永磁电机电磁计算

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

永磁电机电磁计算吴海鹰（中船重工集团公司712研究所武汉 430064）摘要：本文采用有限元法，运用场——路结合方法进行电磁设计计算，验证电机结构参数的合理性。

利用电机的周期性和齿槽结构的重复性，采用简化计算的方法即只计算一个槽距范围，对得到的结果数据进行数据扩展，得到电机转子转过一对磁极范围的数据，可使计算速度提高几十倍。

用上述计算方法设计计算了兆瓦级船舶交流永磁推进电机，各种参数计算值与实验结果相比基本相符，能够满足设计的精度要求。

关键词：反电势电感叠压系数磁导率各项异性1引言科技飞速发展的今天，大型电机和特种电机的设计技术都有了巨大的进步，电机各项参数计算的精度要求越来越高，设计研发的周期越来越短，传统的分析计算不能很好的满足上述要求。

有限元法作为一种电机电磁场数值解法臻于完善，其应用也越来越广泛。

作为一种近似的数值计算方法，有限元法的计算精度很大程度上取决于网格剖分的疏密程度。

对于一台电机若采用三维模型计算，其计算量很大，不利于调试。

实践证明如果忽略电机端部的影响，采用二维的磁场分析也能满足设计的精度要求。

利用电机结构的周期性，选用充分、合理的电机计算区域作为有限元模型，可以对电机模型进一步的简化。

2分析过程本文应用ANSYS7.0有限元软件，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即二维电磁场问题，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。

电磁场的经典理论是麦克斯韦方程组，此处不再累述。

这里引入矢量磁势Az的重要意义在于对平行平面场，两点间矢量磁势的差值就是两点间沿z轴单位长度上的磁通。

要注意二维电磁场分析计算得到的基本结果数据都是Az值，通过对Az值进行处理可以方便的求出电机各处的磁密和磁场强度，磁通、反电势和电磁转矩等。

有限元分析的基本思路如图1所示。

收稿日期:2004-06-21 2.1 定义电机材料特性2.1.1 定义硅钢片的材料属性与磁化曲线定义硅钢片材料特性时要注意，有些大型电机使用各向异性的冷轧硅钢片，这里需考虑材料的正交各向异性。

永磁直流电动机计算程序

Lj2 Lj1
cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm2 % cm Ω Ω cm cm cm
T A T A/cm A T A/cm A cm T A/cm A cm A
H
第 3 页，共 6 页
0.12 0.2 0.2 0.2
0.87 0.87
0.4 0.47
1.4 0.36 0.70422
W V r/min A
% W V
℃ T
%k-1 %
KA/m
A'
Bδ'=(0.6--0.85)Br αi=0.6---0.75 λ=0.6----1.5
Da=6.1*P'*10000/αi/A'/nN/λ(开三次方) La=λ*Da
取冲L片a厚为度整数
0.2 0.35
0涂.5漆膜冲片气化膜或磷化膜冲片 τ=π*Da/2/p
Am Fabn Fabs bmn hmn fa' λσ Sm=(Dme--Dmi)*La Lm=π*(Dme--Dmi)*(1-α/2)/4
Baq
H cm2
A A A
Wb KJ/m3 cm2
KJ/m3
cm cm
cm2
A/cm2 cm V cm m/s cm V
V T
磁钢的平均恢复导磁率
第 4 页，共 6 页
突然起动时瞬时堵转时
Amax
115 交轴电枢磁动势
116 换向元件电枢磁动势
117 电枢总去磁磁动势
118 最大去磁时永磁体工作点
bmh
hmh
电枢去磁磁动势标幺值
119 可逆退磁校核
大于bk=0.2
八工作特性
120 电枢绕组铜耗

永磁同步电动机电磁计算程序

序号名称公式单位一额定数据1额定功率P Nkw2相数m13额定线电压U N1V 额定相电压U NV4额定频率ƒHz5极对数p6额定效率η1N%7额定功率因数cosφ1N8额定相电流I NA9额定转速n Nr/min10额定转矩T NN.m11绝缘等级B级12绕组形式双层二主要尺寸13铁芯材料50W470硅钢片14转子磁路结构形式15气隙长度δcm16定子外径D1cm17定子内径D i1cm永磁同步电动机电磁计算程序以下公式中π取值为3.1418转子外径D2cm19转子内径D i2cm20定、转子铁心长度l1=l2cm21铁心计算长度la=l1cm铁心有效长度l effcm铁心叠压系数K fe净铁心长l Fecm22定子槽数Q1 23定子每级槽数Q p1 24极距τp 25定子槽形梨形槽b s0cmh s0cmb s1cmh s1cmh s2cmrcm26每槽导体数N s1 27并联支路数a1 28每相绕组串联导体数NΦ129绕组线规N11S11mm230槽满率根据N11S11=1.54mm2,线径取d1/d1i=1.4mm/1.46mm,并绕根数N1（1）槽面积s scm2槽楔厚度hcm(2)槽绝缘占面积s icm2h1scm绝缘厚度C icm（3）槽有效面积s ecm2(4)槽满率sf% N1三永磁体计算31永磁材料类型铷铁棚32永磁体结构矩形33极弧系数a p34主要计算弧长b1pcm35主要极弧系数a1p 36永磁体Br温度系数a Br永磁体剩余磁通密度B r20T温度t℃t=80℃时剩余磁通密度B rT37永磁体矫顽力H c20KA/m永磁体H c温度系数a Hct=80℃时矫顽力Hc KA/m 38永磁体相对回复磁导率u ru0H/m39最高工作温度下退磁曲线的拐点b k40永磁体宽度b mcm41永磁体磁化方向厚度h Mcm42永磁体轴向长度l Mcm43提供每级磁通的截面积S M cm2四磁路计算44定子齿距t1cm45定子斜槽宽b skcm46斜槽系数K sk147节距y48绕组系数K dp1(1)分布系数K d1α°q1(2)短距系数K p1β49气隙磁密波形系数K f50气隙磁通波形系数KΦ51气隙系数Kδ52空载漏磁系数σ053永磁体空载工作点假设值b1m054空载主磁通Φδ0W b55气隙磁密Bδ056气隙磁压降δ12cm直轴磁路FδA交轴磁路Fδq 57定子齿磁路计算长度h1t1 58定子齿宽b t159定子齿磁密B t10T60定子齿磁压降F t1A查第2章附录图2E-3得H t10A/cm61定子轭计算高度h1j1cm62定子轭磁路计算长度l1j1cm63定子轭磁密B j10T64定子轭磁压降F j1cm查第2章附录图2C-4得C1查第2章附录图2E-3得H j10A/cm65磁路齿饱和系数K t66每对极总磁压降ΣF adAΣF aqA67气隙主磁导ΛδH68磁导基值ΛbH69主磁导标幺值λδ70外磁路总磁导λ1H71漏磁导标幺值λσ72永磁体空载工作点b m073气隙磁密基波幅值Bδ1T74空载反电动势E0V五参数计算75线圈平均半匝长l zl BcmdcmτycmsinαcosαC s76双层线圈端部轴向投影长f dcm77定子直流电阻R1ΩρΩ.mm2/mS1mm2d1mm78漏抗系数C x79定子槽比漏磁导λS1查第2章附录2A-3得K u1K L１λu1λL 1与假设值误差小于1%,不用重复计算80定子槽漏抗X s181定子谐波漏抗X d1Ω查第2章附录2A-4得ΣS82定子端部漏抗X e1Ω83定子斜槽漏抗X sk1Ω84定子漏抗X1Ω85直轴电枢磁动势折算系数K ad 86交轴电枢磁动势折算系数K aqK q87直轴电枢反应电流X adΩE dVI1dAF adA f1adb madΦδadW b88直轴同步电抗X dΩ89交轴磁化曲线（X aq-Iq）计算六工作性能计算90转矩角θ°91假定交轴电流I1q A92交轴电枢反应电抗X aqΩ见P428页表10-1 Xaq-Iq曲线93交轴同步电抗X qΩ94输入功率P1kwSINθSIN2θCOSθ95直轴电流I d A96交轴电流I q A97功率因数cosφ°ψ°φ°98定子电流I1A99负载气隙磁通ΦδW bEδV 100负载气隙磁密BδT 101负载定子齿磁密B t1T 102负载转子磁密B j2T 103铜耗P cu1W 104鉄耗（1）定子轭重量G j1kg（2）定子齿重量G t1kg(3)单位铁耗查第2章附录2E-4得p t1w/kgp j1w/kg(4)定子齿损耗P t1W(5)定子轭损耗P j1W(6)总损耗P Fe Wk1k2105杂耗P sP sN kw106机械损耗P fw w107总损耗ΣP kw108输出功率P2kw109效率η%110工作特性见P430表10-2111失步转矩倍数K MT max112永磁体额定负载工作点b mNf1adN113电负荷A1A/cmλ1n114电密J1A/mm2115热负荷A1J1（A/cm）（A/mm2）116永磁体最大去磁工作点b mhf1adhI adh Alaobusi算例4.00003.0000360.0000207.846096926.50003.00000.89601.00007.15960155253072.07547170.052314.814.74.8191919.10.9518.053667.7453333330.350.080.680.091.060.443213841.539699259 .4mm/1.46mm,并绕根数N1=11.0449520.20.1572481.150.030.887704 76.8400277610.82 6.4511733330.832911-0.121.22801.13216923-0.12856.544 1.0523700751.26E-063.61.219136.81.290888889 1.678155556 0.9808257135 0.932879761 0.965960169302 0.965753860.8333333331.2300402670.9406348791.2448267171.30.87 0.010365012 0.8411970220.02 1101.610936 833.7137955 1.2966666670.6405444441.793880386233.490 2.576666667 5.344105556 1.114305729 12.980832390.71.735 1.211871535 1347.991769 1080.094628 7.68922E-06 1.50683E-065.1029296776.63380858 1.5308789030.869003789 %,不用重复计算1.034706209201.529426831.682915872327.2568888890.5490852490.8357663494.3414579342.3838305111.7158936780.02171.53861.48.21E-010.9608659780.870.9050.403328710.6744.69E-016.28E-010.02051.65E-015.31E-011.63E+00 0.812981515 0.3251926060.4 6.558622511 193.4528014 1.231451467 158.2920937 0.011846361 0.858709257 0.0099496178.19E+0026.656.312.19根据I1q查表10-1得1.38E+014.44E+000.4483284510.8014937140.8938688943.25E+006.34E+000.9999593942.72E+01-5.17E-017.1248912060.010084516196.07567680.8184327131.7453347461.084150606261.317264623.264103534.2097075396.22.17 26.10018674 50.48310465 166.21667622.52 19.806546740.0227.9841 0.4753245883.97E+008.93E+010.18536125713.360.8611346311.04E-02 176.61978556.643 4.630762516 817.884282 0.4683161174.61E-014.79E+01。

永磁直流电机电磁设计算例

永磁直流电机电磁设计算例假设我们要设计一个功率为500W的永磁直流电机，额定电压为24V。

首先，我们需要确定电机的转矩常数和电机的转速范围。

转矩常数表示电机在给定电压下的输出转矩大小。

常用的永磁直流电机转矩常数一般在0.02-0.06Nm/A之间。

假设我们选择一个转矩常数为0.04Nm/A的永磁直流电机。

根据功率和转矩常数的关系，我们可以计算出电机的额定电流为500/0.04=12.5A。

接下来，我们需要确定电机的磁路尺寸和磁路材料。

磁路尺寸决定了电机的体积和重量，而磁路材料的选择直接影响电机的性能和效率。

常见的磁路材料包括硅钢片、铁氧体和软磁合金等。

这里我们选择硅钢片作为磁路材料。

根据电机的功率和额定电流，我们可以计算出电机的额定转矩为500/12.5=40Nm。

接下来，我们需要根据额定转矩和转矩常数计算出永磁体的磁通。

磁通是永磁体产生的磁场大小，它与电机的转矩和电压密切相关。

磁通的计算公式为磁通=转矩/转矩常数=40/0.04=1000Wb。

接下来，我们需要计算出电机的磁场密度和磁力线密度。

磁场密度表示单位面积内的磁场大小，而磁力线密度表示单位长度内的磁场线条数。

根据磁场强度和磁路材料的磁导率，我们可以计算出磁场密度和磁力线密度。

最后，我们需要设计电机的线圈和定子参数。

根据额定电流和电压，我们可以计算出电机的线圈匝数和线圈直径。

定子参数的计算需要根据电机的磁通和磁场密度来决定。

综上所述，永磁直流电机的电磁设计是一个复杂的过程，需要根据电机的功率、转矩和工作条件来选择合适的磁路材料和定子参数。

设计过程需要综合考虑电机的性能、效率和成本等因素，从而确保电机的稳定运行和长寿命。

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ηN =P N/(U N*I N*COSØ*100%计算功率P'=((1+2η/100/(3ηN/100*P N W感应电势E'a=((1+(2ηN/100/3*U N V极对数p永磁材料类型预计永磁体工作温度t℃永磁体剩磁密度Bt20T工作时永磁体剩磁密度Br=(1-(t-20*αBr/100*(1-IL/100*Bt20T剩磁温度系数αBr%K-1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*αBr/100*(1-IL/100*Hc20KA/M永磁体相对回复磁导率μr=Br/(μ0*Hc/1000真空磁导率μ=4*PI*10-7工作温度下退磁曲线的拐点b k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'δ=(0.60-0.85Br =0.8Br T 永磁直流电机电磁计算程序和算例: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=Ia/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d0mm导线绝缘后线径d mm实际导线截面积ACUa=PI*Nt*d02/4mm²实际电枢电流密度j2=Ia/A CUa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+r2 3*d3-Ci(PI*r22+2*h22+d1cm²槽绝缘厚度Ci cm槽满率Sf=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=ρ*N*Lav/(4*Acua*a2Ra20(ρa20=0.1785*10-3Ω.mm2/cmΩRa75(ρa75=0.217*10-3Ω.mm3/cmΩ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hj21=h j2+Di2/8mm 四磁路计算气隙系数Kδ, Kδ=(1.01-1.1气隙磁通密度Bδ=Ф'δ*104/(α*τ*LefT每对极气隙磁位差Fδ=1.6*Kδ*δ*Bδ*104A0.2970.04142857110.2296704060.23OK0.25 漆膜厚度0.01mm 0.0415475636.979952136531.1938393半梨形槽0.270.1150.20.10.10.6950.6944412910.7230.7230.40.4951.1380.249441291 0.46018799 0.02336.6697966110.3741148.13518732 58.51728654 0.7860.8OK1.0821.1821.0890.269372444 375.48363780.000632167。

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。

永磁同步伺服电机电磁计算流程

电机计算与磁场分析1.1 计算程序及算例注：计算采用手算和MathCAD 计算结合使用的方法所以计算结果保留到小数点后三位。

一、额定数据1．额定功率 5KW N P =2．相数 3m =3．额定电压直流输出电压 40V d U =额定相电压 217.949V 2.34d N U U +== 三相桥整流考虑二极管压降4．功率因数 cos 0.8ϕ= sin 0.6ϕ=5．额定相电流 310116.071A cos N N N P I m U ϕ⨯==⋅⋅ 6．效率 0.9N η=7．额定转速 100000rpm N n = 8．预取极对数 2p =9．频率 3333Hz 60N pnf ==10．冷却方式空气冷却 11．转子结构径向套环12．电压调整率 20%N U ∆≤二、永磁材料选择13．材料牌号 NSC27G 烧结钐钴材料，主要考虑到高温工作环境该材料高温下退磁小。

14．预计温度 T= 250C 15.剩余磁通密度 20 1.0T r B =0.03%B r rB α=----的温度系数 0r I L B =---的不可逆损失率工作温度下 201(20)(1)0.931T100100Br r r IL B t B α⎡⎤=+--=⎢⎥⎣⎦ 16.计算矫顽力 20760kA/m c H =工作温度下 201(20)(1)707.56KA/m 100100Br C r IL H t H α⎡⎤=+--=⎢⎥⎣⎦17.相对回复磁导率 3010 1.047rr C B H μμ-=⨯=式中 70410H /m μπ-=⨯ 三、永磁体尺寸18．永磁体磁化方向长度 0.35cm M h =19．永磁体宽度 1.56cm M b =20．永磁体轴向长度 5.35cm M L = 21．永磁体段数 1W =22．永磁体每极截面积 28.346cm M M M A L b == 23．永磁体每对极磁化方向长度 20.7cm MP M h h == 24．永磁体体积 311.684cm m M MP V PA h == 25．永磁体质量 31095.812g m m m V ρ-=⨯= 稀土钴材料密度 38.2g/cm ρ=四、转子结构尺寸26．气隙长度 10.19cm δδ=∆+= 均匀气隙空气隙长度10.03cm δ= 非磁性套环长度 0.16cm ∆=27．转子外径 2 3.0cm D = 28．轴孔直径 2 1.0cm i D =29．转子铁心长度 2 5.35cm M L L ==30．衬套厚度 222()0.49cm 2i M h D D h h --∆+==31．极距 2(2)2.105cm 2D pπτ-∆== 径向瓦片形32．极弧系数 0.74p α=33．极间宽度 2(1)0.547cm p b ατ=-= 五、定子绕组和定子冲片34．定子外径 1 4.8cm D =35．定子内径 1212 3.06cm i D D δ=+= 36. 定子铁心长度 1 5.35cm M L L ==长径比λ＝1.7537．每极每相槽数 1q =38. 定子槽数 212Q mpq ==39．绕组节距 3y = 整距绕组,影响下面一些系数40. 短距系数 180sin 12p K β==41. 分布因数 1d K = 42.斜槽因数 1sk K =43.绕组因数 1dp d p sk K K K K ==波形系数 sin()20.91.024i iK φαπα⋅==44.预估永磁体空载工作点 '00.67m b = 工作点范围在0.55-0.75Br 内但高速电机应取小一些。

永磁直流电动机电磁计算程序

叠片系数KFe
23 极距 24 气隙长度
永磁直流电动机电磁计算程序
符号或算式
单位
PN
W
UN
V
nN
r/min
IN
A
TstN
η n=PN/UNIN*100 P'=(1+2η n/100)/(3η n/100)*PN E'a=(1+2η n/100)/3*UN p
Br20 工作温度时的剩磁密度为
α br为Br的温度系数 IL为Br的不可逆损失率 Hc20 工作温度时的矫顽力为 Hc=[1-(t-20)α Br/100](1-IL/100)Hc20 μ r=Br/μ 0Hc/1000 bk
0.6 0.6
1 0.36
1 54.16666667
1.4 0.8
2.5 4.385139671 0.654498458 0.135005868 4.036484279 1.747272727 1.065527066 1.223684486 0.088166387 0.000171066 3.823841793
t'k=tk*De2/Dk(厘米)
要求bk<0.8τ (1-α δ )厘米
七最大去磁校核
113 不同工作时的最大瞬时电流
A
突然起动时
A
瞬时堵转时
A
114 直轴电枢磁动势
A
A
115 交轴电枢磁动势 116 换向元件电枢磁动势 117 电枢总去磁磁动势 118 最大去磁时永磁体工作点
Amax
A/cm A A A
12 114.591561
9.75 22
0.443181818 1
0.75 0.78 0.441786459 22.06948582 2528.97683 半梨形槽

永磁同步电动机电磁计算程序教学文案

序号名称公式单位一额定数据1额定功率P Nkw2相数m13额定线电压U N1V 额定相电压U NV4额定频率ƒHz5极对数p6额定效率η1N%7额定功率因数cosφ1N8额定相电流I NA9额定转速n Nr/min10额定转矩T NN.m11绝缘等级B级12绕组形式双层二主要尺寸13铁芯材料50W470硅钢片14转子磁路结构形式15气隙长度δcm16定子外径D1cm17定子内径D i1cm永磁同步电动机电磁计算程序以下公式中π取值为3.1418转子外径D2cm19转子内径D i2cm20定、转子铁心长度l1=l2cm21铁心计算长度la=l1cm铁心有效长度l effcm铁心叠压系数K fe净铁心长l Fecm22定子槽数Q1 23定子每级槽数Q p1 24极距τp 25定子槽形梨形槽b s0cmh s0cmb s1cmh s1cmh s2cmrcm26每槽导体数N s1 27并联支路数a1 28每相绕组串联导体数NΦ129绕组线规N11S11mm230槽满率根据N11S11=1.54mm2,线径取d1/d1i=1.4mm/1.46mm,并绕根数N1（1）槽面积s scm2槽楔厚度hcm(2)槽绝缘占面积s icm2h1scm绝缘厚度C icm（3）槽有效面积s ecm2(4)槽满率sf% N1三永磁体计算31永磁材料类型铷铁棚32永磁体结构矩形33极弧系数a p34主要计算弧长b1pcm35主要极弧系数a1p 36永磁体Br温度系数a Br永磁体剩余磁通密度B r20T温度t℃t=80℃时剩余磁通密度B rT37永磁体矫顽力H c20KA/m永磁体H c温度系数a Hct=80℃时矫顽力Hc KA/m 38永磁体相对回复磁导率u ru0H/m39最高工作温度下退磁曲线的拐点b k40永磁体宽度b mcm41永磁体磁化方向厚度h Mcm42永磁体轴向长度l Mcm43提供每级磁通的截面积S M cm2四磁路计算44定子齿距t1cm45定子斜槽宽b skcm46斜槽系数K sk147节距y48绕组系数K dp1(1)分布系数K d1α°q1(2)短距系数K p1β49气隙磁密波形系数K f50气隙磁通波形系数KΦ51气隙系数Kδ52空载漏磁系数σ053永磁体空载工作点假设值b1m054空载主磁通Φδ0W b55气隙磁密Bδ056气隙磁压降δ12cm直轴磁路FδA交轴磁路Fδq 57定子齿磁路计算长度h1t1 58定子齿宽b t159定子齿磁密B t10T60定子齿磁压降F t1A查第2章附录图2E-3得H t10A/cm61定子轭计算高度h1j1cm62定子轭磁路计算长度l1j1cm63定子轭磁密B j10T64定子轭磁压降F j1cm查第2章附录图2C-4得C1查第2章附录图2E-3得H j10A/cm65磁路齿饱和系数K t66每对极总磁压降ΣF adAΣF aqA67气隙主磁导ΛδH68磁导基值ΛbH69主磁导标幺值λδ70外磁路总磁导λ1H71漏磁导标幺值λσ72永磁体空载工作点b m073气隙磁密基波幅值Bδ1T74空载反电动势E0V五参数计算75线圈平均半匝长l zl BcmdcmτycmsinαcosαC s76双层线圈端部轴向投影长f dcm77定子直流电阻R1ΩρΩ.mm2/mS1mm2d1mm78漏抗系数C x79定子槽比漏磁导λS1查第2章附录2A-3得K u1K L１λu1λL 1与假设值误差小于1%,不用重复计算80定子槽漏抗X s181定子谐波漏抗X d1Ω查第2章附录2A-4得ΣS82定子端部漏抗X e1Ω83定子斜槽漏抗X sk1Ω84定子漏抗X1Ω85直轴电枢磁动势折算系数K ad 86交轴电枢磁动势折算系数K aqK q87直轴电枢反应电流X adΩE dVI1dAF adA f1adb madΦδadW b88直轴同步电抗X dΩ89交轴磁化曲线（X aq-Iq）计算六工作性能计算90转矩角θ°91假定交轴电流I1q A92交轴电枢反应电抗X aqΩ见P428页表10-1 Xaq-Iq曲线93交轴同步电抗X qΩ94输入功率P1kwSINθSIN2θCOSθ95直轴电流I d A96交轴电流I q A97功率因数cosφ°ψ°φ°98定子电流I1A99负载气隙磁通ΦδW bEδV 100负载气隙磁密BδT 101负载定子齿磁密B t1T 102负载转子磁密B j2T 103铜耗P cu1W 104鉄耗（1）定子轭重量G j1kg（2）定子齿重量G t1kg(3)单位铁耗查第2章附录2E-4得p t1w/kgp j1w/kg(4)定子齿损耗P t1W(5)定子轭损耗P j1W(6)总损耗P Fe Wk1k2105杂耗P sP sN kw106机械损耗P fw w107总损耗ΣP kw108输出功率P2kw109效率η%110工作特性见P430表10-2111失步转矩倍数K MT max112永磁体额定负载工作点b mNf1adN113电负荷A1A/cmλ1n114电密J1A/mm2115热负荷A1J1（A/cm）（A/mm2）116永磁体最大去磁工作点b mhf1adhI adh Alaobusi算例4.00003.0000360.0000207.846096926.50003.00000.89601.00007.15960155253072.07547170.052314.814.74.8191919.10.9518.053667.7453333330.350.080.680.091.060.443213841.539699259 .4mm/1.46mm,并绕根数N1=11.0449520.20.1572481.150.030.887704 76.8400277610.82 6.4511733330.832911-0.121.22801.13216923-0.12856.544 1.0523700751.26E-063.61.219136.81.290888889 1.678155556 0.9808257135 0.932879761 0.965960169302 0.965753860.8333333331.2300402670.9406348791.2448267171.30.87 0.010365012 0.8411970220.02 1101.610936 833.7137955 1.2966666670.6405444441.793880386233.490 2.576666667 5.344105556 1.114305729 12.980832390.71.735 1.211871535 1347.991769 1080.094628 7.68922E-06 1.50683E-065.1029296776.63380858 1.5308789030.869003789 %,不用重复计算1.034706209201.529426831.682915872327.2568888890.5490852490.8357663494.3414579342.3838305111.7158936780.02171.53861.48.21E-010.9608659780.870.9050.403328710.6744.69E-016.28E-010.02051.65E-015.31E-011.63E+00 0.812981515 0.3251926060.4 6.558622511 193.4528014 1.231451467 158.2920937 0.011846361 0.858709257 0.0099496178.19E+0026.656.312.19根据I1q查表10-1得1.38E+014.44E+000.4483284510.8014937140.8938688943.25E+006.34E+000.9999593942.72E+01-5.17E-017.1248912060.010084516196.07567680.8184327131.7453347461.084150606261.317264623.264103534.2097075396.22.17 26.10018674 50.48310465 166.21667622.52 19.806546740.0227.9841 0.4753245883.97E+008.93E+010.18536125713.360.8611346311.04E-02 176.61978556.643 4.630762516 817.884282 0.4683161174.61E-014.79E+01。

永磁直流电动机电磁计算程序

永磁直流电动机电磁计算程序以下是一个简单的永磁直流电动机电磁计算程序的示例：```pythonimport math#输入电机参数voltage = float(input("请输入电机电压（伏）："))current = float(input("请输入电机电流（安）："))speed = float(input("请输入电机转速（转/分钟）："))#计算电机电磁力flux_density = 0.95 # 磁通密度（特斯拉）pole_pairs = 2 # 极对数armature_length = 0.1 # 电枢长度（米）force_constant = 2 * math.pi * pole_pairs * flux_density * armature_length # 电机电磁力常数（牛）force = force_constant * current#计算电机功率和效率power = voltage * currentefficiency = power / (force * speed)#输出计算结果print("电磁力：", force, "牛")print("功率：", power, "瓦")print("效率：", efficiency * 100, "%")```在上述示例程序中，首先通过`input`函数获取用户输入的电机参数，包括电压、电流和转速。

然后，根据给定的参数计算电机的电磁力、功率和效率。

电机电磁力的计算使用了一些基本的电磁学公式，如电机电磁力常数的计算公式为`2 * math.pi * pole_pairs * flux_density *armature_length`，其中`math.pi`为圆周率，`pole_pairs`为极对数，`flux_density`为磁通密度，`armature_length`为电枢长度。

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

盘式永磁电机功率计算

盘式永磁电机功率计算
1.机械功率计算：首先需要确定电机的输出转速和输出扭矩。

输出转速可以通过电机的额定转速和负载转矩来确定。

输出扭
矩可以通过电机的额定输出功率和额定转速来确定。

机械功率
的计算公式为：机械功率=输出扭矩×输出转速。

2.电磁功率计算：电磁功率是指电机输入电功率和电机效率
的乘积。

输入电功率可以通过电机的额定电压和额定电流来确定。

电机效率可以通过电机的额定输出功率和输入电功率来计算，电磁功率的计算公式为：电磁功率=输入电功率×电机效率。

3.总功率计算：总功率等于机械功率加上电磁功率，即：总
功率=机械功率+电磁功率。

需要注意的是，在实际应用中，电机的效率可能会受到一些
因素的影响，例如负载情况、温度等。

因此，在计算功率时，
应该尽可能地考虑这些因素，并进行实际测量或者根据经验进
行修正。

永磁同步电机扭矩dq计算公式

永磁同步电机扭矩dq计算公式摘要：一、永磁同步电机简介二、永磁同步电机扭矩dq计算公式三、应用示例四、总结正文：一、永磁同步电机简介永磁同步电机是一种采用永磁材料作为磁场源的同步电机，具有高效率、高功密、高扭矩质量比等优点，广泛应用于各种工业领域。

在永磁同步电机中，扭矩dq计算是一项关键的技术，能够帮助工程师优化电机的设计和控制。

二、永磁同步电机扭矩dq计算公式永磁同步电机的扭矩dq计算公式如下：1.电磁转矩Tem：Tem = 3 * Pm * (2 * pi * f * S - phi) / ω其中，Pm为永磁同步电机的功率，f为电源频率，S为电枢电流的幅值，phi为电枢电流滞后电压的相角，ω为电机的转速。

2.转矩常数kt：kt = 9.55 * Pm / ns其中，ns为电机的同步转速。

3.机械转矩Tm：Tm = Tem / kt4.电磁扭矩Tde：Tde = 3 * Pm * (2 * pi * f * S - phi) / (ω * kt)5.总扭矩Tt：Tt = Tm + Tde6.转速dq坐标系下的扭矩Dq：Dq = Tt * sqrt(1 + (ωd / ω) * (ωd / ω))其中，ωd为电机的dq轴转速。

三、应用示例假设一台永磁同步电机的功率为100kW，电源频率为50Hz，电枢电流滞后电压的相角为30°，电机的同步转速为3000rpm。

根据上述公式，可以计算出电机的电磁转矩、转矩常数、机械转矩、电磁扭矩、总扭矩以及dq坐标系下的扭矩。

四、总结永磁同步电机扭矩dq计算公式是一种重要的工具，能够帮助工程师深入理解电机的运行原理，并为电机的优化设计和控制提供依据。

48槽8级永磁电机的绕组参数设计及计算

48槽8级永磁电机的绕组参数设计及计算随着电动汽车的快速发展，永磁电机作为电动汽车动力系统的重要组成部分，其在高效、高性能、小型化方面的优势得到了广泛的应用。

在永磁电机中，绕组参数的设计对电机的性能和效率具有重要影响。

本文将针对48槽8级永磁电机的绕组参数设计及计算进行详细论述。

1. 绕组参数设计的重要性永磁电机的绕组参数设计涉及到绕组的匝数、线径、绕组分布等多个方面。

这些参数的设计直接影响到电机的电磁特性、损耗特性和热特性。

绕组设计合理与否将直接影响电机的效率、功率密度以及稳定性能。

正确的绕组参数设计对于提高永磁电机的整体性能具有至关重要的意义。

2. 48槽8级永磁电机的特点48槽8级永磁电机是一种常用的永磁同步电机结构，其具有结构简单、工艺成熟、性能稳定等特点。

由于永磁电机的磁链高度较小，因此需要设计合理的绕组参数来保证电机的性能和效率。

3. 绕组参数设计的步骤绕组参数设计主要包括以下几个步骤：- 确定电机的工作环境和性能要求- 计算电机的电磁参数，如磁通量、磁场强度等- 根据电机的电磁参数，确定绕组的匝数和分布- 根据绕组的匝数和分布，计算绕组的线径和绕组的填充因数- 绘制绕组的布线图- 进行绕组的电磁热耦合分析- 对绕组参数进行优化设计4. 48槽8级永磁电机绕组参数计算以48槽8级永磁电机为例，其绕组参数计算主要包括以下几个方面：- 绕组匝数的确定：根据电机的额定功率和额定转速，可以确定绕组的匝数，一般情况下，匝数越多，电磁转矩越大，但同时绕组电阻增大，铜损耗也会增加。

- 线径的计算：根据绕组的匝数、绕组的填充因数和工作电流密度，可以计算出绕组的线径。

线径的选择应该综合考虑绕组的电阻、损耗和散热等因素。

- 绕组的填充因数：填充因数是绕组的线材占据槽楔空间的比例，填充因数的选择对于绕组的电磁和散热特性有很大影响。

- 绕组的分布：绕组的分布形式有多种，如分布绕组、重复分布绕组等，不同的分布形式会对绕组的电磁特性产生不同的影响。

永磁同步电机扭矩dq计算公式

永磁同步电机扭矩dq计算公式
永磁同步电机是一种高效率、高可靠性的电机类型，广泛应用于工业和交通领域。

扭矩dq计算公式是用于计算永磁同步电机在dq坐标系下的电磁转矩的数学公式。

在dq坐标系下，电机的d轴与磁极轴重合，而q轴与d轴垂直。

dq坐标系的
选择可以使得扭矩计算更加简化和准确。

永磁同步电机的扭矩dq计算公式如下：
Td = 3/2 * P * (Psi_d * I_q - Psi_q * I_d)
其中，Td表示电机的电磁转矩（单位为N·m），P表示电机的极对数，Psi_d
和Psi_q分别表示电机的磁链（单位为Wb），I_d和I_q分别表示电机在dq轴方
向的电流（单位为A）。

通过这个公式，可以根据电机的磁链和电流值，准确计算电机所产生的电磁转矩。

需要注意的是，这个公式仅适用于理想情况下的永磁同步电机。

在实际应用中，由于电机的非线性特性和其他因素的影响，可能需要考虑更复杂的模型和算法来计算电磁转矩。

总结而言，永磁同步电机的扭矩dq计算公式是一种重要的数学工具，用于准
确计算电机的电磁转矩。

在工程设计和研发过程中，合理利用这个公式可以帮助优化电机性能，提高系统效率。

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。

永磁同步电动机电磁计算程序

67 气隙主磁导 68 磁导基值 69 主磁导标幺值 70 外磁路总磁导 71 漏磁bt1 Bt10 Ft1 Ht10 h1j1 l1j1 Bj10 Fj1 C1 Hj10 Kt ΣF ad ΣF aq
Λδ Λb λδ λ1 λσ
cm A
T A A/cm cm cm T cm
23.26410353 4.209707539
6.2
2.17 26.10018674 50.48310465 166.2166762
2.5 2
19.80654674 0.02
27.9841 0.475324588
3.97E+00 8.93E+01
0.185361257 13.36
0.861134631 1.04E-02
cm
Ksk1
y
Kdp1 Kd1
α
°
q1
Kp1
β
Kf
KΦ
Kδ
σ0
b1m0
Φδ0
Wb
Bδ0
56 气隙磁压降
直轴磁路交轴磁路 57 定子齿磁路计算长度 58 定子齿宽 59 定子齿磁密 60 定子齿磁压降查第2章附录图2E-3得 61 定子轭计算高度 62 定子轭磁路计算长度 63 定子轭磁密 64 定子轭磁压降查第2章附录图2C-4得查第2章附录图2E-3得 65 磁路齿饱和系数 66 每对极总磁压降
38 永磁体相对回复磁导率
ss
cm2
h
cm
si
cm2
h1s
cm
Ci
cm
se
cm2
sf
%
N1
铷铁棚矩形
ap b1p a1p aBr Br20 t Br Hc20 aHc

ANSYS分析实例 ppt课件

在钢件上，发电机的半径又比较大，维修吊装很不便）。
•
基于以上原因，必须保证永磁体在正常运行和突然发
生短路时，永磁体都不会发生不可逆退磁。
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21
2电枢反应磁场的计算
•
目前电磁场的计算方法有两种：
•
一、场化路的方法，将实际空间存在的不均匀分布的
磁场转化成等效的多段磁路，并近似认为在每段磁路中磁
电磁场的经典理论是麦克斯韦方程组，此处不再累述。这里引入矢量磁势Az 的重要意义在于对平行平面场，两点间矢量磁势的差值就是两点间沿z 轴单位长度上的磁通。
要注意二维电磁场分析计算得到的基本结果数据都是Az 值，通过对Az 值进行处理可以方便的求出电机各处的磁密和磁场强度，磁通、反电势和电磁转矩等。
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12
2.4.2 电机的计算转矩
•
在后处理中还可以通过ANSYS 内部的torq2d或
torqc2d 磁宏命令计算电机的计算转矩，先用path命令在
气隙中定义一条圆弧路径（要注意圆弧路径经过周期对称
后应该是闭合的），再调用torq2d 宏命令。
•
注意此时的结果是电机一个周期下沿轴向单位长度的
实践证明如果忽略电机端部的影响，采用二维的磁场分
析也能满足设计的精度要求。利用电机结构的周期性，选用
充分、合理的电机计算区域作为有限元模型，可以对电机模
型进一步的简化。
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3
应用ANSYS 有限元软件，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即二维电磁场问题，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。
发电、航空航天和大型汽轮发电机的励磁机等方面得到了