无刷直流永磁电动机设计流程和实例
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无刷直流永磁电动机设计实例
一. 主要技术指标
1. 额定功率:W 30P N =
2. 额定电压:V U N 48=,直流
3. 额定电流:A I N 1<
3. 额定转速:m in /10000r n N =
4. 工作状态:短期运行
5. 设计方式:按方波设计
6. 外形尺寸:m 065.0036.0⨯φ
二. 主要尺寸的确定 1. 预取效率63.0='η、 2. 计算功率i P '
直流电动机 W P K P N
N
m i 48.4063
.030
85.0'=⨯=
=
η,按陈世坤书。 长期运行 N i P P ⨯''
+=
'ηη321 短期运行 N i P P ⨯''
+=
'η
η431 3. 预取线负荷m A A s /11000'= 4. 预取气隙磁感应强度T B 55.0'=δ 5. 预取计算极弧系数8.0=i α 6. 预取长径比(L/D )λ′=2
7.计算电枢内径
m n B A P D N s i i i 233
11037.110000
255.0110008.048
.401.61.6-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=''''='λαδ 根据计算电枢内径取电枢内径值m D i 21104.1-⨯= 8. 气隙长度m 3107.0-⨯=δ 9. 电枢外径m D 211095.2-⨯= 10. 极对数p=1
11. 计算电枢铁芯长 m D L i 221108.2104.12--⨯=⨯⨯='='λ
根据计算电枢铁芯长取电枢铁芯长L= m 2108.2-⨯
12. 极距 m p D i 22
1
102.22
104.114.32--⨯=⨯⨯==πτ 13. 输入永磁体轴向长m L L m 2108.2-⨯==
三.定子结构 1. 齿数 Z=6 2. 齿距 m z D t i 22
1
10733.06
104.114.3--⨯=⨯⨯==π
3.
槽形选择
梯形口扇形槽,见下图。
4.
预估齿宽: m K B tB b Fe t t 2210294.096
.043.155
.010733.0--⨯=⨯⨯⨯==δ ,t B 可由
设计者经验得1.43T ,t b 由工艺取m 210295.0-⨯
5.
预估轭高: m B K B a K lB h j Fe i Fe j j 211110323.056
.196.0255
.08.02.222-⨯=⨯⨯⨯⨯=≈Φ=
δδτ
1j B 可由设计者经验得1.53T ,1j h 由工艺取m 210325.0-⨯
根据齿宽和轭高作出下图,得到具体槽形尺寸
6. 气隙系数 135.1)5()5(2
01
0101=-++=
b b t b t K δδδ
7.电枢铁心轭部沿磁路计算长度
m h p
h h D L j i
j t i i 2111110064.2)2
1(2)
2(-⨯=+-
⨯++=
απ
8.槽面积2410272.0m S -⨯=
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96.01=Fe K 电枢冲片材料密度331/1075.7m j ⨯=ρ 电枢冲片比损耗kg W p s /16.2)50/10(=
四.转子结构
1. 转子结构类型:瓦片磁钢径向冲磁
2. 永磁体外径m D D i m 211026.12-⨯=-=δ
3. 永磁体内径m H D D m m mi 21086.02-⨯=-=
4. 永磁体极弧系数8.0=m α
5. 紧圈外经D 2=m 21032.1-⨯
6. 永磁材料磁化方向截面积
24221043.42
1026.114.3108.28.02m p D L S m
m m m ---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==
πα
7. 永磁材料的选取
永磁体材料:钕铁硼 剩磁r B :1.1T 矫顽力c H :796 kA/m 永磁体材料密度m ρ:7.4g/cm 3
8. r B 对应的磁通Wb S B m r r 41087676.4-⨯=⋅=φ 9.c H 对应的磁势A D D H F mi
m c c 3200)2
(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 m D D D D b i mi i e j 2222222
1033.02
102.01086.022---⨯=⨯-⨯=-=-=
12.转子磁轭沿磁路方向长度[瓦片]
m p
D D b L mi
i e j j 222221083.0)2
1(4)
(-⨯=-
++
=απ
五、磁路计算
1. 漏磁系数
2.1=σ
2. 气隙磁通δδδταB L B i 926.4==Φ
3.空载电枢齿磁密δδδB B K b t B B Fe t t 588.296.010295.010733.02
2
=⨯⨯⨯⨯==-- 4. 空载电枢轭磁密δδ
δB B L K h B Fe j j 819.28.296.0325..02926.4211=⨯⨯⨯=Φ=
5. 空载转子轭磁密δδ
δσB B L b B j j 198.38
.233.02926.42.1222=⨯⨯⨯=Φ=