永磁直流电动机开发培训资料一

培 训 目的
一、培训目的要明确，目标明确，瞄准目标，用对 技能，才能一靶中的。
二、此次培训目的是： 1.加强学员们关于永磁直流电动机的理论知识； 2.增强学员们用理论指导实践，用实践丰富理论的 能力； 3.提高学员们永磁直流电动机设计和开发能力； 4.提高学员们的工作效率； 5.减少或杜绝后期更改（少走弯路） 。
1 电机开发应掌握的九大核心
技术
——强调电机设计能力、工程能力；怎样设计电机，而不是只做样品，即使 这个样品能满足标准要求；要能对电机设计做工程计算和模拟(仿真)。
一、机械计算，包括：尺寸链计算和CPK、材料选择（如怎样达到强度和温 度的要求）等 二、电磁计算，主要包括：磁通计算、转速和扭矩计算等 三、电路和EMC设计 四、机械分析和仿真，包括：有限元（强度）分析、塑料件注塑流变分析等 五、电磁分析和仿真，包括：有限元分析、齿槽扭矩和纹波电流分析等 六、工艺流程，的工作原理（4）
(C) 法拉第（英国）电磁感应 定律
如果线圈中流过电流，则在
与线圈交链的方向上产生磁通，
并且磁通与交链的线圈产生电动 势。
(D) 毕奥-萨伐尔（法国）定律 电流周围产生磁场和这个电
流之间的关系是：当匝数为N的 线圈中流过i(A)的电流时，则有 Ni=BL/μ=HL。式中的B为磁感 应强度(T)， L为磁路长度(m)， μ为磁导率(H/m)， H为磁场强 度(A/m)。
两条电流线之所以存在 互作用力，是一条电流 线产生的磁场，作用于 另一条电流线的结果。
下图所示为用左手 定则确定力的方向， 电流、磁通和力三 者互相垂直。
3.1 直流电动机的工作原理（3）
(B) 佛莱明（英国）右手 定则
向磁场内放置的导体施 加力，如果沿磁场正交的方 向移动导体，在导体内就会 产生感应电势。如果将导体 短路，就会产生电流。伸开 右手，使拇指与其余四指垂 直，并在同一平面内，让磁 力线穿过掌心，让拇指指向 导体运动的方向，则四指所 指的方向就是感应电动势的 方向。
式中 F——力（N）；
B——磁通密度（T；Wb / m2）；
I——电流（A）； L——导体长度（m）。 该式表达了电动机的基本原理。
3.1 直流电动机的工作原理（2）
为了产生电磁力，必须同时存 在电流和磁通。
在磁场中的带电导体之所以产 生力，是由于磁通就像拉紧的橡皮 筋一样具有弹性，并力求通过最短 距离，如下图：
培训内容
1 电机开发应掌握的九大核心技术 2 永磁直流电动机的设计依据 3 基础知识
3.1 直流电动机的工作原理 3.2 永磁直流电动机的结构 4 永磁直流电动机的基本方程 5 永磁直流电动机的工作特性 6 永磁直流电动机的电枢绕组和电枢反应 7 永磁直流电动机的材料 7.1 电磁材料 7.2 绝缘材料 7.3 结构材料 8 永磁直流电动机的磁路设计与计算 9 永磁直流电动机的磁场分析 10 永磁直流电动机的齿槽转矩
14 永磁直流电动机的电路和EMC设计
15永磁直流电动机的机械设计、零部件设计、计算、分析和仿真
16 永磁直流电动机的制造工艺
17 设计和工艺的薄弱点及采取的措施
17.1 电机振动和噪声
18 永磁直流电动机开发技巧 18.1 电磁计算技巧一
19 综合实例：汽车玻璃升降器电机开发指导书
20 练习题 (练习题一 练习题二 .......)
培训内容
11 永磁直流电动机的电磁设计
11.1 永磁直流电动机的设计特点 11.2 主要尺寸的确定
11.3 永磁体尺寸的确定 11.4 电枢冲片的设计
11.5 换向器和电刷
11.6 换向条件的校核
12 永磁直流电动机电磁计算程序和实例
13 利用ANSOFT MAXWELL软件进行永磁直流
电动机电磁计算和仿真实例
额定数据：额定功率、额定电压、额定转速等； 性能指标主要有：效率、温升和火花等级等，有时 也可能给出起动转矩（堵转扭矩）、转速变化率等指标。
二、永磁直流电机的机械设计、电路及EMC设计 和工艺设计的依据：相关标准。
三、电机运行时，所有物理量与额定值相同—— 电机运行于额定状态。电机的运行电流小于额定电 流——欠载运行；运行电流大于额定电流——过载运 行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载运行 会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或 额定状态附近，此时电机的运行效率、工作性能等比 较好。
七、设计和工艺的薄弱点及采取的措施 （如某些结构的电机振动和噪声问题怎样解决） 八、相关的经验和教训 九、总结：将以上工程计算和模拟的结果以及所有 适用标准或性能以benchmark形式把以上电机概念 设计同样品电机或类似电机进行对比
Development Process
A DIVISION OF LEGGETT & PLATT INCORPORATED
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PMDC Motor Training–Xinfa Zhang-2009
2 永磁直流电动机的设计依据
一、永磁直流电机的电磁设计是根据额定数据和性 能指标确定主要尺寸（电枢直径、电枢长度等）、永磁 体尺寸、冲片尺寸、电枢绕组数据、换向器和电刷尺寸 等，然后进行性能计算。若性能不满足要求，则调整结 构数据，重新进行性能计算，直至得到合格的设计方案。
客户经常给出如下设计依据：在某测试环境下 的堵转扭矩、最大电流和空载转速要求
永磁直流电机典型特性曲线
3 基础知识
3.1 直流电动机的工作原理（1）
在介绍工作原理之前， 我们先熟 悉一下有关电磁现象的定律和法则： (A) 电动机为什么旋转？
把通有电流的导体放置在磁场中， 则作用在导体上的电磁力
F=BIL
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