无刷直流永磁电动机设计流程和实例

无刷直流永磁电动机设计实例

.主要技术指标

1. 额定功率：P N=30W

2. 额定电压：U N =48V，直流

3. 额定电流：l N：：：1A

3. 额定转速：n N =10000r/min

4. 工作状态：短期运行

5. 设计方式：按方波设计

6. 外形尺寸：0.036 0.065m

•主要尺寸的确定

1. 预取效率—-0.63、

2. 计算功率p

直流电动机P' - =0.85 30-40.48W ,按陈世坤书

n N 0.63

长期运行P u丄丄P N

3叩

短期运行P -・丄P N

4们

3. 预取线负荷A =11000A/m

4•预取气隙磁感应强度B§=0.55T

5. 预取计算极弧系数:-=0.8

6. 预取长径比（L/D）入’=2

7 •计算电枢内径

根据计算电枢内径取电枢内径值 。衬=1.4 10 ° m 8. 气隙长度：=0.7 10 "m 9. 电枢外径 D j =2.95 10，m 10. 极对数p=1

11. 计算电枢铁芯长 L 、，D i1=2 1.4 10^ =2.8 10^m

根据计算电枢铁芯长取电枢铁芯长 L= 2.8 10^m 2

■ Di1

3.14 1.4 10

T = ---------------------------------- =

2p

2

13.输入永磁体轴向长Lm =L =2.8 10，m

•定子结构

1. 齿数 Z=6

2. 齿距 3

"「

4 10

J .733 10%

3. 槽形选择

梯形口扇形槽, 见下

图。 4. 预估齿宽：b t =

d 』

733

汩 °.

55

7294 10讣,B t 可由 1.43 0.96

BZ 5. 设计者经验得 1.43T , b t 由工艺取 0.295 10'm 预估轭高：h j1

礙 22 0.8 O.

55

= O .323 10，m

2IB j1K Fe

2K Fe B j1

2 0.96 1.56

B j1可由设计者经验得1.53T , h j1由工艺取0.325 10'm

根据齿宽和轭高作出下图，得到具体槽形尺寸

6.1P 「

6.1 40.48

‘■： •工 i A s B/ n N

3

10.8 11000 0.55 2 10000 = 1.37 10-m

12.极距

__2

= 2.2 10 m

3

槽形尺寸

定子冲片图如图所示“其中:

定子冲片图

槽口宽*o；=0+2X10-2m

槽口高0. 05 X 10

槽肩高A K I-0, 05X10-2m 槽高A T = 0< 45X10_?m

齿宽6t = 0t 295X 10 2m 电枢辄高如=0. 325 X

10~2m

6. 气隙系数K 空如匚=1.135

t(56 +t bi^b oi

7 •电枢铁心轭部沿磁路计算长度

兀Qi+2ht+hjj % 「/

L ii (1 -) h ji= 2.064 10 m

p

8 . 槽面积S = 0.272 IO’m2

电枢铁芯材料确定(从数据库中读取)

电枢冲片材料DW540-50

电枢冲片叠片系数K Fei =0.96

电枢冲片材料密度讣=7.75 i03/m3

电枢冲片比损耗P s (10/50) =2.16W/kg

四. 转子结构

1. 转子结构类型：瓦片磁钢径向冲磁

瓦片永磁体径向充磁结 构，一如图所示。由于电机 转速较高，并工作在严重的振 动、冲击、高低温和有腐蚀的环 境中，故永磁体外套 1C4

8Ni9Ti 不锈钢不导磁紧 圈，其厚度(X 3mm 已含在计 算气隙8=0* 7mm 内，即电机 实际工作气隙为6 4mm 0

2. 永磁体外径 D m 二 -2： =1.26 10 ° m

3. 永磁体内径 D mi 二 D m -2H m =0.86 10，m

4. 永磁体极弧系数：\=0.8

5. 紧圈外经D=1.32 10，m

6. 永磁材料磁化方向截面积

7. 永磁材料的选取

永磁体材料：钕铁硼 剩磁 B r : 1.1T 矫顽力 H c : 796 kA/m 永磁体材料密度;?m :7.4g/cm

S m =

m L

m …Dm

2p

0.8 2.8 10’ 3.14 1.26 10’

2

= 4.43 10*m 2

转子结构国

i

-- ----------------------

8. B r 对应的磁通 r = B r S m =4.87676 10~Wb

D - D

9. H e 对应的磁势 F c=2H c （- 巴）=3200A

2

10. 转子轭材料选择

由于转子较细，故转轴、磁轭为一体，选用 10号钢 11. 转子磁轭等效宽度

2 2

D 「D i2」

5 6 7 8 96

10

-。

2 10

=033 10务

2 2

12 .转子磁轭沿磁路方向长度［瓦片］

(

D e2

D

i2

)

mi 2

L j2 二 b j2

(1

) = 0.83 10 m 4p

2

五、磁路计算

1. 漏磁系数厂-1.2

2. 气隙磁通 G 二 B 、； j L ^4.926B

①呈

4 926B-

4. 空载电枢轭磁密 B j1

-------------

2.819B

2h j1K Fe L 2汉 0..325汉 0.96汉 2.8

°

5 空载转子轭磁密B j2

1.2 4.926B

3.198B.

j

2b j2L

2汉0.33沃2.8 °

6 气隙磁势

F 、. =16K 、.B 、. 106 = 1.6 0.07 10° 1.135 B- 106 = 0.127B 、. 104A

7 定子齿磁势 F t =2H t h t = 2 0.45 10 ^H t =0.9H t 10,A

8 定子轭部磁势 F j_, =Hj 丄=2.064H j 10^A 9 转子轭部磁势 F j2 二 H j2L j2 =0.83H j2 10^ A 10 总磁势 v F 二 F- F t F j1 - F j2 11. 总磁通：：」m =；「：l. =1.2 4.926B 、10 4Wb

b j2

D e2 - D i2

2

3.空载电枢齿磁密 B t

B t B 0.733 10, bg 一 0.295 10，0.96

二 2.588B