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： I 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 i

直流电动机 Pi

' K m P N 0.85 30

40.48W

，按陈世坤书

i

N 0.63

12

长期运行 P i 132

P N

13

短期运行 P i 1 3

P N

4

3． 预取线负荷 A s '

11000 A / m

4． 预取气隙磁感应强度 B ' 0.55T 5. 预取计算极弧系数 i 0.8 6． 预取长径比（ L/D ）λ′=2

7．计算电枢内径

根据计算电枢内径取电枢内径值 D i1 1.4 10 2 m

8. 气隙长度 0.7 10 3 4

m

9. 电枢外径 D 1 2.95 10 2

m

10. 极对数 p=1

11. 计算电枢铁芯长 L D i1 2 1.4 10 2

2.8 10 2

m

根据计算电枢铁芯长取电枢铁芯长 L= 2.8 10

2

m

13. 输入永磁体轴向长 L m L 2.8 10 2

m

定子结构

1. 齿数 Z=6

设计者经验得 1.43T ， b t 由工艺取 0.295 10 2

m

3

槽形选择

梯形口扇形槽，见下图

D i1

3 i

A 6s .

B 1P i

n N

6.1 40.48 0.8 11000 0.55 2 10000 1.37 10 2

m

4. 预估齿宽 : b

t tB B t K Fe

0.733 10 2

0.55 1.43 0.96

0.294 10 2m ， B t 可由 12. 极距

D i1

2p

3.14 1.4 10

2

2

2.2 10 2 m

2. 齿距

i1

3.14 1.4 10

2

0.733 10 2m

5. 预 估 轭 高 : h j1 a i B 2lB j1K Fe 2K Fe B j1 2.2 0.8 0.55 0.323 10 2m

B j1可由设计者经验得 1.53T ， h j1由工艺取

0.325 10 3

m

根据齿宽和轭高作出下图，得到具体槽形尺寸

6. 气隙系数 K

t(5 b 01 )

2 1.135 t(5 b 01) b 012

7．电枢铁心轭部沿磁路计算长度

8． 槽面积 S 0.272 10 4m 2

3 永磁体外径 D m D i1 2 1.26 10 2

m

L

i1

(D i1 2h t h j1) 2p

(1 i

) h

2

j1

2.064 10 2

m

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 Fe1 0.96

电枢冲片材料密度j1 7.75 102 4 5 6 7/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

4 永磁体内径D mi D m 2H m 0.86 10 2m

5 永磁体极弧系数m 0.8

6 紧圈外经D2=1.32 10 2m

7 永磁材料磁化方向截面积

4.

空载电枢轭磁密B

j1 2h j1K Fe L

4.926B

2 0..325 0.96

2.819B

S

m m L

2m p

D m 0.8 2.8102 3.14 1.26 10 2

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 3

8. B r 对应的磁通r B r S m 4.87676 10 4Wb

DD

9．H c对应的磁势F c 2H c( m mi ) 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

12．转子磁轭沿磁路方向长度［瓦片］

五、磁路计算

1. 漏磁系数 1.2

2. 气隙磁通 B i L 4.926B

3．空载电枢齿磁密B t b t B K t Fe 0B.2950.170332 100.96 2.588B

5.空载转子轭磁密B

j21.2 4.926B 3.198B

4.43 10 4m 2

b j2 D e2 D i2

2

D mi D i2 0.86 10 2 0.2 10 2

22

0.33 10 2 m

j2 b j2 (D e2 D i 2)(1

4p

mi ) 0.83 10 2 m

2