受到人们的关注.基于上述考虑,本文针对永磁同步电动机的异步起动过程,通过运动方程和电磁场计算两种法进行了仿真研究,并通过试验,对比验证了仿真结果。
关键词:永磁同步电动机;异步起动;电磁场Research on Performences of PermanentStarting-up MagnetMotorsSynchronousBai HanZengcheng Xueyan Tang Renyuanof Research Institute of El ectri c 1 10023ShenyangUniversity Technology Special Machines ,ShenyangAbstract As the motorimportant synchronous performance major index,permanent magnet motor research also more and more receives attention. synchronous start ing performance many people’SBased on the above article in view of motor line ?startconsi derat ion,thi spermanent magnet synchronoustwokind of law the motion the to conduct theand fieldprocess,calculated through equation electromagnetic。
simulation the use contrast has confirmed the simulation resul t . research,andthrough experiment ,thewords z fieldKey permanent magnet synchronous motor:line?start ;electromagnetic 响,但缺乏试验对比。
永磁同步伺服电机电磁计算流程
永磁同步伺服电机电磁计算流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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永磁同步电动机电磁计算程序
序号名称公式单位一额定数据1额定功率P Nkw2相数m13额定线电压U N1V 额定相电压U NV4额定频率ƒHz5极对数p6额定效率η1N%7额定功率因数cosφ1N8额定相电流I NA9额定转速n Nr/min10额定转矩T NN.m11绝缘等级B级12绕组形式双层二主要尺寸13铁芯材料50W470硅钢片14转子磁路结构形式15气隙长度δcm16定子外径D1cm17定子内径D i1cm永磁同步电动机电磁计算程序以下公式中π取值为3.1418转子外径D2cm19转子内径D i2cm20定、转子铁心长度l1=l2cm21铁心计算长度la=l1cm铁心有效长度l effcm铁心叠压系数K fe净铁心长l Fecm22定子槽数Q1 23定子每级槽数Q p1 24极距τp 25定子槽形梨形槽b s0cmh s0cmb s1cmh s1cmh s2cmrcm26每槽导体数N s1 27并联支路数a1 28每相绕组串联导体数NΦ129绕组线规N11S11mm230槽满率根据N11S11=1.54mm2,线径取d1/d1i=1.4mm/1.46mm,并绕根数N1（1）槽面积s scm2槽楔厚度hcm(2)槽绝缘占面积s icm2h1scm绝缘厚度C icm（3）槽有效面积s ecm2(4)槽满率sf% N1三永磁体计算31永磁材料类型铷铁棚32永磁体结构矩形33极弧系数a p34主要计算弧长b1pcm35主要极弧系数a1p 36永磁体Br温度系数a Br永磁体剩余磁通密度B r20T温度t℃t=80℃时剩余磁通密度B rT37永磁体矫顽力H c20KA/m永磁体H c温度系数a Hct=80℃时矫顽力Hc KA/m 38永磁体相对回复磁导率u ru0H/m39最高工作温度下退磁曲线的拐点b k40永磁体宽度b mcm41永磁体磁化方向厚度h Mcm42永磁体轴向长度l Mcm43提供每级磁通的截面积S M cm2四磁路计算44定子齿距t1cm45定子斜槽宽b skcm46斜槽系数K sk147节距y48绕组系数K dp1(1)分布系数K d1α°q1(2)短距系数K p1β49气隙磁密波形系数K f50气隙磁通波形系数KΦ51气隙系数Kδ52空载漏磁系数σ053永磁体空载工作点假设值b1m054空载主磁通Φδ0W b55气隙磁密Bδ056气隙磁压降δ12cm直轴磁路FδA交轴磁路Fδq 57定子齿磁路计算长度h1t1 58定子齿宽b t159定子齿磁密B t10T60定子齿磁压降F t1A查第2章附录图2E-3得H t10A/cm61定子轭计算高度h1j1cm62定子轭磁路计算长度l1j1cm63定子轭磁密B j10T64定子轭磁压降F j1cm查第2章附录图2C-4得C1查第2章附录图2E-3得H j10A/cm65磁路齿饱和系数K t66每对极总磁压降ΣF adAΣF aqA67气隙主磁导ΛδH68磁导基值ΛbH69主磁导标幺值λδ70外磁路总磁导λ1H71漏磁导标幺值λσ72永磁体空载工作点b m073气隙磁密基波幅值Bδ1T74空载反电动势E0V五参数计算75线圈平均半匝长l zl BcmdcmτycmsinαcosαC s76双层线圈端部轴向投影长f dcm77定子直流电阻R1ΩρΩ.mm2/mS1mm2d1mm78漏抗系数C x79定子槽比漏磁导λS1查第2章附录2A-3得K u1K L１λu1λL 1与假设值误差小于1%,不用重复计算80定子槽漏抗X s181定子谐波漏抗X d1Ω查第2章附录2A-4得ΣS82定子端部漏抗X e1Ω83定子斜槽漏抗X sk1Ω84定子漏抗X1Ω85直轴电枢磁动势折算系数K ad 86交轴电枢磁动势折算系数K aqK q87直轴电枢反应电流X adΩE dVI1dAF adA f1adb madΦδadW b88直轴同步电抗X dΩ89交轴磁化曲线（X aq-Iq）计算六工作性能计算90转矩角θ°91假定交轴电流I1q A92交轴电枢反应电抗X aqΩ见P428页表10-1 Xaq-Iq曲线93交轴同步电抗X qΩ94输入功率P1kwSINθSIN2θCOSθ95直轴电流I d A96交轴电流I q A97功率因数cosφ°ψ°φ°98定子电流I1A99负载气隙磁通ΦδW bEδV 100负载气隙磁密BδT 101负载定子齿磁密B t1T 102负载转子磁密B j2T 103铜耗P cu1W 104鉄耗（1）定子轭重量G j1kg（2）定子齿重量G t1kg(3)单位铁耗查第2章附录2E-4得p t1w/kgp j1w/kg(4)定子齿损耗P t1W(5)定子轭损耗P j1W(6)总损耗P Fe Wk1k2105杂耗P sP sN kw106机械损耗P fw w107总损耗ΣP kw108输出功率P2kw109效率η%110工作特性见P430表10-2111失步转矩倍数K MT max112永磁体额定负载工作点b mNf1adN113电负荷A1A/cmλ1n114电密J1A/mm2115热负荷A1J1（A/cm）（A/mm2）116永磁体最大去磁工作点b mhf1adhI adh Alaobusi算例4.00003.0000360.0000207.846096926.50003.00000.89601.00007.15960155253072.07547170.052314.814.74.8191919.10.9518.053667.7453333330.350.080.680.091.060.443213841.539699259 .4mm/1.46mm,并绕根数N1=11.0449520.20.1572481.150.030.887704 76.8400277610.82 6.4511733330.832911-0.121.22801.13216923-0.12856.544 1.0523700751.26E-063.61.219136.81.290888889 1.678155556 0.9808257135 0.932879761 0.965960169302 0.965753860.8333333331.2300402670.9406348791.2448267171.30.87 0.010365012 0.8411970220.02 1101.610936 833.7137955 1.2966666670.6405444441.793880386233.490 2.576666667 5.344105556 1.114305729 12.980832390.71.735 1.211871535 1347.991769 1080.094628 7.68922E-06 1.50683E-065.1029296776.63380858 1.5308789030.869003789 %,不用重复计算1.034706209201.529426831.682915872327.2568888890.5490852490.8357663494.3414579342.3838305111.7158936780.02171.53861.48.21E-010.9608659780.870.9050.403328710.6744.69E-016.28E-010.02051.65E-015.31E-011.63E+00 0.812981515 0.3251926060.4 6.558622511 193.4528014 1.231451467 158.2920937 0.011846361 0.858709257 0.0099496178.19E+0026.656.312.19根据I1q查表10-1得1.38E+014.44E+000.4483284510.8014937140.8938688943.25E+006.34E+000.9999593942.72E+01-5.17E-017.1248912060.010084516196.07567680.8184327131.7453347461.084150606261.317264623.264103534.2097075396.22.17 26.10018674 50.48310465 166.21667622.52 19.806546740.0227.9841 0.4753245883.97E+008.93E+010.18536125713.360.8611346311.04E-02 176.61978556.643 4.630762516 817.884282 0.4683161174.61E-014.79E+01。
异步电动机电磁计算程序
注：通常槽满率在70%～80%之间。 28、每相串联导体数： N φ1 Z1 N s1 m1a1 29、绕组分布系数：
sin q1 2 K d1 q1 sin 2 q1=Z1/2pm1 ——每极每相槽数；
α=2pπ/Z1 ——槽距角。 30、绕组短距系数：Kp1=1.0 (单层绕组） 31、绕组系数：Kdp1=Kd1Kp1
2
m2 ( N 2 K dp 2 ) 对笼型转子 m2=Z2；NΦ2=1；Kdp2=1
67、定子相电阻： R1
a1 N c1 Ac1
1 N 1le1 (Ω )
ρ 1=0.0217×10-4 Ω· cm （B级绝缘）
K B Bl B 68、转子导条电阻： RB K (Ω ) AB
KB=1.04 （铸铝转子）
(b01 / ) 1 4.4 0.75(b01 / )
2
(b02 / ) ; 2 4.4 0.75(b02 / )
2
53、定子齿磁位降：Ft1=Ht1ht1′ （A）
54、转子齿磁位降：Ft2=Ht2ht2′ （A）
55、定子轭磁位降：Fj1=C1Hj1lj1′（A）
34、转子齿截面积（每极）：At2=bt2lFeZ2/2p (cm2)
式中，bt1、bt2——定、转子齿宽，对非平行齿
取靠近最窄处的1/3齿高处。
35、定子轭截面积：Aj1 h j1lFe (cm2)
式中
D1 Di1 1 h hs rs ——圆底槽的 j1 2 3 轭计算高度。
DR =D2-hR——转子端环平均直径 (cm) AR=（hR-0.1）×bR ——转子端环截面积 (cm2) bR=1.0 ——转子端环厚度(cm) 标幺值： R RR I kw R U NΦ 70、转子电阻标幺值： R R R
异步电机电磁计算程序
注：2p=2时，无轴向通风孔时mada=0（参见122条），
则AWj2=αwj2’Lj2’
145 每对极总励磁安匝
ΣAW=AWδ+AWZ1+AWZ2+AWj1+AWj2
146 励磁电流
If=pΣAW/（2.7W1KW1）
147 励磁电流标幺值
if=If/IKW
148 漏抗计算系数
149 定子相电阻(75℃) (15℃)
116 定子轭高 117 定子轭截面积 118 定子轭磁路长
hj1=（Da-Di）/2-hn1 Fj1=hj1lFe1×10-2 Lj1=π（Da-hj1）/(2P)×转子轭高
hj2=（D2-D0）/2-hn2-2mada/3
120 转子轭截面积 121 转子轭磁路长
（四）转子绕组数据
绕线型转子
47 铜线尺寸
导线高 导线宽 48 每槽有效导体数
49 并联支路数 50 每极每相槽数 51 绕组节距 52 绕组节距比
a2 b2 Sn2=2×每线圈串联匝数（双层绕组） Sn2=2 (双层单匝条形线圈) α2 q2=Z2/6/p y2=以线圈所跨槽数计
对于短距绕组
β2=y2/3/q2
（二）励磁安匝与励磁电流的计算
125 定子空载感应电势 空载压降系数
126 饱和系数 127 磁场波形系数 128 计算极弧系数 129 每极下磁通 130 气隙磁通密度 131 定子齿磁通密度 132 转子齿磁通密度
E10=KEUφ KE （查表2） KZ （预先假定值1.1～1.45） Kφ （根据KZ 查表3) α’ （根据KZ 查表3) φ=E10×108/(4KφfNW1KW1) Bδ=φ/(α’Fδ) BZ11/3=φ/(α’FZ11/3)
永磁同步伺服电机电磁计算流程
电机计算与磁场分析1.1 计算程序及算例注：计算采用手算和MathCAD 计算结合使用的方法所以计算结果保留到小数点后三位。
一、 额定数据1．额定功率 5KW N P =2．相数 3m =3．额定电压 直流输出电压 40V d U =额定相电压 217.949V 2.34d N U U +== 三相桥整流考虑二极管压降4．功率因数 cos 0.8ϕ= sin 0.6ϕ=5．额定相电流 310116.071A cos N N N P I m U ϕ⨯==⋅⋅ 6．效率 0.9N η=7．额定转速 100000rpm N n = 8．预取极对数 2p =9．频率 3333Hz 60N pnf ==10．冷却方式 空气冷却 11．转子结构 径向套环12．电压调整率 20%N U ∆≤二、永磁材料选择13．材料牌号 NSC27G 烧结钐钴材料，主要考虑到高温工作环境 该材料高温下退磁小。
14．预计温度 T= 250C 15.剩余磁通密度 20 1.0T r B =0.03%B r rB α=----的温度系数 0r I L B =---的不可逆损失率工作温度下 201(20)(1)0.931T100100Br r r IL B t B α⎡⎤=+--=⎢⎥⎣⎦ 16.计算矫顽力 20760kA/m c H =工作温度下 201(20)(1)707.56KA/m 100100Br C r IL H t H α⎡⎤=+--=⎢⎥⎣⎦17.相对回复磁导率 3010 1.047rr C B H μμ-=⨯=式中 70410H /m μπ-=⨯ 三、永磁体尺寸18．永磁体磁化方向长度 0.35cm M h =19．永磁体宽度 1.56cm M b =20．永磁体轴向长度 5.35cm M L = 21．永磁体段数 1W =22．永磁体每极截面积 28.346cm M M M A L b == 23．永磁体每对极磁化方向长度 20.7cm MP M h h == 24．永磁体体积 311.684cm m M MP V PA h == 25．永磁体质量 31095.812g m m m V ρ-=⨯= 稀土钴材料密度 38.2g/cm ρ=四、转子结构尺寸26．气隙长度 10.19cm δδ=∆+= 均匀气隙空气隙长度10.03cm δ= 非磁性套环长度 0.16cm ∆=27．转子外径 2 3.0cm D = 28．轴孔直径 2 1.0cm i D =29．转子铁心长度 2 5.35cm M L L ==30．衬套厚度 222()0.49cm 2i M h D D h h --∆+==31．极距 2(2)2.105cm 2D pπτ-∆== 径向瓦片形32．极弧系数 0.74p α=33．极间宽度 2(1)0.547cm p b ατ=-= 五、定子绕组和定子冲片34．定子外径 1 4.8cm D =35．定子内径 1212 3.06cm i D D δ=+= 36. 定子铁心长度 1 5.35cm M L L ==长径比λ＝1.7537．每极每相槽数 1q =38. 定子槽数 212Q mpq ==39．绕组节距 3y = 整距绕组,影响下面一些系数40. 短距系数 180sin 12p K β==41. 分布因数 1d K = 42.斜槽因数 1sk K =43.绕组因数 1dp d p sk K K K K ==波形系数 sin()20.91.024i iK φαπα⋅==44.预估永磁体空载工作点 '00.67m b = 工作点范围在0.55-0.75Br 内但高速电机应取小一些。
异步电机的电磁计算程序-自编程序
爬地扇20寸电机一、额定数据:1、额定功率; P N =45W2、额定电压; U 1=240V3、极 数; P=44、相 数; m=25、频 率; f=50HZ二、技术要求:1、效 率; n=22I2、功率因数; COSQ=0.9633、起动转矩倍数; T St =1.4、起动电流; I st =0.3mA5、最大转矩倍数; T M =6、绝缘等级; E 三、冲片尺寸及铁心数据:根据电机设计理论,主要尺寸D I1和L 1与P M 、转速及所选择的电磁负荷的关系6.1 K E ×108P Na i K B K dpm n COSQ n 1 A B gP N D I1 L 1 n 1 A B gn 1 A B g6.1 K E ×108a i K B K dpm n COSQC A--电机常数;D I1--电机定子内经; L 1--电机定子长度; a i --计算极弧系数;(查表9-5) K dpm --绕组系数(查表9-2); n--效率; COSQ--功率因数KE --压降系数初值; n 1--电机同步转速; B g A--电磁负荷; P N --额定功率K B --波形系数P N =C A C A =P N =19.8×1.6×1500×120×0.58单相异步电动机的电磁计算程序D I12 L 1=×D I12 L 1=C A P N =10W0.668×0.804×1.096×0.3×251176470C A = 6.1 ×0.9×108K B -1.096 B g -0.58 A-120 D I1-4.45 L 1-1.6Ai-0.668 K dPm -0.804 n-1500 COSQ-0.963 K E -0.9n-0.31、 定子外经 D 1=7.5×7.52、 定子内经 D I1=Φ4.453、 单边气隙 g=0.034、 转子外经 D 2=4.45-0.06=4.3955、 转子内经 D 2I =Φ0.8Q 16Q 222L 1.6L 2 1.69、 定子齿距， t 1=3．14/16=0．873312510、转子齿距 t 2=3．14/4．39=0．62657定子 bo 1=0．2 bs 1=0．5 R=0．35 hso=0．08hs 1=0．07 hs 2=0．46 hs=0．11 h h S ′=0．63 h=0．15转子 b 02=0．1 r 1=0．15 r 2=0．08 h R0=0．01h R1=1．1 h R2=0．385 h R =0．7端环 b 1=0．744 b 2=0．533 d=0．36 D Re=4．27D ri =2．8711、定子齿宽 b r1=3．14[4．45+2（0．08+0．07）]/16-0．5=0．4312、转子齿宽 br1=3．14[4．39+2（0．01+0．15）]/22-2×0．15=0．6613、定子齿部磁路长度 h r =h S1+h S2+1/3R=0．07+0．46+1/3*0．35h r =0．64614、转子齿部磁路计算长度 h r2=r 1+h R2+r 2/3=0．15+0．385+0．026h r2=0．5616615、定子轭部磁路计算高度 h C1=D 1-D I /2-h S -R/3=7．5-4．45/2-0．11-0．116=1．2983。
异步启动永磁同步电动机设计程序
异步启动永磁同步电动机设计程序1.额定数据和技术要求 （1） 额定功率 N P =16kW （2） 相数 m=3（3） 额定线电压 N U =380V （4） 额定频率 f=50Hz （5） 极对数 p=2 （6） 额定效率 N η=93.0% （7） 额定功率因数cos N ϕ=0.93（8） 失步转矩倍数*poN T =1.8（9） 绕组型式 单层交叉，Y 接 （10）额定相电压N U=Nt U（11）额定相电流5510161028.11()cos 3219.39930.93N N N N N P I A mU ηϕ⨯⨯===⨯⨯⨯（12）额定转速6060501500(/min)2N f n r p ⨯=== （13）额定转矩339.54109.541610101.86()1500N N N P T N m n ⨯⨯⨯⨯===•（14）绝缘等级 B 级2.主要尺寸（15）铁芯材料 DW470-50（16）转子磁路结构形式 内置径向W 型 （17）气隙长度 δ=0.065cm （18）定子外径 1D =25.5cm （19）定子内径 1i D =17cm（20）转子外径 ()2122620.06516.87i D D cm δ=-=-⨯= （21）转子内径 2i D =6cm（22）定、转子铁芯长度 12L L ==20.1cm （23）电枢计算长度220.120.06520.23ef a L L cm δ=+=+⨯=（）（24）定子槽数 1Q =36（25）定子每极每相槽数 136/(2)==3(60)232q Q mp =⨯⨯相带（26）极距 11 3.1417=13.352()222i D cm pπτ⨯==⨯ （27）硅钢片质量 231()10Fe Fe b Fe m L K D ρ-=+∆⨯237.820.10.93(25.50.5)1098.56()kg -=⨯⨯⨯+⨯=式中，∆——冲剪余量，cm: b L ——1L 和2L 中较大者，cm Fe ρ——铁的密度，3/g cm Fe K ——铁芯叠压系数，0.92~0.95 3.永磁体计算（28） 永磁材料牌号 NTP264H （29） 计算剩磁密度()()20IL 0.1201201175201 1.15 1.0741()100100100100r B r r B t B T α⎡⎤-⎛⎫⎡⎤⎛⎫=+--=+--⨯=⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎝⎭⎣⎦ 式中，20r B ——20C ︒时的剩磁密度，Tr B α——r B 的可逆温度系数，%1K -IL ——r B 的不可逆损失率，% t ——预计工作温度，C ︒ （30） 计算矫顽力()()200.1201201175201875817.25/100100100100r B c c IL H t H kA m α⎡⎤-⎛⎫⎡⎤⎛⎫=+--=+--⨯=⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎝⎭⎣⎦（）式中，20c H ——20C ︒时的计算矫顽力，kA/m (31) 相对回复磁导率20373020 1.151.0461041087510r r c B H μμπ--===⨯⨯⨯⨯ 式中，70410/H m μπ-=⨯（32）磁化方向长度 M h =0.53cm(33) 宽度 M b =10.5cm (34) 轴向长度M L =20.1cm(35) 提供每极磁通的截面积 210.520.1211.05()m M M A b L cm ==⨯=（36） 永磁体总质量332102210.520.10.537.410 3.31()m M M M m m pb h L kg ρ--=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=式中，m ρ——永磁体密度，3/g cm 4.定、转子冲片 （37）定子槽形（38）定子槽尺寸 01h =0.08cm 01b =0.38cm 1b =0.72cm 1r =0.49cm 12h =1.6cm1α=30(39)定子齿距 1113.14171.48436i D t cm Q π⨯===（） (40) 定子斜槽距离 111 1.484361.405362sk t Q t cm Q p ⨯===++（）（41）定子齿宽101121111[2()]3.14[172(0.08 1.6)]220.490.79636i t D h h b r cm Q π++⨯+⨯+=-=-⨯=10111211[2()]3.14[172(0.080.098)]0.720.79436i s t D h h b b cm Q π++⨯+⨯+=-=-=（）式中，101110.720.38tan tan 0.098226s b b h cm πα--==⨯=（）离齿最狭1/3处齿宽由1211t t b b ≤ 所以12111110.7960.7940.7940.79533t t t t b b b b cm --=+=+=（）（42） 定子轭计算高度11101121225.51720.08 1.60.49 2.242323i j D D h h h r cm --⎡⎤⎡⎤=-++=-++⨯=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦（） （43）定子齿磁路计算长度 11120.491.6 1.7633t r h h cm =+=+=（） （44） 定子轭磁路计算长度 ()()11125.5 2.249.132442j j L D h cm pππ=-=⨯-=⨯（）（45） 定子齿体积3111113620.10.93 1.760.795943.76()t Fe t t V Q L K h b cm ==⨯⨯⨯⨯=（46） 定子轭体积()()311111 3.1420.10.93 2.2425.5 2.243063.87()j Fe j j V L K h D h cm π=-=⨯⨯⨯⨯-=（47） 转子轭计算高度 22216.8760.53 4.905()22i j M D D h h cm --=-=-= （48） 转子轭磁路计算长度 ()()2226 4.905 4.280442i j L D h cm pππ=+=⨯+=⨯（）5．绕组计算（49）每槽导体数 s N =12 （50）并联支路数 a =1(51) 并绕根数-线径 111t N d - 2-1.25 212t N d - 3-1.3 式中，1t N 、2t N ——并绕根数11d 、12d ——导线裸线直径，mm （52） 每相绕组串联匝数 11236722231s N Q N ma ⨯===⨯⨯ (53) 槽满率计算槽面积()()22211112220.490.720.491.60.2 1.5672222s r b r A h h cm ππ+⨯+⨯=-+=⨯-+=（） 式中，h ——槽楔厚度，cm槽绝缘面积 ()()212120.0352 1.60.490.166i i A C h r cm ππ=+=⨯⨯+⨯=（） 式中，i C ——槽绝缘厚度，cm槽有效面积 21.5670.166 1.401ef s i A A A cm =-=-=（） 槽满率()()()()222211112122122 1.250.083 1.30.0879.22%1.401s t d t d f ef N N d h N d h S A ⎡⎤⎡⎤+++⨯⨯++⨯+⎣⎦⎣⎦===式中，1d h 、2d h ——对应于11d 、12d 导线的双边绝缘厚度，mm（54） 节距 y=9槽（55） 绕组短距因数 11sin sin122p K πβπ⨯===式中，9133y mq β===⨯ （56） 绕组分布因数 11130sin sin 3220.9598303sin sin 22d q K q αα⎛⎫⎛⎫⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭===⎛⎫⎛⎫⨯ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭式中，112p Q πα=（57） 斜槽因数 10.1052sin 2sin 220.99540.105ssk sK απαπ⎛⎫⎛⎫⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭===式中，1sks t απτ=（58） 绕组因数 1110.959810.99540.9554dp d p sk K K K K ==⨯⨯=（59） 线圈平均半匝长 ()()'1220.12 1.57.76838.636()av E L L d L cm =++=+⨯+= 式中，d ——绕组直线部分伸出长，一般取1~3cm'0.612.957.758E y L k τ==⨯= k 为系数，单层线圈 ，4极取0.6()()1011121021720.080.098 1.60.490.85212.95222i s y D h h h r cm pπβπτ++++⨯+⨯+++⨯===⨯（）式中，0β——与线圈节距有关的系数，对单层同心式线圈或单层交叉式线圈，0β取平均值（60） 线圈端部轴向投影长 '0sin 7.7680.517 4.013d E f L cm α==⨯=（）式中，11011120.7220.49sin 0.517220.7220.4920.795t b r b r b α++⨯===+++⨯+⨯（61） 线圈端部平均长 ()()'22 1.57.76818.536E E L d L cm =+=⨯+=（）（62） 定子导线质量 22511121211.05104t t Cu Cu s avN d N d m Q N L πρ-+=⨯2252 1.253 1.31.058.9361238.6361010.04()4kg π-⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=式中，Cu ρ——铜的密度，3/g cm 6．磁路计算 （63）极弧系数111.7==0.87513.352pp b ατ=（64）计算极弧系数 144=0.875=0.89113.352660.06510.8751i p p αατδα=++++--（65）气隙磁密波形系数 440.891sinsin1.25522i f K αππππ==⨯= （66）气隙磁通波形系数 22880.891sinsin 0.89720.8912i iK φαπππαπ==⨯=（67）气隙系数 12 1.2051 1.205K K K δδδ==⨯= 式中，()()()()101122101014.40.75 1.4844.40.0650.750.38 1.2054.40.75 1.4844.40.0650.750.380.38t b K t b b δδδ+⨯+⨯===+-⨯+⨯- 2K δ=1（68）空载漏磁系数 0σ=1.3根据转子磁路结构、气隙长度、铁芯长度、永磁体尺寸以及永磁材料性能等因数确定（69）永磁体空载工作点假定值 '0m b =0.838（70）空载主磁通'44000100.838 1.0741211.05100.01461()1.28m r m b B A Wb δφσ--⨯⨯⨯⨯===（71）气隙磁密（72） 440100.01461100.607()0.89113.35220.23i i ef B T L δδφατ⨯⨯===⨯⨯（72）气隙磁位差直轴磁路()()22270220.607100.015 1.2050.06510902.38()410B F K A δδδδδμπ---⨯=+⨯=+⨯⨯=⨯交轴磁路227220.60710 1.2050.06510757.39()410q B F K A δδδδμπ---⨯=⨯=⨯⨯⨯=⨯ 式中，2δ——永磁体沿磁化方向与永磁体槽间的间隙，cm （73）定子齿磁密 11110.607 1.48420.231.225()0.7960.9320.1ef t t Fe B t L B T b K L δ⨯⨯===⨯⨯（74）定子齿磁位差 11122 2.55 1.768.99()t t t F H h A ==⨯⨯=1t H 根据1t B 查附录2硅钢片磁化曲线，A/cm（75）定子轭部磁密440111100.0146110 1.742()2220.10.93 2.24j Fe j B T L K h δφ--⨯⨯===⨯⨯⨯（76）定子轭磁位差1111220.3673.6969.133484.6()j j j F C H L A ==⨯⨯⨯=1j H 根据1j B 查附录2硅钢片磁化曲线，A/cm1C ——定子轭部校正系数，查附图3-1（77）转子轭磁密440222100.01461100.797()2220.10.93 4.905j Fe j B T L K h δφ--⨯⨯===⨯⨯⨯（78）转子轭磁位差2222220.70.957 4.28 5.736()j j j F C H L A ==⨯⨯⨯=2j H 根据2j B 查附录2硅钢片磁化曲线，A/cm2C ——转子轭部校正系数，查附图3-1（79）每对极总磁位差112902.388.99484.6 5.7361401.71()t j j F F FF F A δ=+++=+++=∑（80）磁路齿饱和系数1757.398.991.012757.39q t st qF F K F δδ++===（81）主磁导500.014611.04210()1401.71H Fδδφ-Λ===⨯∑（82）主磁导标幺值 252702102 1.042100.5310 3.9841.046410211.05M r m h A δδλμμπ--Λ⨯⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯ （83）外磁路总磁导标幺值 0 1.3 3.984 5.179n δλσλ==⨯=（84）漏磁导标幺值()()01 1.31 3.984 1.195σδλσλ=-=-⨯=（85）永磁体空载工作点 0 5.1790.8381615.1791n m n b λλ===++误差：0.83816-0.838=0.00016 0.00016/0.838=0.00019<0.1%(86)气隙磁密基波幅值4401100.01461101.2550.762()0.89113.35220.23f i i ef B K T L δδφατ⨯⨯==⨯=⨯⨯（87）空载反电动势004.44 4.44500.9554720.014610.897200.08()dp E fK N K V δφφ==⨯⨯⨯⨯⨯=7.参数计算（88）定子直流电阻122221112122241.335720.2170.201()1.25 1.31232222av t t L NR d d a N N ρππ⨯⨯==⨯=Ω⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⨯⨯+⨯+⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦式中，ρ——铜线电阻率 (89)漏抗系数()()222720410********.23720.9554100.37792ef dp x f L K N C pπμππ---⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯===（90）定子槽比漏磁导 1111110.38910.951 1.34s U U L L K K λλλ=+=⨯+⨯= 式中，1U K 、1L K ——槽上、下部节距漏抗系数()()131/4311/41U K β=+=⨯+= ()()197/16917/161L K β=+=⨯+=01110101120.0820.0980.3890.380.380.72s U h h b b b λ⨯=+=+=++ 1L λ=0.951（91）定子槽漏抗()111221222320.1 1.1840.37790.18420.230.955436s s x ef dp pmL X C L K Q λ⨯⨯⨯⨯==⨯=Ω⨯⨯ （92）定子谐波漏抗112222313.3520.01280.37790.271()1.2050.0650.9554 1.01d x dp stm sX C K K K δτπδπ⨯⨯==⨯=Ω⨯⨯⨯⨯∑s ∑可查附图3-2（93）定子端部漏抗()1220.6421.2350.6415.1960.470.470.37790.08620.230.9554E yE x ef dp L X C L K τ⎛⎫--⨯⎛⎫==⨯⨯=Ω⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭（94）定子斜槽漏抗 ()2211 1.4050.50.50.2710.1221.484sk sk d t X X t ⎛⎫⎛⎫==⨯⨯=Ω ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(95) 定子漏抗 ()11110.1830.2710.0860.1220.663s d E sk X X X X X =+++=+++=Ω （96）直轴电枢磁动势折算系数 110.79681.255ad f K K === （97）交轴电枢磁动势折算系数0.360.28691.255q aq fK K K === q K 由电磁场算出，或取经验值（98）直轴电枢反应电抗()0200.08147.373.75114.05dad dE E X I --===Ω式中，()4.44 4.44500.9554720.010760.897147.36d dp N E fK N K V δφφ==⨯⨯⨯⨯⨯=()4110N mN mN m r b b A B δσφλ-=--⨯⎡⎤⎣⎦()()40.76110.761 1.195211.05 1.0741100.01076Wb -=--⨯⨯⨯⨯=⎡⎤⎣⎦()()'1 5.17910.09230.76115.1791n a mN n f b λλ-⨯-===++'0520.14810.092310 1.30.53817.2510ad a M c F f h H σ===⨯⨯⨯⨯()0.95547214.05350.450.4530.7971520.14812dp dad adK NI F mK A p⨯⨯==⨯⨯⨯=取()/228.1071/214.0535d N I I A ===（99）直轴同步电抗()1 3.7510.663 4.414d ad X X X =+=+=Ω 8.交轴磁化曲线aq q X I -计算（100）设定交轴磁通 aq φ分别取0.60δφ、0.70δφ、0.730δφ、0.750δφ、0.790δφ、0.810δφ、0.830δφ、0.850δφ（101）交轴磁路总磁位差aqF∑(A)以aq φ代替70项中的0δφ，计算第70~80项，所得的F ∑（每对极）即为交轴电枢磁动势aqF∑（102）对应交轴电流 0.9aq q aq dp p F I mK K N=∑(103) 交轴电动势 00aqaq E E δφφ=（104）交轴电枢反应电抗 aq aq qE X I =给定101项中不同的aq φ，重复101~104项，即可得到aq q X I -曲线，见下表9.工作特性计算（105）机械损耗 fw p =160W 可参考同规格感应电动机的机械损耗 （106）设定转矩角θ=45︒（107）假定交轴电流'q I =24.86A （108）交轴电枢反应电抗aq X （Ω）由'q I 查aq q X I -曲线（109）交轴同步电抗 ()1 5.490.663 6.153q aq X X X =+=+=Ω （110）输入功率 ()()22101121sin cos 0.5sin 2N q N N d q d q m P E U X R RU U X X X X R θθθ⎡⎤=⨯-++-⎣⎦+ ()23[200.08219.39 6.153sin 450.201cos 454.414 6.1530.201︒︒=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯+ ()220.201219.390.5219.39 4.414 6.153sin(245)]︒+⨯+⨯⨯-⨯⨯=16956.23（W ） （111）直轴电流 ()1021sin cos N q N d d q RU X E U I X X R θθ+-=+()()20.201219.39sin 45 6.153200.08219.39cos 454.414 6.1530.20111.75A ︒︒⨯⨯+⨯-⨯=⨯+=（112）交轴电流 ()1021sin cos d N N q d q X U R E U I X X R θθ--=+()()24.414219.39sin 450.201200.08219.39cos 454.414 6.1530.20124.85A ︒︒⨯⨯-⨯-=⨯+=误差：'q q I I -=24.86-24.85=0.010.01/24.86=0.0004<1%(113)功率因数 cos cos0.357960.9373ϕ== 式中，()/40.427040.35796rad ϕθψπ=-=-=()11.75arctanarctan 0.0.4270424.85d q I rad I ψ=== （114）定子电流()127.49I A ===（115）定子电阻损耗()2211327.490.201413.6Cu p mI R W ==⨯⨯=（116）负载气隙磁通()200.080.015214.44 4.44500.9554720.897dp E Wb fK NK δδφφ===⨯⨯⨯⨯式中，()208.46E V δ===(117)负载气隙磁密()4100.015210.63230.89113.35220.23d i i ef B T L δδφατ⨯===⨯⨯（118）负载定子齿磁密()11111.48420.230.6323 1.27530.7960.9320.1ef t d dt Fe t L B B T b K L δ⨯==⨯=⨯⨯（119）负载定子轭磁密()44111100.0152110 1.8142220.10.93 2.24j dFe j B T L K h δφ⨯⨯===⨯⨯⨯ （120）铁耗()111211 2.5 2.61943.772 3.5753063.88197.0Fe t d t j d j p k p V k p V W =+=⨯⨯+⨯⨯=式中，1t d p 、1j d p ——定子齿及轭单位铁损耗，可由1t d B 和1j d B 查附录2硅钢片损耗曲线1k 、2k ——铁耗修正系数，一般分别取2.5和2（121）杂散损耗()22*33127.29100.0151610187.128.11s sN N N I p p P W I ⎛⎫⎛⎫=⨯=⨯⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭*sN p 可参考实验值或凭经验给定（122）总损耗()413.6197.0160187.1953.7CuFe fw s p pp p p W =+++=+++=∑（123）输出功率 ()2116956.23953.716002.53p p p W =-=-=∑（124）效率 2116002.5310010094.37%16956.23p p η=⨯=⨯= （125）工作特性 给定一系列递增的转矩角θ，分别求出不同转矩角的2p 、η、1I 、cos ϕ等性能，即为电机的工作特性，见下表(126)失步转矩倍数 *max 28.9591.8116pN N P T P ===倍 式中，max P ——最大输出功率，由电机工作特性上求得 （127）永磁体额定负载工作点 ()()'1 5.17910.09950.76115.1791n aN mN n f b λλ-⨯-===++式中，'00.450.4530.79680.95547211.310.0995102 1.3817.250.5310ad dp dNaN c M mK K NI f p H h σ⨯⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯dN I ——输出额定功率时定子电流的直轴分量（128）电负荷 ()112237228.107241.4/17N i mNI A A m D ππ⨯⨯⨯===⨯（129）电密 112211121222t t I J d d a N N π=⎡⎤⎛⎫⎛⎫+⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦()22227.294.141/1.25 1.312322A mm π==⎡⎤⎛⎫⎛⎫⨯⨯+⨯⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦（130）热负荷11A J =241.4⨯4.141=999.63（()22/A cm mm •） （131）永磁体最大去磁工作点 ()()'1 5.17910.65300.29115.1791n adh mh n f b λλ-⨯-===++式中，'00.450.4530.79680.95547294.840.6530102 1.3817.250.5310ad dp adhadhc M mK K NI f p H h σ⨯⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯1adh dI =94.84()A ==。
异步起动永磁同步电机设计
Ansoft EM专题讨论（三）——异步启动永磁同步电机设计最近有感于论坛Ansoft版区学习的氛围越来越好了，这与各位版主的努力都是分不开的。
看到前面两个专题中，我们的超版和技术精英们都做了很多工作，本着向大家学习的原则，我也来凑个热闹本人在读研期间曾经涉猎过这种电机的设计与仿真，下面就把我很久以前做的一个练习分享给大家。
做的不一定对，希望大家多多批评指正！这也是和大家学习的过程，望各位不吝赐教其实，这种电机在实际设计过程中需要注意的问题还是很多的。
很遗憾在校期间没能彻底解决这个领域的一些问题。
这里也希望大家广泛针对该类电机的设计进行讨论和交流，向大家学习了!下面先给出电机结构示意图电机为典型的4极36槽结构，绕组为单层交叉，Y接形式，内置径向W型永磁体，采用冲片类型为DW315-50。
具体的其他的电机参数将在RMxprt设计中给出区别于前面两位版主的纯V11仿真，该算例采用了Ansoft RMxprt V5.0版本与Maxwell V11.1版进行了简易的联合2D仿真。
对新人而言，V5.0的界面更加人性化和易于上手，推荐新同学使用。
运用Ansoft RMxprt V5.0进行基本的电磁设计，输入相应电机参数反复调试运行。
下面给出本例的参数设置基本参数定子内外径和槽形尺寸转子内外径和磁钢设计转子槽形和端环设计以上需要补充说明的是Ansoft RMxprt V5.0的材料设置问题和绕组编辑问题就材料设置而言，大家可以利用软件自带的.h-b文件自行添加所需要的硅钢片材料，主要是需要查找一些手册来添加磁化曲线和损耗曲线，用记事本的格式进行编辑添加，放在指定的文件夹中，即可在设计中引用，图例DW315-50的.h-b文件，要对应操作窗口的各项参数进行添加，方可正确使用添加后磁化曲线示意添加后的损耗曲线示意关于磁钢的材料设置，可以在软件的Magnet选项中任意添加所需材料的参数，如下图所示注意，这里我给出的是电机在75℃的工作温度下，磁钢的性能参数下面给出绕组连接方法。
永磁同步发电机设算程序
U N2=I N2=P N2=20003000转/分钟p=20m=1U 2/U υ=U υ/U 2=永磁同步发电机设算程序一：主要技术指标：1，直流额定输出：2，升速器传动比：i=i 1,i 2…=3，电机额定转速：n y =in s =4，极对数及相数：二：计算数据：5，整流线路计算数据采用三相桥式整流：三：转子尺寸确定：9，电枢外径：V，M=54.4KP，σ×10000/（fB r H c Kυ）=cm30.51磁钢计算长度（外转子）磁钢横截面积计算四：转子尺寸确定：五：电枢绕组：21，绕组形式：选用双层、叠绕、整距绕组、直槽铁芯（1）磁极漏磁导（2）当转子在自由状态下的附加漏磁导本例题只考虑无极靴星形转子，故不计（1）气隙系数（2）轭部磁路计算长度(3)电枢绕组每相有效匝数六：转子漏磁导：29，无极靴星形转子：λσm =Kσm *λ'σm 式中λ'σm=（5*l M h M /τ-b M +h M υβ其中，由图9-3按 h M /τ-b M ，查的υβ=l'i =π( Di+h j )/2pWef=W 1*Kdp31和33~42计算空载特性（见表9-2）43~44略八：电枢绕组参数：由图9-4按ξ*ξ=h M *λ'σm/μm*b M *100，查的K σm =λa d =4l M *Φv1*10-8=30，有极靴星形转子：七：空载特性：32，气隙系数、轭部磁路计算长度和电枢绕组每相有效匝数K σ（45）绕组尺寸l E=KEπ Di+h j)/2p=。
单相异步起动永磁同步电机绕组优化和参数计算
Classified Index：TM351U.D.C.: 470.40Dissertation for the Master Degree in EngineeringWINDING OPTIMIZATION ANDPARAMETER CALCULATION ONSINGLE PHASE LSPMCandidate：zhang ShufangSupervisor：Prof. Shang JingAcademic Degree Applied for：Master of Engineering Specialty：Electrical Machine and Apparatus Affiliation：Dept. of Electrical Engineering Date of Defence：July, 2008Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着家用电器的增加，迫切需要一种新型的电机来代替各项力能指标较低的单相感应电机，于是单相异步起动永磁同步电机便应运而生了。
单相异步起动永磁同步电机秉承了单相感应电机的优点，具有效率高、节能效果显著等优点，是未来单相电机的一个发展方向。
单相异步起动永磁同步电动机虽然有较高的功率因数和效率，但是由于电机定子绕组结构的不对称和转子上永磁体的存在使得该种电机的异步起动过程和稳态运行过程都比较复杂，使设计和分析变的更加困难。
为此，本文结合有限元对单相异步起动永磁同步电动机的性能进行了分析。
针对单相异步起动永磁同步电机内的磁场尤为复杂，不易进行分析的特点。
本文运用对称分量法和坐标变换将电机内的椭圆形磁场分解为正负两个圆形的旋转磁场，建立了正序磁场的数学模型，分别对正负两个磁场进行了分析；对单相异步起动永磁同步电机的动、稳态性能进行了分析研究。
针对电磁场数值分析不容易掌握设计参数变化和磁路法不易把握磁场规律的缺点，本文提出运用场路耦合法对单相异步起动永磁同步电机进行有限元分析计算，并建立了这种方法的基本框图和离散数学模型。
异步电动机电磁计算程序.课件
异步电动机工作原理
旋转磁场产生
三相交流电通入定子绕组，产生旋转磁场。
转子导体切割磁力线
旋转磁场切割转子导体，产生感应电动势和电流。
电磁力作用
感应电流与旋转磁场相互作用，产生电磁力，驱动转子旋转。
异步电动机电磁设计基本原则
01
02
03
满足性能要求
电磁设计应满足电动机的 起动、调速、制动等性能 要求。
。
1
电感值
计算得到的电动机电感值， 单位为亨（H）。
电阻值
计算得到的电动机电阻值， 单位为欧姆（Ω）。
效率
计算得到的电动机效率，表 示电动机输出功率与输入功 率之比。
04 异步电动机电磁计算程序实例分析
CHAPTER
实例一：异步电动机电磁设计
定子绕组设计
槽数、线规、匝数 、接线方式等。
磁路设计
气隙长度、磁极形 状、磁路材料等。
谢谢
THANKS
优化电磁结构
合理设计电磁结构，降低 电动机的损耗和温升，提 高效率。
确保运行可靠
电磁设计应考虑电动机的 过载能力、绝缘等级等因 素，确保电动机运行可靠 。
异步电动机电磁计算目的和意义
确定电磁参数
01
通过电磁计算，确定电动机的电磁参数，如电阻、电感、磁通
等。
优化设计方案
02
通过电磁计算，分析不同设计方案的性能差异，优化设计方案
效率，但仍有局限性。
专用电磁计算软件
03
随着计算机技术的发展，出现了专用电磁计算软件，
具有更高的计算精度和更广泛的应用范围。
电磁计算程序基本功能
电动机参数输入
用户可输入异步电动机的基本参数，如额定功率、额定电压、额 定电流等。
永磁同步电动机电磁计算程序
永磁同步电动机电磁计算程序序号名称公式单位一额定数据1额定功率P Nkw2相数m13额定线电压U N1V 额定相电压U NV4额定频率?Hz5极对数p6额定效率η1N%7额定功率因数cosυ1N8额定相电流I NA9额定转速n Nr/min10额定转矩T NN.m11绝缘等级B级12绕组形式双层二主要尺寸13铁芯材料50W470硅钢片14转子磁路结构形式15气隙长度δcm16定子外径D1cm17定子内径D i1cm永磁同步电动机电磁计算程序以下公式中π取值为3.1418转子外径D2cm19转子内径D i2cm20定、转子铁心长度l1=l2cm21铁心计算长度la=l1cm铁心有效长度l effcm铁心叠压系数K fe净铁心长l Fecm22定子槽数Q1 23定子每级槽数Q p1 24极距τp 25定子槽形梨形槽b s0cmcmb s1cmh s1cmh s2cmrcm26每槽导体数N s1 27并联支路数a1 28每相绕组串联导体数NΦ129绕组线规N11S11mm230槽满率根据N11S11=1.54mm2,线径取d1/d1i=1.4mm/1.46mm,并绕根数N1（1）槽面积s scm2槽楔厚度hcm(2)槽绝缘占面积s icm2h1scm绝缘厚度C icm（3）槽有效面积s e(4)槽满率sf% N1三永磁体计算31永磁材料类型铷铁棚32永磁体结构矩形33极弧系数a p34主要计算弧长b1pcm35主要极弧系数a1p 36永磁体Br温度系数a Br永磁体剩余磁通密度B r20T温度t℃t=80℃时剩余磁通密度B rT37永磁体矫顽力H c20KA/m永磁体H c温度系数a Hct=80℃时矫顽力Hc KA/m 38永磁体相对回复磁导率u ru0H/m39最高工作温度下退磁曲线的拐点b k40永磁体宽度b m41永磁体磁化方向厚度h Mcm42永磁体轴向长度l Mcm43提供每级磁通的截面积S M cm2四磁路计算44定子齿距t1cm45定子斜槽宽b skcm46斜槽系数K sk147节距y48绕组系数K dp1(1)分布系数K d1α°q1(2)短距系数K p1β49气隙磁密波形系数K f50气隙磁通波形系数KΦ51气隙系数Kδ52空载漏磁系数σ053永磁体空载工作点假设值b1m054空载主磁通Φδ0Wb55气隙磁密Bδ056气隙磁压降δ12cm直轴磁路FδA交轴磁路Fδq 57定子齿磁路计算长度h1t1 58定子齿宽b t159定子齿磁密B t10T60定子齿磁压降F t1A查第2章附录图2E-3得H t10 A/cm61定子轭计算高度h1j1cm62定子轭磁路计算长度l1j1 cm63定子轭磁密B j10T64定子轭磁压降F j1查第2章附录图2C-4得C1查第2章附录图2E-3得H j10 A/cm65磁路齿饱和系数K t66每对极总磁压降ΣF adAΣF aqA67气隙主磁导ΛδH68磁导基值ΛbH69主磁导标幺值λδ70外磁路总磁导λ1H71漏磁导标幺值λσ72永磁体空载工作点b m073气隙磁密基波幅值Bδ1T74空载反电动势E0V五参数计算75线圈平均半匝长l zl BdcmτycmsinαcosαC s76双层线圈端部轴向投影长f d cm77定子直流电阻R1ΩρΩ.mm2/mS1mm2d1mm78漏抗系数C x79定子槽比漏磁导λS1查第2章附录2A-3得K u1K L１λu1λL 1与假设值误差小于1%,不用重复计算80定子槽漏抗X s181定子谐波漏抗X d1Ω查第2章附录2A-4得ΣS82定子端部漏抗X e1Ω83定子斜槽漏抗X sk1Ω84定子漏抗X1Ω85直轴电枢磁动势折算系数K ad 86交轴电枢磁动势折算系数K aqK q87直轴电枢反应电流X adΩE dVI1dAF adA f1adb madΦδadW b88直轴同步电抗X dΩ89交轴磁化曲线（X aq-Iq）计算六工作性能计算90转矩角θ°91假定交轴电流I1q A92交轴电枢反应电抗X aqΩ见P428页表10-1 Xaq-Iq曲线93交轴同步电抗X qΩ94输入功率P1kwSINθSIN2θCOSθ95直轴电流I d A 96交轴电流I q A 97功率因数cosυ°ψ°υ°98定子电流I1A99负载气隙磁通ΦδW bEδV 100负载气隙磁密BδT 101负载定子齿磁密B t1T 102负载转子磁密B j2T 103铜耗P cu1W 104鉄耗（1）定子轭重量G j1kg（2）定子齿重量G t1kg(3)单位铁耗查第2章附录2E-4得p t1w/kgp j1w/kg(4)定子齿损耗P t1W(5)定子轭损耗P j1W(6)总损耗P Fe Wk1k2105杂耗P sP sN kw106机械损耗P fw w107总损耗ΣP kw108输出功率P2kw109效率η%110工作特性见P430表10-2111失步转矩倍数K MT max112永磁体额定负载工作点b mNf1adN113电负荷A1A/cmλ1n114电密J1A/mm2115热负荷A1J1（A/cm）（A/mm2）116永磁体最大去磁工作点b mhf1adhI adh Alaobusi算例4.00003.0000360.0000207.846096926.50003.00000.89601.00007.15960155253072.07547170.052314.814.7191919.10.9518.053667.7453333330.350.080.680.091.060.443213841.539699259 .4mm/1.46mm,并绕根数N1=1 1.0449520.20.1572481.150.030.887704 76.8400277610.82 6.4511733330.832911-0.121.221.13216923-0.12856.544 1.0523700751.26E-063.61.219136.81.290888889 1.678155556 0.9808257135 0.932879761 0.965960169302 0.965753860.8333333331.2300402670.9406348791.2448267171.30.87 0.010365012 0.8411970220.02 1101.610936 833.7137955 1.2966666670.6405444441.793880386233.490 2.576666667 5.344105556 1.114305729 12.980832390.71.735 1.211871535 1347.991769 1080.094628 7.68922E-06 1.50683E-065.1029296776.63380858 1.5308789030.869003789 %,不用重复计算1.034706209201.529426831.682915872327.2568888890.5490852490.8357663494.3414579342.3838305111.7158936780.02171.53861.48.21E-010.9608659780.870.9050.403328710.6744.69E-016.28E-010.02051.65E-015.31E-011.63E+00 0.812981515 0.3251926060.4 6.558622511 193.4528014 1.231451467 158.2920937 0.011846361 0.858709257 0.0099496178.19E+0026.656.312.19根据I1q查表10-1得1.38E+014.44E+000.4483284510.8014937140.8938688943.25E+006.34E+000.9999593942.72E+01-5.17E-017.1248912060.010084516196.07567680.8184327131.7453347461.084150606261.317264623.264103534.2097075396.22.17 26.10018674 50.48310465 166.2166762 2.52 19.806546740.0227.9841 0.4753245883.97E+008.93E+010.18536125713.360.8611346311.04E-02 176.61978556.643 4.630762516 817.884282 0.468316117 4.61E-01。
异步电动机电磁计算程序.课件
代码优化
优化代码结构，提高计算效率和 准确性。
计算程序的测试与验证
测试数据
准备多种测试数据，包括不同规格、不同工作条 件的电机数据。
测试过程
运行程序进行测试，记录计算结果。
结果验证
将计算结果与实际测试数据进行对比，验证程序 的准确性和可靠性。
异步电动机电磁计算程序 的应用实例
实例一：小型异步电动机的电磁计算
异步电动机工作原理
利用电磁感应原理，通过磁场和导体 的相对运动产生转矩，驱动电动机旋 转。
电磁转矩
异步电动机的电磁转矩是由磁场和导 体的相互作用产生的，与电动机的电 流和磁通量组和 电流产生，与电动机的结构和运行状 态有关。
电磁计算程序的算法基础
有限元法
将电磁场离散化为有限个 小的单元，通过求解每个 单元的场方程，得到整个 场的分布。
实例三：大型异步电动机的电磁计算
总结词
实际工程应用，全面分析
详细描述
大型异步电动机的电磁计算涉及到的参数更多，计算过程更为复杂。除了基本的电磁参数外，还需要考虑电动机 的散热、机械强度等因素。通过这种计算，可以全面评估大型异步电动机的性能，为实际工程应用提供指导。
异步电动机电磁计算程序 的优化与展望
优化算法性能的策略
并行计算
01
采用并行计算技术，将计算任务分解为多个子任务，同时运行
多个处理器进行计算，提高计算效率。
算法优化
02
对算法进行优化，减少不必要的计算量，提高算法的运行速度。
内存管理
03
优化内存管理，减少内存占用，提高程序运行效率。
异步电动机电磁计算程序的发展趋势
集成化
将异步电动机电磁计算程序与其他相关程序集成在一起，形成一 个完整的电机设计软件包。
永磁同步电动机电磁计算程序
Λδ Λb λδ λ1 λσ
cm A
T A A/cm cm cm T cm
23.26410353 4.209707539
6.2
2.17 26.10018674 50.48310465 166.2166762
2.5 2
19.80654674 0.02
27.9841 0.475324588
3.97E+00 8.93E+01
0.185361257 13.36
0.861134631 1.04E-02
cm
Ksk1
y
Kdp1 Kd1
α
°
q1
Kp1
β
Kf
KΦ
Kδ
σ0
b1m0
Φδ0
Wb
Bδ0
56 气隙磁压降
直轴磁路 交轴磁路 57 定子齿磁路计算长度 58 定子齿宽 59 定子齿磁密 60 定子齿磁压降 查第2章附录图2E-3得 61 定子轭计算高度 62 定子轭磁路计算长度 63 定子轭磁密 64 定子轭磁压降 查第2章附录图2C-4得 查第2章附录图2E-3得 65 磁路齿饱和系数 66 每对极总磁压降
38 永磁体相对回复磁导率
ss
cm2
h
cm
si
cm2
h1s
cm
Ci
cm
se
cm2
sf
%
N1
铷铁棚 矩形
ap b1p a1p aBr Br20 t Br Hc20 aHc
异步起动永磁同步电动机起动过程中永磁体平均工作点的解析计算
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｗｈ ｅ ｎ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ（ Ｆ Ｅ Ｍ）ｉ ｓ ａ ｄ ｏ ｐ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｉ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ — ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｐ ｅ ｒ ｍ ａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ（ Ｌ Ｓ Ｐ ＭＳ Ｍ）ｄ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍ —
ＴＡＮＧ Ｘｕ ， Ｗ ＡＮＧ Ｘｉ ｕ． ｈ ｅ ， ＸＵ Ｄｉ ｎ ｇ — ｗａ ｎ ｇ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ ０ ６ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ ３ ５ １ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ７ — ４ ４ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ — ０ ０ ０ ８ — ０ ７
异步启动永磁同步电动机永磁体尺寸的估算
异步启动永磁同步电动机永磁体尺寸的估算
吴昊阳
(佳木斯防爆电机有限公司，黑龙江佳木斯154002)
摘要永磁体的形状与所 的磁极结构有关，对于内置式结构，永体形状为矩形。异
步启动永磁同步电动机的 结构
用内置串 结构，两个磁极的永磁体串联。此时，磁
的磁动势为它们的和，而提供 的面积为一块永磁体的面积。等于永磁体 长度与永磁体
本文对永磁电机磁路的设计核心内容作如下阐
述。
40
1永磁体的选择
永磁体及其性能多种多样，如何选择合适的
永磁材料直接关系到电机的性能和经济性。永磁
体需要具备的 有五方面：（1）永 体在指定
的工作空间内产生所需要的磁场 ；%2）永磁体所
建立的磁场应具备稳定性；％3）具备良好的耐腐
能;（4）具
的力学性能；％ 5）济 。
Abstract The shape of permanent magnete is related to the selected structure of magnetic pole. For the built-in structure，the shape of permanent magneteis rectangular. The magnetic circuit of asynchronous starting permanent magnet synchronous motor usually adopt- the built-in seaai structure，i. the permanent magnet- of tao magnetic poles are connected in series. In thiscase， themagnetomotieeaooceoamagneticciocuitisthesum oathem， and theaoeapooeiding flux is that of this pieco of permanent magnets，which value is equai to the product of the axial length of permanent magnet- and the width of permanent magnets. The valume of the per manent magnet- depends on the product of the magnetic field strength H and maanetic densita B， which aaeueisequaetothepooductottheaoeaotpeomanentmagnetsand theeength otpeomanent magnet- in direction of magnetization.
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18.9473684 0.9554 单层线圈
cm 37.504 1.5
7.752 7.71119523
0.6
0.83774302
sin
0
b1
b1 2 r1
2 r1 2bt1
y
Di1 2h01 hs1 h12 r1 2p
0
0.54606467
cm
12.92
β0-与线圈节距有关的系数，对单层
B 1
Kf
0 104 i 1Lef
E0 4.44 fKdp N 0 K
V
R1
Nt1
2 Lav N
d11 2
2
Nt
2
d12 2
2
Ω
ρ-铜线电阻率，见表6-1
端环电阻 RR
kcQ2 R DR 2p 2 AR
对铸铝转子 K B 1.04
对铸铝转子 K B 1
kc
4m NK dp Q2
异步启动永磁同步电动机电磁计算程序
序
名称
一
、
额
定
数
据
和
技
术
要
求
公式
单位
1 额定功率
PN
kw
2 相数
m
3 额定线电压
UNl
V
4 额定频率
f
HZ
5 极对数
p
U N U Ni / 3
6 额定效率
ηN
%
7 额定功率因数
cosφN
8 失步转矩倍数
T poN
倍
9 起动转矩倍数
TstN
倍
10 起动电流倍数
I
stN
铸铝转子
mAl 2.7Q2 AB LB LB 2 ARDR 10 5 kg
Cx 4f0Lef
Kdp N P
2 10 2
s1 KU1U1 K L1 l1 式中：
KU1.K L1--槽上、下部节距漏抗系数
0 1/3
KU1 3 / 4
K L1 9 4/16
99 定子槽漏抗 100 定子谐波漏抗 101 定子端部漏抗
2
LB 转子导条长度
AB 导条截面积
DR 端环平均直径
AR 端环截面积
B 导条电阻率，见表6-1
R 端环电阻率，见表6-1
导线电阻
RB
K B kc B LB AB
Rr RB RR
Ω
cm cm2 cm mm2 Ω· mm2 Ω· mm2
Ω Ω
铜条转子
mCu 2 8.9 Q2 AB LB LB 2 ARDR 10 5 kg
3 3
bt12 bt11
cm
cm cm cm cm
h j1
D1
Di1 2
h01
h12
2 3
r1
cm
ht1
h12
r1 3
cm
Lj1
4p
D1 hj1
cm
Vt1 Q1L1K Feht1bt1
cm3
Vj1 L1KFehj1 D1 hj1
cm3
t D2
cm
2
Q2
h t 2 h r 12 b r 2 / 6
26 定/转子槽数 27 定子每极每相槽数
28 极距 29 硅钢片质量
三 、 永 磁 体 计 算
30 永磁材料牌号 31 计算剩磁密度
D1 Di1 D2 Di1 2 Di 2
L1 L2
当定转子铁心长度相等时
L ef L a 2
当定转子铁心长度不等时
Lef La 3 当 (L1 L2)/ 2 8 Lef La 4 当 (L1 L2)/ 2 14
d12 hd 2
2
%
78.14
hd1,hd2对应导线的双边绝缘厚度
0.08
y
K
p1
sin
2
y mq
槽
9
1
60°相带 1
sin q 1
Kd1
2 q sin 1
2
α1=2p2πsi/nQ1s
Ksk1
2 s
0.9598
°
20
0.9954
62 绕组因数 63 线圈平均半匝长
2sin s
1.059
1.28
0.829
Wb 0.01454
T
0.639
A 996.198538
843.645625
cm
0.015
T 1.37946561
A
33.8
10
T 1.60704876 A 414.145345
81 转子齿磁密 82 转子齿磁位差
F j1 2C1H j1L j1
Hj1据Bj1查附录2硅钢片磁化曲线
LM 径向 Am bM LM
切向 Am 2bM LM
m m 2 pb M h M L M m 10 3
m 永磁体密度
槽型图见6-33 h01
kA/m 817.25
kA/m
875
1.046
1.2566E-06
cm
0.53
cm
11
cm
19
cm2
209
kg g/cm3
3.28 7.4
cm
0.08
倍
11 绕组型式
12 额定相电压
Y 接法
V
Δ接法 UN = UNl
V
额定相电流 13
额定转速 14
额定转矩 15 16 绝缘等级 二 、 主 要 尺 寸
IN
PN *105 mU N N cos N
nN
60 f p
TN
9.549PN nN
103
A r/min N.m
17 铁芯材料
18 转子磁路结构形式
式中La为L1、L2中的较小者
Q1/Q2
q=Q1/(2mp)(60°相带)
q=Q1/(mp)(120°相带）
1
D i1 2p
mFe FeLb KFE (D1 )2 10 3
式中：△--冲剪余量
Lb--L1和L2中较大者
Fe 铁的密度 KFe 铁心叠压系数
一般可在0.92---0.95
cm cm cm cm cm
N
d2
t1 11
N t 2 d122
4
10 5
ρcu-铜的密度
kg g/cm2
18.504
9.75 8.9
p
bp 1
式中 bp-电机极靴弧长
Q2 1
p
2p Q2
2p
i p 1 4 6 1 p
0.875 0.891
69 气隙磁密波形系数 70 气隙磁通波形系数 71 气隙系数
i p 1 4 6 1 p
34 磁化方向长度 35 宽度 36 轴提向供长每度极磁通的截面 37 积
38 永磁体总质量
四 、 定 、 转 子 冲 片
39 定子槽型
Hc
1
(t
20) Br 100
1
IL 100
H
c
20
Hc20--20℃时的计算矫顽力
r
B r 20 0 H c 20 10 3
0 4 107 H / m hM bM
（半闭口槽）
Kδ2=1（闭口槽）
0
根据转子磁路结构、气隙长度、铁
芯长度、永磁体尺寸及永磁材料性
能等因素确定
bm' 0
0
b
' m
0
B
r
Am
10
4
0
B
0 104 i 1Lef
直轴磁路
Fq
2B 0
( 2
K ) 10 2
交轴磁路
Fq
2B 0
K 102
式中：δ2-永磁体沿磁化方向与永
磁体槽间的间隙
Kf
4 sin i 2
Kf
8 sin i
2i
2
Kδ=Kδ1Kδ2
Kδ1=
t14.4 0.75b01 t14.4 0.75b01 b021
72 空载漏磁系数
73 永磁体空载工作点假 定值
74 空载主磁通 75 气隙磁密 76 气隙磁位差
Kδ2=
t24.4 0.75b02 t24.4 0.75b02 b022
57 槽满率计算
h j2
Lj2
D2
4p
Di2 2
hr
Di2 hj2
br1 6
hM
Ns
Nt1 d11 Nt1Nt2-并联根数
Nt2 d12 d11d12-导线裸线直径
N NsQ1 2ma
槽面积 As=（2r1+b1）(h12-h)/2+πr12/2
h-槽楔厚度
cm
3.662
平底槽
13
h t 2 h r 12
h t2
hr
br1 / 6
圆底槽 cm 平底槽 cm 圆形槽 cm
h j2
D2
Di2 2
hr
hM
平底槽 cm
hj2
D2
Di2 2
hr
br 2 6
hM
圆底槽
cm
h j2
Lj2
D2
4p
Di2 2
hr
Di2 hj2
br1 6
hM
圆形槽
cm
1.58 30 1.484
计算Xaq时，每对极总磁位差应为
F Fq Ft1 Fj1 Ft2 Fj2
K st
Fq
0 F
Ft1 Fq
Ft 2
径向磁路结构
2 hm 102 r 0 Am
切向磁路结构