永磁直流电机电磁设计算例
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-7
% W V
℃ T T %K-1 % KA/M KA/M
A/cm T
计算极弧系数 长径比预估值 电枢直径 电枢长度 极距 气隙长度 永磁体结构型式 极弧系数 磁瓦圆心角 永磁体厚度 永磁体轴向长度 电枢计算长度
αi=0.6-0.75 λ=0.6-1.5 Da=(6.1*P'*104/α'*A'*B'δ*nN*λ)1/3 电枢直径圆整 La=λDa 电枢长度圆整 τ=PI*Da/(2p) δ αP, αP=αI θ P, hM LM, LM=La LM, LM=(1.1-1.2)La Lef,Lef=La+2δ Lef,Lef=La+△L'a(hM+δ ) △L'a=(0.45-0.5)((LM-La)/(hM+δ)) Dmi=Da+2δ Dmo=Dmi+2hM Va=pi*Da*nN/6000 Lj=(2.0-3.0)La, 取Lj=2.8La hj=σ *αi*τ*Lef*B'δ /(2*Lj*B'j) 机座厚度圆整 B'j, B'j=(1.5-1.8)T σ, σ=(1.1~1.3) Dj=Dmo+2hj θ P=α P*180
Λδ =Ф'δ /ΣF Фδ Lb bb pb Ab=Lb*bb Nb Jb=IN/(Nb*pb*Lb*bb) Lk △Ub DK, DK=(0.5-0.9)Da Vk=PI*DK*nN/6000 Tk=PI*DK/K A/cm2 cm V cm m/s cm² cm cm
六
突然起动时 瞬间堵转时 突然停转时 突然反转时 直轴电枢磁动势 交轴电枢磁动势 换向元件电枢磁动势 电枢总去磁磁动势 电大去磁时永磁体工作点 可逆退磁校核 工作特性 电枢绕组铜耗 电刷接触电阻损耗 电枢铁损耗
cm cm cm cm cm cm
(°) cm cm cm cm cm cm m/s mm cm cm T
永磁体内径 永磁体外径 电枢圆周速度 机座材料 机座长度 机座厚度 计算机座轭磁密 漏磁系数 机座外径 电枢冲片及电枢绕组计算 绕组型式 绕组并联支路对数 槽数 槽距 预计满载气隙磁通 预计导体总数 每槽导体数 每槽元件数 每元件匝数 实际每槽导体数 实际导体总数 换向片数 实际电负荷
2 2
kg kg W N/cm² W W W W % A V rpm A N.m
算例:
算例
75.00 230.00 3,900.00 0.58 0.162832122 4.5
Baidu Nhomakorabea
66.14339889 87.79666667 178.086545 1 铁氧体 40 0.395 0.3792 0.2 0 290 278.4 1.083900043 1.25664E-06 0.15 DR510-50 0.97 70 0.30336
0.7 0.63 5.264543122 5.24 OK 3.3012 3.3 OK 8.230972752 0.08 瓦片形 0.72 129.6 0.85 3.3 钕铁硼 3.96 铁氧体 3.46 钕铁硼 3.6168 铁氧体 0.340645161 5.4 7.1 10.70026458 9.24 0.259340811 0.25 OK 1.6 1.213 7.6 单叠 1 16 1.028871594 0.000632167 4333.968375 270.8730234 1 135.4365117 135 270 4320 16 76.10279111
1.255407786 65 147.94 0.835408457 21 62.08101243 2.956238687 1.659781192 36 415.6327081 11.545353 1001.137358
6.31449E-07
0.00063 0.6 0.53 1 0.318 1 1.823899371 1.4 2.5 3.2 6.534512719 0.628318531
4 -3 3 2 2
A/mm²
mm mm mm²
cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm² cm % cm Ω Ω mm mm mm mm
转子冲片内径 电枢轭高 四 电枢轭有效高 磁路计算 气隙系数 气隙磁通密度 每对极气隙磁位差
T A
电枢齿磁通密度 电枢齿磁场强度 电枢齿磁位差 电枢轭磁通密度 电枢轭磁场强度 电枢轭磁位差 电枢轭部磁路平均计算长度 定子轭磁通密度 定子轭磁场强度 定子轭磁位差 定子轭部磁路平均计算长度 外磁路总磁位差 五 负载工作点计算 气隙主磁导 磁导基值 主磁导标么值 外磁路总磁导 直轴电枢去磁磁动势 永磁体负载工作点 实际气隙磁通 换向计算 电刷尺寸, 电刷长 电刷尺寸, 电刷尺寸, 电刷面积 每杆电刷数 电刷电流密度 换向器长度 一对电刷接触压降 换向器直径 换向器圆周速度 换向器片距 换向元件电抗电动势 换向元件交轴电枢反应电动势 换向元件中合成电动势 换向区宽度 换向区宽度检查 七 最大去磁校核 不同工况时的最大瞬时电流 电刷宽 电刷对数
三
a, a=p Q t2=pi*Da/Q Ф'δ =α'*τ*Lef*B'δ *10-4 N'=60*a*E'a/(p*Ф'δ *nN) N'S=N'/Q u W'S=N'S/(2*u) 每元件匝数圆整为Ws Ns=2*u*Ws N=Q*Ns K=u*Q A=N*IN/(2*pi*a*Da)
cm Wb
0.000632167
4.726272249 3.887740076 3.000592737 289.821883
19.68521519 1.45 7.576328614 3 6.3 50 0.183254477 0.16054563 3.324760072 "×pb"是错误的 3.2 0.25 3 6.324760072 35.03630388 110.04 68.1593232 0.478418713 NO 199.5042351 4398.241515 4.726272249 9.878945211 2.047213622 12.57254155
支路电流 预计电枢电流密度 预计导线截面积 并绕根数 计算导线裸线线径 导线裸线线径 导线绝缘后线径 实际导线截面积 实际电枢电流密度 实际热负荷 槽形选择 槽口宽度 槽口高度 槽下度半径 槽上部倒角半径 槽上部高度 槽上部宽度 槽中部高度 槽下部宽度 槽下部倒角圆心距 槽高 齿宽 槽净面积 槽绝缘厚度 槽满率 线圆平均半匝长度 电枢绕组电阻
符号或算式
PN UN n IN TN=9.549*PN/nN TstN
N
单位
W V rpm A N.m
ηN =PN/(UN*IN*COSØ)*100 P'=((1+2η/100)/(3ηN/100))*PN E'a=((1+(2ηN/100))/3)*UN p t Bt20 Br =(1-(t-20)*αBr/100)*(1IL/100)*Bt20 αBr IL Hc20 Hc=(1-(t-20)*αBr/100)*(1IL/100)*Hc20 μr=Br/(μ0*Hc)/1000 μ0=4*PI*10 bk KFe A' B'δ =(0.60-0.85)Br =0.8Br
0.629770992
2.803030303
135
422.5739645
0.29 7 0.041428571 1 0.229670406 0.23 OK 0.25 漆膜厚度0.01mm 0.041547563 6.979952136 531.1938393 半梨形槽 0.27 0.115 0.2 0.1 0.1 0.695 0.723 0.4 0.495 1.138 0.249441291 0.46018799 0.023 36.66979661 10.374 1 48.13518732 58.51728654 0.786 0.8 OK 1.082 1.182 1.089 0.269372444 375.4836378 1 0.694441291 0.723
Imax=(UN-△Ub)/Ra20 Imax=(UN-△Ub)/Ra75 Imax=(Ea-△Ub)/Ra75 Imax=(UN+Ea-△Ub)/Ra75 -
八
Pcua=IN2*Ra75 pb=IN*△Ub PFe=k*p10/50(f/50)1.3*(mt2*Bt22+mj2*Bj22 ) k=2-3 p10/50, 查铁损手则 W/kg f=p*nN/60 Hz
Bt2=t2*Lef*Bδ /(bt2*La*Kfe) Ht2 (查磁化曲线图表)
4
T A/cm A T A/cm A cm T A/cm A cm
Ft2=2*ht2*Ht2 Bj2=Ф'δ*10 /(hj21*La*Kfe) Hj2 (查磁化曲线图表) Fj2=Lj2*Hj2 Lj2=PI*(Dj2+hj2)/2p Bj=σ *Ф'δ *104/(2*hj*Lj) Hj1, Hj1(查磁化曲线图表) Fj1=Lj1*Hj1 Lj1=PI*(Dj-hj)/2p ∑F=Fδ +Ft2+Fj2+Fj1
2
铁损系数
电枢齿质量 电枢轭质量 电刷对换向器的磨擦损耗 电刷单位面积压力 电刷摩擦系数 轴承磨擦和电枢对空气磨擦损耗 总机械损耗 总损耗 输入功率 效率 电流校核 实际感应电动势 满载实际转速 起动电流 起动电流倍数 起动转矩 起动转矩倍数
mt2=7.84*Kfe*La*(PI/4*(Da -(Da2*ht2)2)-Q*As)*10-3 mj2=7.84*Kfe*La*PI/4*((Da-2*ht2)2Dt22)*10-3 pKbm=2*μ*pb*Ab*pS*Vk Ps=2-6N/cm (或=200-600g/cm ) μ, μ=0.2-0.3 pBf+pWf≈0.04PN ptW=pKbm+pBf+pWf ∑P=Pcua+Pb+Pfe+PtW P1=PN+∑P η =PN/P1*100 I'N=P1/UN Ea=UN-△Ub-I'N*Ra75 n=60*α*Ea/p*Фδ *N Ist=(UN-△Ub)/Ra20 Ist/I'N Tst=p*N*Фδ *Ist/(2*PI*a) Tst/TN
Ia=IN/(2*a) j'2=5-13 A'Cua=Ia/j'2 Nt d'0=(4A'Cua/PI)1/2 d0 d ACUa=PI*Nt*d02/4 j2=Ia/ACUa △=AJ2 b02 h02 r22 r23 h2, h2=r23 d1 h22 d2 d3 ht2 bt2, 近似取平行齿 As=PI*(r22 +r23 )/2+h22(d1+2r22)+r2 3*d3-Ci(PI*r22+2*h22+d1) Ci Sf=Nt*Ns*d2/As Lav=La+Ke*Da, Ke=(1.35,p=1) Ra=ρ *N*Lav/(4*Acua*a2) Ra20(ρ a20=0.1785*10-3Ω.mm2/cm) Ra75(ρ a75=0.217*10 Ω.mm /cm) Di2, Di2=(0.15-0.25)Da 转子冲片内径圆整 hJ2=(Da-2*ht2-Di2)/2 hj21=hj2+Di2/8 Kδ , Kδ=(1.01-1.1) Bδ =Ф'δ *104/(α*τ*Lef) Fδ =1.6*Kδ *δ *Bδ *10
永磁直流电机电磁计算程序和算例:
手工输入 公式计算，不可改． 关键判定， 提示说明． 数据引用
序号 名称
一 额定数据 1 额定功率 2 额定电压 额定转速 额定电流 额定转矩 起动转矩倍数 二 主要尺寸及永磁体尺寸选择 额定效率 计算功率 感应电势 极对数 永磁材料类型 预计永磁体工作温度 永磁体剩磁密度 工作时永磁体剩磁密度 剩磁温度系数 剩磁温度不可逆损失率 永磁体计算矫顽力 工作时永磁体计算矫顽力 永磁体相对回复磁导率 真空磁导率 工作温度下退磁曲线的拐点 电枢铁心材料 铁芯叠加系数 电负荷预估值 气隙磁密预估值
% W V
℃ T T %K-1 % KA/M KA/M
A/cm T
计算极弧系数 长径比预估值 电枢直径 电枢长度 极距 气隙长度 永磁体结构型式 极弧系数 磁瓦圆心角 永磁体厚度 永磁体轴向长度 电枢计算长度
αi=0.6-0.75 λ=0.6-1.5 Da=(6.1*P'*104/α'*A'*B'δ*nN*λ)1/3 电枢直径圆整 La=λDa 电枢长度圆整 τ=PI*Da/(2p) δ αP, αP=αI θ P, hM LM, LM=La LM, LM=(1.1-1.2)La Lef,Lef=La+2δ Lef,Lef=La+△L'a(hM+δ ) △L'a=(0.45-0.5)((LM-La)/(hM+δ)) Dmi=Da+2δ Dmo=Dmi+2hM Va=pi*Da*nN/6000 Lj=(2.0-3.0)La, 取Lj=2.8La hj=σ *αi*τ*Lef*B'δ /(2*Lj*B'j) 机座厚度圆整 B'j, B'j=(1.5-1.8)T σ, σ=(1.1~1.3) Dj=Dmo+2hj θ P=α P*180
Λδ =Ф'δ /ΣF Фδ Lb bb pb Ab=Lb*bb Nb Jb=IN/(Nb*pb*Lb*bb) Lk △Ub DK, DK=(0.5-0.9)Da Vk=PI*DK*nN/6000 Tk=PI*DK/K A/cm2 cm V cm m/s cm² cm cm
六
突然起动时 瞬间堵转时 突然停转时 突然反转时 直轴电枢磁动势 交轴电枢磁动势 换向元件电枢磁动势 电枢总去磁磁动势 电大去磁时永磁体工作点 可逆退磁校核 工作特性 电枢绕组铜耗 电刷接触电阻损耗 电枢铁损耗
cm cm cm cm cm cm
(°) cm cm cm cm cm cm m/s mm cm cm T
永磁体内径 永磁体外径 电枢圆周速度 机座材料 机座长度 机座厚度 计算机座轭磁密 漏磁系数 机座外径 电枢冲片及电枢绕组计算 绕组型式 绕组并联支路对数 槽数 槽距 预计满载气隙磁通 预计导体总数 每槽导体数 每槽元件数 每元件匝数 实际每槽导体数 实际导体总数 换向片数 实际电负荷
2 2
kg kg W N/cm² W W W W % A V rpm A N.m
算例:
算例
75.00 230.00 3,900.00 0.58 0.162832122 4.5
Baidu Nhomakorabea
66.14339889 87.79666667 178.086545 1 铁氧体 40 0.395 0.3792 0.2 0 290 278.4 1.083900043 1.25664E-06 0.15 DR510-50 0.97 70 0.30336
0.7 0.63 5.264543122 5.24 OK 3.3012 3.3 OK 8.230972752 0.08 瓦片形 0.72 129.6 0.85 3.3 钕铁硼 3.96 铁氧体 3.46 钕铁硼 3.6168 铁氧体 0.340645161 5.4 7.1 10.70026458 9.24 0.259340811 0.25 OK 1.6 1.213 7.6 单叠 1 16 1.028871594 0.000632167 4333.968375 270.8730234 1 135.4365117 135 270 4320 16 76.10279111
1.255407786 65 147.94 0.835408457 21 62.08101243 2.956238687 1.659781192 36 415.6327081 11.545353 1001.137358
6.31449E-07
0.00063 0.6 0.53 1 0.318 1 1.823899371 1.4 2.5 3.2 6.534512719 0.628318531
4 -3 3 2 2
A/mm²
mm mm mm²
cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm² cm % cm Ω Ω mm mm mm mm
转子冲片内径 电枢轭高 四 电枢轭有效高 磁路计算 气隙系数 气隙磁通密度 每对极气隙磁位差
T A
电枢齿磁通密度 电枢齿磁场强度 电枢齿磁位差 电枢轭磁通密度 电枢轭磁场强度 电枢轭磁位差 电枢轭部磁路平均计算长度 定子轭磁通密度 定子轭磁场强度 定子轭磁位差 定子轭部磁路平均计算长度 外磁路总磁位差 五 负载工作点计算 气隙主磁导 磁导基值 主磁导标么值 外磁路总磁导 直轴电枢去磁磁动势 永磁体负载工作点 实际气隙磁通 换向计算 电刷尺寸, 电刷长 电刷尺寸, 电刷尺寸, 电刷面积 每杆电刷数 电刷电流密度 换向器长度 一对电刷接触压降 换向器直径 换向器圆周速度 换向器片距 换向元件电抗电动势 换向元件交轴电枢反应电动势 换向元件中合成电动势 换向区宽度 换向区宽度检查 七 最大去磁校核 不同工况时的最大瞬时电流 电刷宽 电刷对数
三
a, a=p Q t2=pi*Da/Q Ф'δ =α'*τ*Lef*B'δ *10-4 N'=60*a*E'a/(p*Ф'δ *nN) N'S=N'/Q u W'S=N'S/(2*u) 每元件匝数圆整为Ws Ns=2*u*Ws N=Q*Ns K=u*Q A=N*IN/(2*pi*a*Da)
cm Wb
0.000632167
4.726272249 3.887740076 3.000592737 289.821883
19.68521519 1.45 7.576328614 3 6.3 50 0.183254477 0.16054563 3.324760072 "×pb"是错误的 3.2 0.25 3 6.324760072 35.03630388 110.04 68.1593232 0.478418713 NO 199.5042351 4398.241515 4.726272249 9.878945211 2.047213622 12.57254155
支路电流 预计电枢电流密度 预计导线截面积 并绕根数 计算导线裸线线径 导线裸线线径 导线绝缘后线径 实际导线截面积 实际电枢电流密度 实际热负荷 槽形选择 槽口宽度 槽口高度 槽下度半径 槽上部倒角半径 槽上部高度 槽上部宽度 槽中部高度 槽下部宽度 槽下部倒角圆心距 槽高 齿宽 槽净面积 槽绝缘厚度 槽满率 线圆平均半匝长度 电枢绕组电阻
符号或算式
PN UN n IN TN=9.549*PN/nN TstN
N
单位
W V rpm A N.m
ηN =PN/(UN*IN*COSØ)*100 P'=((1+2η/100)/(3ηN/100))*PN E'a=((1+(2ηN/100))/3)*UN p t Bt20 Br =(1-(t-20)*αBr/100)*(1IL/100)*Bt20 αBr IL Hc20 Hc=(1-(t-20)*αBr/100)*(1IL/100)*Hc20 μr=Br/(μ0*Hc)/1000 μ0=4*PI*10 bk KFe A' B'δ =(0.60-0.85)Br =0.8Br
0.629770992
2.803030303
135
422.5739645
0.29 7 0.041428571 1 0.229670406 0.23 OK 0.25 漆膜厚度0.01mm 0.041547563 6.979952136 531.1938393 半梨形槽 0.27 0.115 0.2 0.1 0.1 0.695 0.723 0.4 0.495 1.138 0.249441291 0.46018799 0.023 36.66979661 10.374 1 48.13518732 58.51728654 0.786 0.8 OK 1.082 1.182 1.089 0.269372444 375.4836378 1 0.694441291 0.723
Imax=(UN-△Ub)/Ra20 Imax=(UN-△Ub)/Ra75 Imax=(Ea-△Ub)/Ra75 Imax=(UN+Ea-△Ub)/Ra75 -
八
Pcua=IN2*Ra75 pb=IN*△Ub PFe=k*p10/50(f/50)1.3*(mt2*Bt22+mj2*Bj22 ) k=2-3 p10/50, 查铁损手则 W/kg f=p*nN/60 Hz
Bt2=t2*Lef*Bδ /(bt2*La*Kfe) Ht2 (查磁化曲线图表)
4
T A/cm A T A/cm A cm T A/cm A cm
Ft2=2*ht2*Ht2 Bj2=Ф'δ*10 /(hj21*La*Kfe) Hj2 (查磁化曲线图表) Fj2=Lj2*Hj2 Lj2=PI*(Dj2+hj2)/2p Bj=σ *Ф'δ *104/(2*hj*Lj) Hj1, Hj1(查磁化曲线图表) Fj1=Lj1*Hj1 Lj1=PI*(Dj-hj)/2p ∑F=Fδ +Ft2+Fj2+Fj1
2
铁损系数
电枢齿质量 电枢轭质量 电刷对换向器的磨擦损耗 电刷单位面积压力 电刷摩擦系数 轴承磨擦和电枢对空气磨擦损耗 总机械损耗 总损耗 输入功率 效率 电流校核 实际感应电动势 满载实际转速 起动电流 起动电流倍数 起动转矩 起动转矩倍数
mt2=7.84*Kfe*La*(PI/4*(Da -(Da2*ht2)2)-Q*As)*10-3 mj2=7.84*Kfe*La*PI/4*((Da-2*ht2)2Dt22)*10-3 pKbm=2*μ*pb*Ab*pS*Vk Ps=2-6N/cm (或=200-600g/cm ) μ, μ=0.2-0.3 pBf+pWf≈0.04PN ptW=pKbm+pBf+pWf ∑P=Pcua+Pb+Pfe+PtW P1=PN+∑P η =PN/P1*100 I'N=P1/UN Ea=UN-△Ub-I'N*Ra75 n=60*α*Ea/p*Фδ *N Ist=(UN-△Ub)/Ra20 Ist/I'N Tst=p*N*Фδ *Ist/(2*PI*a) Tst/TN
Ia=IN/(2*a) j'2=5-13 A'Cua=Ia/j'2 Nt d'0=(4A'Cua/PI)1/2 d0 d ACUa=PI*Nt*d02/4 j2=Ia/ACUa △=AJ2 b02 h02 r22 r23 h2, h2=r23 d1 h22 d2 d3 ht2 bt2, 近似取平行齿 As=PI*(r22 +r23 )/2+h22(d1+2r22)+r2 3*d3-Ci(PI*r22+2*h22+d1) Ci Sf=Nt*Ns*d2/As Lav=La+Ke*Da, Ke=(1.35,p=1) Ra=ρ *N*Lav/(4*Acua*a2) Ra20(ρ a20=0.1785*10-3Ω.mm2/cm) Ra75(ρ a75=0.217*10 Ω.mm /cm) Di2, Di2=(0.15-0.25)Da 转子冲片内径圆整 hJ2=(Da-2*ht2-Di2)/2 hj21=hj2+Di2/8 Kδ , Kδ=(1.01-1.1) Bδ =Ф'δ *104/(α*τ*Lef) Fδ =1.6*Kδ *δ *Bδ *10
永磁直流电机电磁计算程序和算例:
手工输入 公式计算，不可改． 关键判定， 提示说明． 数据引用
序号 名称
一 额定数据 1 额定功率 2 额定电压 额定转速 额定电流 额定转矩 起动转矩倍数 二 主要尺寸及永磁体尺寸选择 额定效率 计算功率 感应电势 极对数 永磁材料类型 预计永磁体工作温度 永磁体剩磁密度 工作时永磁体剩磁密度 剩磁温度系数 剩磁温度不可逆损失率 永磁体计算矫顽力 工作时永磁体计算矫顽力 永磁体相对回复磁导率 真空磁导率 工作温度下退磁曲线的拐点 电枢铁心材料 铁芯叠加系数 电负荷预估值 气隙磁密预估值