变频供电永磁电机电磁力计算与分析

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永磁电动机计算公式大全(电磁计算程序)精讲

ƒ
p
1 N 1 N
%
cosφ I n T
N
A r/min N.m
N
N
B级双层
18 转子外径 19 转子内径 20 定、转子铁心长度 21 铁心计算长度铁心有效长度铁心叠压系数净铁心长 22 定子槽数 23 定子每级槽数 24 极距 25 定子槽形梨形槽
D2 Di2 l1=l2 la=l1 leff Kfe lFe Q1 Qp1 τ p
26.65 6.3 12.19
根据I1q查表10-1得 1.38E+01 4.44E+00 0.448328451 0.801493714 0.893868894 3.25E+00 6.34E+00 0.999959394 2.72E+01 -5.17E-01 7.124891206 0.010084516 196.0756768 0.818432713 1.745334746 1.084150606 261.3172646
4.69E-01 6.28E-01 0.0205 1.65E-01 5.31E-01 1.63E+00 0.812981515 0.325192606 0.4 6.558622511 193.4528014 1.231451467 158.2920937 0.011846361 0.858709257 0.009949617 8.19E+00
12
cm A
Fδ Fδ q h1t1 bt1 Bt10 Ft1 Ht10 h1j1 l1j1 Bj10 Fj1 C1 Hj10 Kt ΣF ΣF
ad
T A A/cm cm cm T cm
A/cm
A A H H
aq

永磁同步电动机径向电磁力的分析研究

永磁同步电动机径向电磁力的分析研究永磁同步电动机是一种新型的高效能电机，它具有高效率、高功率密度和高控制性能的特点。

其中，径向电磁力是永磁同步电动机的关键参数之一，对电动机的性能和运行稳定性具有重要影响。

本文将对永磁同步电动机径向电磁力的分析研究进行详细阐述。

首先，需要了解永磁同步电动机的基本工作原理。

永磁同步电动机内部由永磁体和定子绕组组成，当定子绕组通电时，会在定子绕组中产生一定的磁场。

而永磁体则产生一个恒定的磁场。

由于定子绕组中的电流和永磁体产生的磁场相互作用，会产生一个径向电磁力。

其次，对于永磁同步电动机径向电磁力的分析可以从电磁场分析和力分析两个方面入手。

在电磁场分析中，可以采用有限元分析方法对电磁场进行定量计算。

通过对永磁同步电动机的几何结构和材料特性进行建模，可以得到电场和磁场的分布规律。

同时，可以通过控制理论和传感器来监测和调节电机内部的电流和磁场强度，以实现电磁力的精确控制。

在力分析中，可以通过受力平衡方程来描述电机内部的径向电磁力。

受力平衡方程可以分为动平衡和静平衡两种情况。

在动平衡中，当电机运行时，电磁力会与转子惯性力、负载转矩等力平衡，以保证电机的平稳运行。

而在静平衡中，电磁力会与轴向磁力、轴向力矩等力平衡，在不运行时保持电机的稳定状态。

最后，针对永磁同步电动机径向电磁力的分析研究，还可以从电机设计和控制策略两个方面进行优化。

在电机设计方面，可以通过改变永磁体的形状和材料、调整定子绕组的参数等方法来改善电磁力的性能。

在控制策略方面，可以通过调整定子绕组的电流和频率、优化电机控制算法等方法来实现电磁力的精确调节。

总之，永磁同步电动机径向电磁力的分析研究是电机领域中的重要研究内容。

通过对电磁场分析和力分析的深入研究，可以优化电机的设计和控制策略，提高电机的性能和运行稳定性。

希望本文能够对永磁同步电动机径向电磁力的研究提供一定的指导和参考。

永磁电机磁路计算资料课件

总结词详细描述公式推导实例计算
特殊模型、专门计算
介绍永磁无刷直流电机的磁路模型，由于其特殊的结构和运行原理，需要采用特定的方法和公式进行计算。
推导永磁无刷直流电机的磁路方程，着重解析其特殊的磁场特性和控制策略。
通过具体参数值，演示如何进行永磁无刷直流电机的磁路计算，并分析其性能特点。
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CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
永磁电机磁路计算资料课件
目录
CONTENTS
• 永磁电机概述 • 永磁电机磁路计算基础 • 永磁电机磁路计算方法 • 永磁电机磁路计算实例 • 永磁电机磁路计算软件介绍
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
FEMM
JMAG
Opera
选择建议
功能强大，适用于各种电机类型，但价格较高。
开源免费，适用于二维分析，但对于复杂的三维模型可能不够精确。
适用于三维分析，但价格较高。
多物理场耦合分析功能强大，但价格较高且操作较为复杂。
根据实际需求选择合适的软件，如需进行多物理场耦合分析可选择 Opera或JMAG；如仅需进行磁路计算可选择 MagNet或FEMM。同时考虑软件的学习曲线和价格等因素。
软件操作流程与实例演示
网格划分
对电机进行网格划分，以便进行数值计算。
边界条件与激励设置
根据实际情况设置边界条件和电流、电压等激励源。
求解设置
选择合适的求解器并进行求解设置。
后处理与结果分析
查看计算结果，如磁通密度分布、磁力线分布、涡流分布等

永磁电机电磁计算

永磁电机电磁计算传统的电机学和电机设计中，习惯地把电机的分析和计算归结为电路和磁路的计算问题。

实际上，电路和磁路中的各个参数是由电机电磁场的场量得来，由于数值计算和仿真技术的不断发展，我们可以直接使用有限元对电机的电磁场进行分析和计算。

本文将应用ANSYS软件，对大型永磁电机的电磁场进行分析和计算。

这里只研究平行平面场问题，即二维电磁场，因而只有一个自由度即矢量磁势Az。

电机的对称周期取一对磁极范围。

考虑漏磁的影响，把转轴和机座作为模型的内外边界。

定义电机材料特性首先，定义硅钢片的材料属性与磁化曲线，如图1：永磁体的材料特性需要说明的是，永磁体的退磁曲线是指剩磁密度Br与矫顽力Hcb的曲线，以下简称BH曲线。

退磁曲线通常在第二象限，但ANSYS 程序中需按第一象限输入。

此外还需要知道永磁体的工作温度，即电机内部温度分布，Br的可逆温度系数，Hcb的可逆温度系数。

参数化建模参数化建模具有很多优点，各个变量物理意义明确，便于查找和修改。

而且可以通过对话框快速对电机尺寸参数进行调整，缩短调试程序和优化设计的时间。

这里采用ANSYS内部的对话框进行交互，可以方便其他设计人员对程序的调试，提高程序的通用性，如图2：有限元模型的建立和边界条件定、转子应分别建模，这样两部分模型不会相互干扰。

定、转子之间的气隙，可定义两层或更多层，再经过径向拼接得到整个求解区域。

分网时应注意疏密结合，气隙部分网格要足够稠密，而且沿径向应均匀分网。

其它部分网格可稀疏些。

模型尽量使用四边形网格，并保证节点连续。

这里只研究电机转速恒定情况，用有限元法进行电机的电磁场分析，要模拟电机定、转子之间的相对运动。

这里使用运动边界法，即假设定子模型静止不动，让转子部分旋转，和真实情况一样。

具体如下：气隙模型中有一条定、转子网格重合的公共运动边界，分别为定、转子的运动边界上的节点编号，并且保证相邻节点径向间距相等，这样能保证转子旋转后运动边界上的节点重合，压缩重合的关键点（KP）、节点（node），保持网格的连续性。

永磁同步伺服电机电磁计算流程

0

bm0
bm0 hm0
1.134
0 (bm0 hm0 )Br Am 104 4.7 104 Wb
0

'
0
100 0.83%1%
满足要求
0
B 0
0 i Lef
104
0.455T
77.空载定子齿磁密 78.空载定子轭磁密
查表得 66.磁性衬套平均磁密
磁性衬套平均计算长度 67.磁性衬套磁位差 68.总磁位差 69.主磁导
H j 2.9A/cm
Bh
10000( 0 1)0 2hh L1
1.898T
Lh 2(Di2 hh ) 2.107cm
Fh Hh Lh 8.007A Hh 3 . 8A/cm F F Ft Fj Fh 1.568103A
ht hs1 hs2 0.33cm
Ht

6.12 A cm
64.定子轭磁密
Bj

' 0 2L1KFehj
0.863T
65.定子轭磁位差长度矫核系数
Fj 2Cj H j Lj 6.307A C j 0.65
磁路长度
Lj

(D1 hj ) 4p
1.673cm
cos p 2
0.507
2
89.交轴同步电抗
X aq

2Fa KaqE0 IN F
1
1 bM
6 . 1 97 13Ω0
2r K
Xq X1 Xaq 0.024Ω
X
q

XqIN UN
0.152

永磁同步电动机径向电磁力的分析

ｓｌｏｔｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｎｔｈｅａｉｒ－ｇａｐｈａｒｍｏｎｉｃｍａｇｎｅｔｉｃｉｆｅｌｄｏｆＰＭＳＭｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｈｓｓｈｏｗｓｔｈａｔ
ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃｌａｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅｏｆｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．
பைடு நூலகம்
动机的径向电磁力，同时分析了不同极弧系数和磁钢偏心距对磁场正弦畸变率的影响。分析和计算结果表明：相
比分数槽电机，采用整数槽可以有效减小电机的径向电磁力，为降低永磁同步电动机振动与噪声提供了理论依据。关键词：永磁同步电动机；径向力波；振动；噪声
ａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔｏｆｎｏｌｏａｄ—ｆｉｅｌｄａｎｄｒａｔｅｄ

永磁电机磁路计算资料课件

案例三：某特殊应用场景下的永磁电机设计
应用场景
某款精密数控机床需要使用永磁电机作为驱动源，要求电机具有高精度、高稳定性、长寿命等性能特点。
设计挑战
由于该应用场景对电机性能要求极高，因此需要针对以下方面进行优化设计
转矩波动
为了提高加工精度，需要降低电机的转矩波动。
案例三：某特殊应用场景下的永磁电机设计
磁动势平衡方程
表示磁动势与磁通之间的关系，其公式为 N1I1+N2I2+N3I3=F0。
磁路欧姆定律
表示磁阻与磁通之间的关系，其公式为 V=dΦ/dL×Rm。
03
永磁电机的设计流程
明确设计要求与目标
明确电机的设计要求
在设计永磁电机前，需要明确电机的设计要求，包括电机的功率、转速、尺寸限制等。
确定设计目标
根据设计要求，确定电机的设计目标，包括电机的性能指标、成本、重量等。
选择合适的永磁材料
了解各种永磁材料的特点
常见的永磁材料包括钕铁硼、钐钴、铝镍钴等，每种材料都有不同的磁性能和成本。
根据设计要求选择合适的材料
根据电机的设计要求和目标，选择适合的永磁材料。
设计电机的基本结构
确定电机的基本结构
案例一：某型号的永磁电机设计流程与结果
设计电机结构
计算磁路性能
确定电机的结构形式、气隙长度、磁路长度等结构参数。
利用电磁场理论，计算电机的磁路性能，如磁通密度、磁阻、漏磁等。
优化设计
设计结果
根据计算结果，对电机结构进行优化，以提高电机性能。
经过以上流程，设计的某型号永磁电机成功实现了高效、节能的目标，并在实际应用中取得了良好的效果。
VS

永磁直流电机电磁设计算例

永磁直流电机电磁设计算例首先，我们需要确定设计要求和工作条件。

假设设计要求如下：-输出功率：10kW- 额定转速：3000 rpm-额定电压：220V-额定电流：45A-永磁材料：NdFeB- 公称气隙长度：0.5 mm接下来，我们将按照电磁设计的步骤进行计算。

第一步：确定磁路尺寸和参数。

根据设计要求和参数，我们可以计算出磁路的尺寸和参数。

以磁路长度为1.2 m为例，根据磁路长度和气隙长度，可以得到铁心尺寸为1.2 m - 0.5 mm = 1.1995 m。

铁心截面积可以按照功率因数为0.9进行计算，即铁心截面积为：第二步：气隙设计。

气隙长度的设计需要考虑铁心饱和程度和磁通的分布。

一般情况下，气隙长度的选择可以按照公式δ=0.25*(0.0015+0.005*B_r)进行计算，其中δ为气隙长度（m），B_r为永磁体的剩余磁感应强度（T）。

假设永磁体的剩余磁感应强度为1.15T，则气隙长度为：δ=0.25*(0.0015+0.005*1.15)=0.0023m。

第三步：磁通计算。

根据设计要求和参数，我们可以计算出磁通的大小。

磁通的计算可以按照公式Φ=(A*B_g)/(K*1000)进行，其中Φ为磁通（Wb），A为铁心截面积（m^2），B_g为气隙磁感应强度（T）。

假设气隙磁感应强度为0.78T，则磁通为：第四步：磁场分析。

接下来，我们需要进行磁场分析，确定永磁体的形状和尺寸。

根据设计要求和参数，可以计算出永磁体的尺寸和相关参数。

以永磁体的长度为0.1m为例，根据磁通和永磁体长度，可以得到永磁体截面积为：第五步：定子绕组计算。

根据设计要求和参数，我们可以计算出定子绕组的尺寸和参数。

以定子的槽数为36槽，每槽两匝为例，根据公式可以计算得到定子槽的宽度为：b=(A_m*K)/(n_s*h_s)=(0.0125*1)/(36*0.025)=0.0111m。

至此，根据设计要求和参数，我们完成了永磁直流电机的电磁设计。

调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析

调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析电磁设计是指针对给定的电机参数要求，确定合理的线圈结构、磁场分布和磁路特性等方面的技术设计过程。

其目标是在满足规定的机械特性、电磁特性和工艺要求的前提下，使电机具有最佳的效率、功率因数和转矩密度等性能。

首先，需要确定合适的线圈结构。

根据电机的功率、转速和负载要求等参数，选择合适的线圈类型、匝数和截面形状等。

其中，多层绕组结构可以提高电机的功率密度，而单层绕组更易于制造，降低了制造成本。

其次，需要进行磁场分析。

通过计算机仿真软件或有限元方法，建立电机的磁场模型，分析电机各部分的磁场分布和特性。

磁场分析主要包括磁感应强度、磁通分布、磁势能、磁压力等参数。

通过优化磁场分布，可以提高电机的转矩密度和效率。

磁场分析的过程中，还需要进行磁路设计。

磁路设计包括永磁体的选型和磁路结构的设计。

永磁体的选型要考虑其磁化特性、矫顽力和温度稳定性等因素，以满足电机对磁场的高稳定性和大转矩要求。

磁路结构的设计要优化磁路的传导能力和磁阻损耗，以减小电机的铜损和磁铁损耗，提高电机的效率。

另外，还需要考虑绕组的热设计。

在电磁设计和磁场分析的基础上，进行绕组的热分析和散热设计。

通过合理的冷却措施和散热结构的设计，避免电机过热，保证电机的可靠运行。

同时，绕组的电磁阻抗特性和电磁噪声也是电磁设计和磁场分析的重要考虑因素。

通过优化线圈结构和绕组的布局方式，可以减小电机的电磁阻抗和电磁噪声，提高电机的工作效果和可靠性。

总之，调速永磁同步电动机的电磁设计和磁场分析是确保电机性能的重要环节。

通过合理的线圈结构、磁场分布和磁路特性等技术设计，可以提高电机的效率、功率因数和转矩密度等性能指标，满足电机在不同应用领域的要求。

同时，绕组的热设计、电磁阻抗特性和电磁噪声等问题也需要合理考虑，以确保电机的可靠工作。

永磁电动机计算公式大全精讲

永磁电动机计算公式大全精讲
1.电磁计算公式
a.磁通计算公式
磁通（Φ）是永磁电动机中一个重要的参数，可以根据磁感应强度（B）和磁路面积（A）进行计算，计算公式为：
Φ=B*A
b.磁动势计算公式
磁动势（F）是永磁电动机中另一个重要的参数，可以根据磁通（Φ）和磁路长度（l）进行计算，计算公式为：
F=Φ*l
c.磁感应强度计算公式
磁感应强度（B）是永磁电动机中磁场的一个参数，可以根据磁动势（F）和磁路长度（l）进行计算，计算公式为：
B=F/l
d.磁场强度计算公式
磁场强度（H）是永磁电动机中另一个磁场参数，可以根据磁动势（F）和磁路截面积（S）进行计算，计算公式为：
H=F/S
e.磁阻计算公式
磁阻（Rm）是永磁电动机中磁路的一个参数，可以根据磁动势（F）和磁通（Φ）进行计算，计算公式为：
Rm=F/Φ
f.霍尔电流计算公式
If=Ic*Kh
2.机械计算公式
a.功率计算公式
功率（P）是用来表示电动机的输出能力的参数，可以根据电流（I）和电压（V）进行计算，计算公式为：
P=I*V
b.转速计算公式
转速（N）是永磁电动机中旋转的速度，可以根据输入电压（V）和电磁转矩系数（k.Tm）进行计算，计算公式为：
N=V/(k*Tm)
c.负载计算公式
负载（TL）是指电动机所承受的外部负荷，可以根据输出功率（P）和转速（N）进行计算，计算公式为：
TL=P/N
以上是永磁电动机的计算公式的简要介绍，涵盖了电磁计算和机械计算的关键公式。

根据具体的设计要求和参数，可以使用这些公式进行计算和分析，以便更好地理解和优化永磁电动机的性能。

考虑变频器供电谐波电流作用下的永磁电机电磁力计算与分析

大电机技术
２３
考虑变频器供电谐波电流作用下的永磁电机电磁力计算与分析
张文敏，郝清亮，谢颖，蔡凭（．１武汉船用电力推进装置研究所，武汉４０６；２哈尔滨理工大学，哈尔滨１０４）３０４．５００
［摘要］本文首先介绍了变频器供电永磁电机的工作原理，在此基础上对变频器供电时的永磁同步电
ｔｅｍｅｈｄｏｃｍｐｔｌｃｏｇｅｉｏｃｏｃｕｅｉｈ．Ｔｈｏｃｕｉｎａｎｄｂｈｔｏｓｔｏｕｅｅｅｔｍａｎｔｆｒｅｃｎｌｄｄｒｇｔｒｃｅｃｎｌｓｏｓｇｉｅｙｃｃｌｔｇａｄｅｐｒｍｅｔｇｐｏｉｅｅｔｅｒｔａｕｄｏｅｆｒｈｒｒｓａｃｎｖｂａｏｌａｕａｉｘｅｉｎｉｒｖｄｄｔｏｅｃｌｉｅｆｒｔｕｔｅｅｅｈｏｉｒｔｎｎｎｎｈｈｉｇｈｒｉｎｏｓｆｒｎｎｇｅｏｐｌｙｆｑｅｃｏｖｒｅ．ａｄｎｉｅｏｅａｅｔａｎｔｔｒｕｐｉｄｂｅｕｎｙｃｎｅｔｒｐｍｍｍｏｓｅｒＫｅｒｓｈｒｎｃｃｒｅｔｐｒａｅｔｍａｎｔｙｗｏｄ：ａｍｏｉｕｒｎ；ｅｍｎｎｇｅｔｒｒｄａｌｃｒｍａｎｔｏｃ；ｘｌｍｏｏ；ａｉｅｅｔｏｇｅｃｆｒｅｍａｗｅｌｌｉｓｅｓｅｓｒｍｏｈｄｆｅｕｎｙｃｎｅｅｒｔｓｎｏｔｏ；ｑｅｃｏｖｒｒｔｒｔ

永磁同步电动机电磁转矩的计算

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永磁同步电动机电磁转矩的计算
背景及意义
• 目前高性能永磁体广泛应用, 永磁电机也随之普遍化, 但电机磁路结构的变化多样给电机的电磁计算带来了不便, 随着有限元法的提出以及计算机性能的提高, 永磁电机电磁转矩的计算也得到了改善。电磁转矩是电机的一个重要指标,电磁转矩的准确计算也会影响一台电机的性能。
永磁同步电动机电磁转矩的计算方法
• 麦克斯韦应力张量法 • 磁通法
麦克斯韦应力张量法
• 从麦克斯韦电磁场的观点分析, 在电磁场内部也存在着应力, 一个体积内部的电磁场受到体积外部电磁场的力, 是通过边界上的应力作用的。边界面上的应力可以由应力张量求出。根据这一理论可以推导出电机电磁转矩的计算方法, 即在电机的气隙中有一闭合的曲面S, 利用麦克斯韦应力张量法通过表面积分可以求出电机总的电磁转矩。
磁通法
• 由上式可以得到电机电磁功率
Pem mE cosi Iq mE sini Id mE (Iq cosi Id sini )
相应的(Iq
cosi
Id
sini )
式中, 永磁同步电动机的机械角速度。
磁通法
• 由此可见磁通法的关键是求出气隙合成电动势, 这里先进行电机的二维负载场的有限元分析,得到气隙矢量磁位A, 但此时的磁位是含有谐波的合成气隙磁位, 要通过对一个周期的磁位函数进行傅立叶分解得到基波后, 根据磁位与磁通的关系可得
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2Lef a12 b12
i arctan(a1 / b1)
式中, a1 傅立叶分解正弦项系数, b1 余弦项系数。得到气隙合成电动势为

永磁无刷直流电机的设计与电磁分析

永磁无刷直流电机的设计与电磁分析1.确定电机的功率需求：根据应用场景和使用要求，确定电机所需的功率大小。

功率通常由电机的输出扭矩和转速来决定。

2.选择永磁体：根据电机的功率需求选择适当的永磁体。

永磁体的质量和磁场强度会直接影响电机的性能。

3.确定电机的结构参数：根据电机的功率和永磁体的特性，确定电机的尺寸和结构参数。

包括定子绕组的匝数、绕组的截面积、铁芯厚度等。

4.确定永磁体的磁路：根据电机的结构参数和永磁体的特性，设计电机的磁路。

通过优化磁路结构，提高电机的磁场分布和效率。

5.优化电机的绕组设计：根据电机的功率需求和电流大小，优化电机的绕组设计。

绕组的材料和截面积决定了电机的耐受能力和效率。

电磁分析是永磁无刷直流电机设计中的重要环节，主要包括电机的磁场分布和效率分析。

电磁分析主要通过有限元建模和仿真分析来实现。

1.有限元建模：将电机的结构参数、永磁体的特性和绕组的设计转化为电机的几何模型。

通过建立几何模型，将电机分为不同的区域和网格，计算每个区域的磁场分布和电磁力。

2.磁场分布分析：根据几何模型和边界条件，计算电机中各个区域的磁场分布。

通过计算磁场分布，可以了解电机的磁场强度、磁通分布和磁能分布等。

3.效率分析：根据磁场分布和绕组参数，计算电机的电磁力、电流和功率损耗等。

通过计算效率分布，可以评估电机的性能和工作效率。

4.仿真分析：通过仿真模拟，模拟电机的动态性能和控制特性。

可以评估电机的加速度、动态响应和调速范围等。

以上是永磁无刷直流电机设计与电磁分析的基本内容，通过合理的设计与分析，可以提高电机的工作效率和性能。

同时，还可以优化电机的结构和材料，减轻电机的重量和体积，提高电机的功率密度和综合性能。

(完整)调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析

调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析1 引言与传统的电励磁电机相比,永磁同步电动机具有结构简单，运行稳定；功率密度大;损耗小，效率高；电机形状和尺寸灵活多变等显著优点，因此在航空航天、国防、工农业生产和日常生活等各个领域得到了越来越广泛的应用。

随着电力电子技术的迅速发展以及器件价格的不断下降，越来越多的直流电动机调速系统被由变频电源和交流电动机组成的交流调速系统所取代,变频调速永磁同步电动机也应运而生。

变频调速永磁同步电动机可分为两类，一类是反电动势波形和供电电流波形都是理想矩形波（实际为梯形波）的无刷直流电动机，另一类是两种波形都是正弦波的一般意义上的永磁同步电动机。

这类电机通常由变频器频率的逐步升高来起动，在转子上可以不用设置起动绕组。

本文使用Ansoft Maxwell 软件中的RMxprt 模块进行了一种调速永磁同步电动机的电磁设计，并对电机进行了性能和参数的计算，然后将其导入到Maxwell 2D 中建立了二维有限元仿真模型,并在此模型的基础上对电机的基本特性进行了瞬态特性分析。

2 调速永磁同步电动机的电磁设计2.1 额定数据和技术要求调速永磁同步电动机的电磁设计主要包括主要尺寸和气隙长度的确定、定子冲片设计、定子绕组的设计、永磁体的设计等.通过改变电机的各个参数来提高永磁同步电动机的效率η、功率因数cos ϕ、起动转矩st T 和最大转矩max T .本例所设计永磁同步电动机的额定数据及其性能指标如下：计算额定数据:(1) 额定相电压:N 220V U U ==(2) 额定相电流：3N N N N N1050.9A cos P I mU ηϕ⨯== (3) 同步转速：160=1000r /min f n p= (4) 额定转矩：3N N 19.5510286.5N m P T n ⨯== 2.2 主要尺寸和气隙长度的确定永磁电机的主要尺寸包括定子内径和定子铁心有效长度,它们可由如下公式估算得到:2i11P D L C n '= N N N cos E K P P ηϕ'=， 6.1p Nm dp C K K AB δα=' 式中，i1D 为定子内径，L 为定子铁心长度，P '为计算功率，C 为电机常数。

永磁直流电机电磁设计算例

手工输入公式计算,不可改.关键判定,提示说明.数据引用序号名称符号或算式单位一额定数据1额定功率P N W 2额定电压U N V额定转速n N rpm额定电流I N A额定转矩T N=9.549*P N/n N N.m起动转矩倍数T stN 二主要尺寸及永磁体尺寸选择额定效率n N =P N/(U N*I N*COS?*100%计算功率P'=((1+2 n /100/(3 n N/100*P N W感应电势E'a=((1+(2 n N/100/3*U N V极对数p永磁材料类型预计永磁体工作温度tc永磁体剩磁密度Bt20T工作时永磁体剩磁密度Br=(1-(t- 20* a Br/100*(1- IL/100*Bt20剩磁温度系数a Br%K1剩磁温度不可逆损失率IL%永磁体计算矫顽力HC20KA/M 工作时永磁体计算矫顽力Hc=(1-(t- 20* a Br/100*仆IL/100*Hc20KA/M永磁体相对回复磁导率卩r=Br/(卩0*Hc/1000 真空磁导率卩=4* PI*10-7工作温度下退磁曲线的拐点bk 电枢铁心材料铁芯叠加系数K Fe电负荷预估值A'A/cm气隙磁密预估值B' S =(0.60.85Br=0.8Br T永磁直流电机电磁计算程序和算例：r 寻"」iih ；H疳:匚耳A 耐iT一 *r]"机" 尸质・r,1 ■討F ・>i!i支路电流Ia=I N/(2*a预计电枢电流密度j'2=5-13A/mm2预计导线截面积A'Cua=la/j'2 并绕根数N t 计算导线裸线线径d'=(4A'Cua/PI1/2导线裸线线径dOmm 导线绝缘后线径d mm 实际导线截面积ACUa =Pl*Nt*dO2/4mm2实际电枢电流密度 j2=Ia/A CUafr 也ft 就洛博电**rt扣m 上p 可匚门..]h-iA ： i-r-tr« IE '-VHI .* LT ■■ng .VlfeJL.-吗t* #1诃丘；QA£ i £ yjl「i. MU 口.丟"—Lr. ! ..'■-■ + .■» J' k 叫-* *二輕3* 氈尢#a■卄¥1蠱島■♦<**< '幕订・J.III I ■亦lljj小1’ ji a 1 m ■ "i ■冃 J 甲削1 丁 r rE ■盯 l71lll'= I *氏 \* .4 片I 4bI^TCJXiasiJ实际热负荷△ =AJ2槽形选择槽口宽度b02cm 槽口高度h02cm 槽下度半径r22cm 槽上部倒角半径r23cm槽上部高度h2, h2=r23cm槽上部宽度d1cm槽中部高度h22cm槽下部宽度d2cm槽下部倒角圆心距d3cm槽高ht2cm齿宽bt2,近似取平行齿cm槽净面积As=PI*(r222+r232/2+h22(d1+2r22+r23*d3-Ci( Pl*r22+2*h22+d1cm2曹绝缘厚度Ci cm槽满率S=Nt*Ns*d2/As% 线圆平均半匝长度Lav=La+Ke*Da, Ke=(1.35,p=1cm 电枢绕组电阻Ra=p *N*Lav/( 4*Acua*a2Ra20( p a20=0.1785*10Q .mm2/cmQRa75( p a75=0.217*13Q .mm3/cmQ转子冲片内径 D i2, D i2=(0.15-0.25Da mm转子冲片内径圆整mm电枢轭高h J2=(Da-2*ht2-Di2/2mm电枢轭有效高h j21=hj2+Di2/8mm四磁路计算气隙系数KS , K S =(1.01.1气隙磁通密度B二①'S *104/( a T *LefT每对极气隙磁位差=1.6*K S * S *B S *104At «囱《已¥.1 rfi 严 Hj-f *4| w m J.“ 、T_t 弊li 电为帯1III ' ■■i*Hii；fc<agjw=・ <\杆倍里q 111 A 』*: -ItlA t 峠 itfl t* T Bi.i ：-I>'，”H'mi ,. *W ， T k 乜蜕£4W lU. l4«rt*aBA.i s ・ <t«»lW'J <1 j.-i?：'Mj, At 忆平』<=-i)Mt 8」屁・■< *用 t 丰fe 屯犀镇用 Lj?»ri*i；ij^'ui'.讣N|'< ■■屮％■【『13■* '-I |i llijl lllj lE *・|匕・九韵占1ttRV ；- t ? «t<M <rjj=L "Ml JI<7* •吋沖兴“"kJ 忙覽 1 j i~F >1.1； * a' ?r if\丽■琳氏4 H « Ell-h «中 * +^iir£ Aft 工峠嵐时耳J 4B 字丄r** 匸F丄《¥ VF11朴《*» «>-乂 ■电T*第胃sf'sr +jLti i ，產jch AltBl.t *«AftiJt .-七知匚孑OK. '1川t*l 吧门 t*.ir 1% L 4 tE 乂 - r?广軾htiiifi 41*八电♦•星K=l-,*1 礼j?电i 塞•「电tJ-'L?卄・・^・L,・FJ 2 ■* H a r -1L Ul 二*■■丄.Mfli.i ■马 ••7・V rt 冷耳ft 卄tt, J 产讥」L ・.■：」师r*yb % iHii.■mrtMX4吾?呼「亍H°m h-驰u •无门尽*电曲零 - rt 命丄戶』Ad.丄44? -*口 J r 1七"1;: A.斗Et IZ 片实克畋巴耳y 忙*f t^h»-1, =Hx ±1 ..MiU；卜 ■.' ・！■ --- ■■ "1 1 -―产Hx-i. I<jilfcJ: rT1 4 ［"J:.■ ■ Ic< »丸耶ri-H 「如,■-'」，Kfc |14无吃《咗^嶂-i>也戈瓦*也堪xc#- t li. ■ 4ia 叭挣= trj.足軽锂 A r4 -*■ ■* •? ^*7 hl戈斤1悻P .,-ls-* +E ■［過・ 1： U M |K肌LU R W Kf-, -ft»-|F . ” jl"^ ItaL/t ： '^iij+l ,c-J !仙M*上r”， f nis * * ■.佃1Fr 叫Br 3i'.llX X«/；,{・《1『丄门召1杵.★F *.」irv !・•,“ d -怔小tJ ■■卄叽 ft k S I t寸J*調*ti>kT? SJ-i, -. i-T 1 4 ri!- h^ir/ -Jl W10':出bi -1 "-』一fc 闯1 口： :^ ■■舄4"!■如矿・11片卑*虹_. 世•.单M h tH 哎5廻耳jr4fi 鼻氐gU ■ hs4&-・ja 1詞孔 n；|-i*J* M 鬥诧■% Tv• 1n**< S--「」，*〒,・- Ik 』*出A*it*1 =?,->1*^1-' 1电傀和电：■ EE•、妥希扇虐电喘噫，广艮勺• Jti 出苛.畅总i-?'■•■ p ・F 「P ■电h ■■' -c jiz ；^-\ 1 S Hij .| * 1C"" 1 \.r a H 哼叭■讪亍-1 iNi 1 I. B皿T.Mr ；旧4|||0.29■KT :' 瓯「 .血磁J .几y 厂J ：礎駆Fl"远］M2I.函』.苔卫空遇讥煜會;|L ：疽I --■Ul HIi ■■，―2 1lllll 11J50.0414285710.2296704060.23OK 0.25漆膜厚度0.01mm0.0415475636.979952136 531.1938393半梨形槽0.270.1150.20.10.10.6950.694441291 0.7230.7230.40.4951.1380.249441291 0.46018799 0.02336.6697966110.3741148.13518732 58.51728654 0.7860.8OK1.0821.1821.0890.269372444 375.48363780.000632167。

3.3永磁电机磁路计算

磁化强度
内禀磁感应强度
Mr是剩余磁化强度，对特定永磁
是常数，为永磁体磁化系数，
是H的函数
取绝对值
（其中：Bir=Br=0Mr）
以稀土永磁体为例:
虚拟内禀曲线（在0~Hc范围内水平直线性）
Bi=Bir=0Mr
内禀曲线（在0~Hc范围内为略微下
垂的直线）
Bi Bir (r 1)0H
退磁曲线（线性） B 0M r r 0H Bir r 0H
图负载时外磁路的等效磁路
Fa ：外磁路的磁动势，不同的电机类型 Fa 的形式不同
的意义： (1) 空载时的永磁体的
漏磁系数；
(2) 负载时外磁路应用戴维南定理进行等效变换的变换系数。
（三）永磁电机的等效磁路
（a）磁通源等效磁路
（b）磁动势源等效磁路
(=0rAm/hMp)
图永磁体等效成磁通源
永磁体外磁路没有纯开路，但有近似短路短路时，0=0，m=r
图永磁体等效成磁通源
2、永磁体等效成磁动势源
对线性退磁曲线来说
r
Bir Am
0r Hc Am
0 Am
hMp
H c hMp
图永磁体等效成磁动势源
Fc永磁体磁动势源的计算磁动势，对于给定的永磁体是常数,(=HchMp)
永磁电机磁路计算基础
永磁电机的等效磁路等效磁路的解析法等效磁路的图解法永磁体的最佳工作点
一、永磁电机的等效磁路
（一）永磁体等效成磁通源或磁动势源（二）外磁路的等效磁路（三）永磁电机的等效磁路（四）主磁导和漏磁导（五）漏磁因数和空载漏磁因数
（一）永磁体等效成磁通源或磁动势源

永磁电机实际功率计算公式

永磁电机实际功率计算公式永磁电机是一种利用永磁体产生的磁场来实现电能与机械能之间的转换的电机。

它具有体积小、重量轻、效率高、响应速度快等优点，因此在现代工业生产中得到了广泛的应用。

在实际应用中，我们经常需要计算永磁电机的实际功率，以便进行性能评估和优化设计。

永磁电机的实际功率计算公式可以通过电机的电学特性和机械特性来推导得到。

首先，我们需要了解永磁电机的基本结构和工作原理。

永磁电机由定子和转子两部分组成，定子上产生旋转磁场，而转子上的永磁体则受到磁场的作用而产生转矩。

当电机接通电源后，定子上的电流会产生磁场，与转子上的永磁体相互作用，从而产生电磁转矩，驱动转子旋转。

在永磁电机的设计和应用过程中，我们通常关心的是电机的实际功率输出。

电机的实际功率输出是由电机的电功率和机械功率组成的，可以通过下面的公式来计算：实际功率 = 电功率机械损耗。

其中，电功率是指电机输入电源的功率，可以通过电压和电流来计算得到。

而机械损耗则是指电机在转动过程中由于摩擦、磨损等因素导致的能量损失，可以通过转子转速和转矩来计算得到。

具体来说，电机的电功率可以通过下面的公式来计算：电功率 = 电压×电流×功率因数。

其中，电压和电流是电机接入电源的电压和电流，功率因数是指电机的实际功率与视在功率之间的比值，反映了电机的电能利用效率。

而机械损耗可以通过下面的公式来计算：机械损耗 = 转矩×转速。

其中，转矩是指电机在转动过程中产生的力矩，可以通过电机的磁路设计和电流控制来调节；转速是指电机的转动速度，可以通过传感器来测量得到。

通过上面的公式，我们可以得到电机的实际功率输出。

在实际应用中，我们可以通过对电机的电流、电压、转矩和转速进行实时监测，来计算得到电机的实际功率输出，并根据实际情况进行调整和优化。

除了上述方法外，还可以通过实验来测量电机的实际功率输出。

通过在电机轴上安装转矩传感器和转速传感器，可以实时监测电机的转矩和转速，并通过电流和电压传感器来测量电机的电流和电压，从而计算得到电机的实际功率输出。

永磁直流电机电磁计算

永磁直流电机电磁计算一、磁路计算磁路计算是永磁直流电机电磁计算的基础。

磁路计算的主要目的是确定电机内部的磁场分布，从而为电磁场计算、转矩计算、损耗计算等提供基础数据。

在进行磁路计算时，需要先确定电机的主要参数，如气隙长度、绕组匝数、永磁体尺寸等。

然后，根据这些参数计算出磁路中的磁通密度分布，从而得出每个结构部分的磁通量和磁动势。

二、电磁场计算电磁场计算是永磁直流电机电磁计算的核心。

电磁场计算的主要目的是确定电机内部的电磁场分布，包括电势、电流、磁场等。

在进行电磁场计算时，需要使用数值计算方法，如有限元法、有限差分法等。

这些方法可以模拟电机的三维电磁场分布，从而得出每个结构部分的电磁特性和性能指标。

三、转矩计算转矩计算是永磁直流电机电磁计算的重要环节。

转矩计算的主要目的是确定电机输出的转矩大小和转矩方向。

在进行转矩计算时，需要考虑到电机的机械结构和工作原理。

通常采用的方法包括电动机转矩计算公式和能量转换公式等。

通过这些方法可以得出电机的输出转矩和效率等性能指标。

四、损耗计算损耗计算是永磁直流电机电磁计算的关键步骤之一。

损耗计算的主要目的是确定电机内部的能量损失，包括铜损、铁损、机械损失等。

在进行损耗计算时，需要考虑到电机的运行特性和结构特点。

通常采用的方法包括根据电阻和电流计算铜损、根据磁场和导体材料计算铁损、根据机械性能参数计算机械损失等。

通过这些方法可以得出电机的总损耗和各部分的能量损失。

五、温度场计算温度场计算是永磁直流电机电磁计算的重要环节之一。

温度场计算的主要目的是确定电机内部的温度分布，从而为电机的热设计和安全运行提供依据。

在进行温度场计算时，需要考虑到电机的热源和散热条件。

通常采用的方法包括有限元法和有限差分法等数值计算方法。

通过这些方法可以得出电机各个部分的温度分布和热应力分布等。

六、结构优化设计结构优化设计是永磁直流电机电磁计算的又一重要环节。

结构优化设计的主要目的是提高电机的性能和可靠性，包括优化电机结构、改进散热设计、提高机械强度等。

变频器供电内置式永磁同步电机转子损耗计算与试验

变频器供电内置式永磁同步电机转子损耗计算与试验变频器供电内置式永磁同步电机转子损耗计算与试验引言：在电动机领域中，永磁同步电机因其高效率、高功率因数等特点，在工业和家电领域中得到广泛应用。

在永磁同步电机中，转子损耗是一个重要的指标，影响着电机的性能和效率。

本文将对变频器供电内置式永磁同步电机转子损耗进行计算与试验研究。

一、转子损耗计算转子损耗是指永磁同步电机转子中的电流损耗和铁心损耗。

电流损耗主要来自于转子的铜损耗和永磁材料的涡流损耗，铁心损耗则是由于磁场的变化引起的涡流损耗和磁滞损耗等。

1.1转子铜损耗计算转子铜损耗可以通过根据转子电阻和电流的关系来计算。

转子电阻可以通过实际测量获得，而电流可以通过变频器的输出电流进行测量。

转子铜损耗的计算公式为：Pcopper = I^2 * Rr，其中Pcopper为转子铜损耗，I为电流，Rr为转子电阻。

1.2转子永磁材料损耗计算转子永磁材料的涡流损耗可以通过下面的公式进行计算：Peddy = k * B^2 * f^2 * V，其中Peddy为涡流损耗，k为比例系数，B为磁感应强度，f为频率，V为永磁材料的体积。

二、转子损耗试验转子损耗的试验可以通过实际测试来进行验证。

通过在实验中采集电流、电压和温度等相关数据，计算出转子损耗，并与计算结果进行对比，以验证计算方法的准确性。

2.1实验准备和步骤为了进行转子损耗试验，首先需要搭建试验平台，包括变频器供电的永磁同步电机和相关的测试设备。

然后，配置好电源，将变频器与电机连接，并接通电源。

接着，使用相应的测试仪器对电流、电压和温度等参数进行实时监测和记录。

2.2实验数据采集和分析在试验过程中，通过实时采集电流、电压和温度等数据，将数据记录下来。

然后，将采集到的数据进行处理和分析，计算出转子损耗，并与理论计算结果进行对比。

2.3结果对比和验证将实验测得的转子损耗与计算结果进行对比，比较两者的差异。

如果实验结果与计算结果较为接近，则说明计算方法准确可靠；如果存在较大差异，则需要重新检查实验设置和参数测量的准确性，并重新计算转子损耗。

自起动永磁同步电动机的计算分析与设计

自起动永磁同步电动机的计算分析与设计引言：永磁同步电动机是一种新兴的高效率电动机，具有高功率密度、高转速范围和高功率因数等优点，在现代电力传动系统中得到了广泛应用。

对于永磁同步电动机的计算分析和设计，本文将分为以下几个方面展开论述。

第一部分：永磁同步电动机的基本理论1.1永磁同步电动机的基本结构和工作原理永磁同步电动机由定子和转子两部分组成，其中定子上包含三相对称的绕组，转子上由多极永磁体构成。

通过电流通过定子绕组，使得转子上永磁体受到旋转磁场的作用，从而实现电能转换。

理解永磁同步电动机的工作原理对于后续的计算分析和设计非常重要。

1.2永磁同步电动机的基本参数和性能特点永磁同步电动机的基本参数包括电压、频率、功率、效率等。

同时，永磁同步电动机具有高效率、高功率因数、高转矩/转速比等优点，这些性能特点决定了它在各个领域具备广泛的应用前景。

第二部分：永磁同步电动机的计算分析2.1永磁同步电动机的电磁计算分析根据电磁场理论，可以通过有限元分析法对永磁同步电动机的电磁性能进行计算分析。

该分析方法可以计算出磁铁磁路、绕组磁路等在不同工作状况下的磁场分布和磁通密度，为后续的设计优化提供依据。

2.2永磁同步电动机的热场计算分析热场分析可以计算出电机在运行时产生的热量分布和温度场分布。

热场分析对于电机的散热设计非常重要，可以保证电机在长时间高负载运行时的可靠性和稳定性。

2.3永磁同步电动机的动态特性计算分析在永磁同步电动机的设计过程中，动态特性分析是一个非常重要的环节。

通过动态特性分析，可以研究电机在启动、制动、转速可变范围内的性能变化，为电机控制系统的设计和优化提供数据支持。

第三部分：永磁同步电动机的设计方法和步骤3.1永磁同步电动机的设计指标和要求在进行永磁同步电动机的设计前，首先需要明确设计指标和要求。

这些指标和要求包括功率、转速、效率、转矩、体积和质量等方面。

3.2永磁同步电动机的设计步骤永磁同步电动机的设计步骤可分为初步设计、电磁设计、热设计和动态特性设计等多个阶段。