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

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 ⨯'

'

+=

'ηη431 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= 6. 气隙磁势

A B B B K F 462610127.010135.11007.06.1106.1⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=-δδδδδδ

7. 定子齿磁势A H H h H F t t t t t 22109.01045.022--⨯=⨯⨯== 8. 定子轭部磁势A H L H F j j j j 211110064.2-⨯== 9. 转子轭部磁势A H L H F j j j j 222221083.0-⨯== 10． 总磁势∑+++=21j j t F F F F F δ 11. 总磁通Wb B m 410926.42.1-⨯⨯=Φ=Φδδσ