永磁直流电机设计
永磁直流电机设计
永磁直流电机设计
永磁直流电机的基本原理是利用定子和转子之间的电磁相互作用来产
生转矩。
定子上排列有若干个励磁线圈，当通电时会产生磁场。
转子上则
安装有一组永磁体，它们的磁场会与定子的磁场相互作用，从而产生转矩。
而永磁体的磁场是固定不变的，因此这种电机称为“永磁直流电机”。
定子设计是为了提供足够的磁场强度和均匀性。
在设计过程中，需要
确定励磁线圈的匝数、线径和磁场方向等参数。
一般来说，匝数越多、线
径越粗，磁场强度越高。
同时，励磁线圈的布局也很重要，要尽可能使磁
场分布均匀，避免磁场偏斜和不均匀。
转子设计主要涉及永磁体的选择和布局。
永磁体的材料一般选择高磁
能积的稀土磁体，如钕铁硼磁体。
在布局上，需要考虑永磁体的磁场分布
和转矩的平衡。
通常，可以采用多极磁化的方式来增加转子上的磁通量密度，从而提高转矩。
除了定子和转子的设计，还需要考虑永磁直流电机的优化方法。
其中
一种方法是通过磁路分析，优化磁路结构和磁场分布，从而提高电机的效
率和性能。
另一种方法是通过控制算法的优化，调整电机的运行方式和参数，使其在不同负载下都具有较高的效率和响应性。
总之，永磁直流电机的设计涉及到定子设计、转子设计和优化方法的
选择。
在设计过程中，需要根据电机的使用要求和性能指标，选择合适的
设计参数和优化方法，以实现高效、高性能的电机设计。
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论
永磁直流伺服电机调速系统课程设计绪论一、引言在当今高科技飞速发展的时代，永磁直流伺服电机调速系统在各类设备中得到了广泛的应用。
作为一种将电能转换为机械能的高效、高性能电机，永磁直流伺服电机具有出色的调速性能和控制特性。
本课程设计旨在使学生掌握永磁直流伺服电机调速系统的基本原理、组成及设计方法，培养学生解决实际工程问题的能力。
二、永磁直流伺服电机调速系统概述1.永磁直流伺服电机的原理永磁直流伺服电机是基于永磁材料制成的电机，其工作原理是利用永磁体产生的磁场与电枢绕组产生的电流相互作用，从而实现电机的转矩输出。
2.永磁直流伺服电机的特点永磁直流伺服电机具有以下特点：（1）高效率：由于采用永磁材料，使得电机的磁损减小，从而提高了电机的整体效率。
（2）高精度：具有很好的位置控制性能和速度控制性能，能够实现精确的定位和速度调节。
（3）响应快：电机转矩响应速度快，有利于提高系统的动态性能。
（4）可靠性高：采用永磁材料，使得电机具有更高的可靠性和稳定性。
3.永磁直流伺服电机调速系统的组成永磁直流伺服电机调速系统主要由以下几部分组成：（1）永磁直流伺服电机：作为系统的执行元件，负责将电能转换为机械能。
（2）控制器：对电机进行控制，实现电机的速度、位置等参数的调节。
（3）驱动器：将控制器发出的信号转换为电机所需的驱动电流。
（4）传感器：用于实时检测电机的工作状态，将检测信号反馈给控制器。
三、课程设计目的和意义课程设计旨在使学生深入理解永磁直流伺服电机调速系统的原理和组成，掌握系统的设计方法和实际应用。
通过课程设计，培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生在实际工程中的创新能力。
四、课程设计内容和步骤1.设计要求根据实际工程需求，设计一款具有良好调速性能和控制特性的永磁直流伺服电机调速系统。
2.设计原理分析永磁直流伺服电机调速系统的工作原理，了解各部分的作用和相互关系。
3.设计流程（1）确定设计目标和技术参数。
（2）选择合适的永磁直流伺服电机。
永磁直流无刷电机实用设计及应用技术
永磁直流无刷电机是一种高效、可靠且具有广泛应用的电机类型，其设计和应用技术涉及多个方面，包括结构设计、控制系统、功率电子器件等。
以下是关于永磁直流无刷电机实用设计及应用技术的一些重要内容：1. 结构设计：-定子结构设计：合理设计定子结构，包括定子槽形状、绕组布局等，以提高电机效率和性能。
-转子结构设计：优化转子磁路设计，选择合适的永磁材料和磁路形状，提高转子磁场密度和输出功率。
-轴承选型：选择适当的轴承类型和规格，保证电机运行平稳、低噪音。
2. 控制系统：-传感器选型：选择合适的位置传感器（如霍尔传感器）或传感器less 技术，实现电机位置检测和闭环控制。
-控制算法：设计高效的电机控制算法，如FOC（Field Oriented Control）或者DTC（Direct Torque Control），以实现精确控制和高效能耗。
- PWM技术：采用PWM技术控制功率电子开关器件，实现对电机相电流的精确控制，提高电机效率和响应速度。
3. 功率电子器件：- MOSFET或IGBT选择：根据电机功率大小和工作环境选择合适的功率MOSFET或IGBT器件，以确保电机的稳定性和可靠性。
-散热设计：合理设计散热系统，确保功率电子器件能够有效散热，避免过热损坏。
4. 应用技术：-电动汽车：永磁直流无刷电机在电动汽车中得到广泛应用，提供高效、节能的动力输出。
-家用电器：如空调、洗衣机等家用电器中也有广泛应用，提供高效、低噪音的驱动。
-工业领域：如风力发电机组、泵类设备等领域也有着重要的应用。
以上是关于永磁直流无刷电机实用设计及应用技术的简要介绍，这种电机技术在各个领域都有着重要的应用前景，不断推动着电机技术的发展和创新。
永磁直流电机图纸设计规范【范本模板】
永磁直流电机图纸设计规范为进一步规范图纸，提高图纸的图面质量，使图纸规范化、标准化、通用化，更好的指导生产，特制定此图纸编写规范.内容如下：1、产品名称与图号缩写规范;2、图纸归档方式；3、图纸目录编写规范;4、电机标准编写规范；5、总装图编写规范；6、定子图编写规范;7、端盖图编写规范；8、机壳图编写规范；9、转子图编写规范；10、转轴图编写规范；11、电刷图编写规范;12、刷架板图编写规范;13、磁瓦图编写规范；14、换向器图编写规范;15、刷架组件图编写规范;16、弹簧图编写规范；17、刷握图编写规范；18、铭牌图编写规范.图纸归档方式1.每套产品图纸专用图纸为图纸目录、铭牌、电机标准、材料消耗工艺定额明细表、总装图、定子图、转子图共7份.这7份图纸放在一个文件夹内，其它图纸全部分类管理存档。
2。
除图纸目录、铭牌、电机标准、材料消耗工艺定额明细表、总装图五张图纸可以在标题栏出现电机型号，其它图纸不得出现电机型号。
图纸目录编写规范1、图纸目录应包括所有新出图纸及所有引用图纸图号清单；2、图纸目录的第一行应注明该图纸目录的电机型号、图号和版本号；3、主体栏内应注明序号、名称、图号、版本号、备注等内容.为便于图纸发放和查询，对专用图纸的移用需要在备注栏中注明移用什么型号电机的图纸；4、更改栏中应有更改标志、数量、更改单号、签名、日期等内容；5、标题栏中应有拟制、审核、标准化、批准等内容。
电机标准的编写规范1、电机标准中应包括外观、电性能、匝间耐压、常态绝缘电阻、电气强度、轴向窜动、噪音、绝缘等级、是否有UL论证、防护等级、螺钉拧紧扭矩、外形尺寸和转向等内容.2、电机标准的第一栏应包括:电机型号、图号、版本号等内容；主体栏中包括序号、技术要求、备注等内容；更改栏中应包括更改标记、数量、更改单号、签名、日期等内容;标题栏中应包括拟制、审核、批准等内容。
3、外观：表面无划伤、脏污、锈斑；接插件牢固、无松脱；铭牌清晰正确、粘贴牢固。
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 NNm i 48.4063.03085.0'=⨯==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′=27．计算电枢内径m n B A P D N s i i i 23311037.110000255.0110008.048.401.61.6-⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=''''='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=111. 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 221102.22104.114.32--⨯=⨯⨯==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 22110733.06104.114.3--⨯=⨯⨯==π3. 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,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=δδτ1j B 可由设计者经验得,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(2010101=-++=b b t b t K δδδ7．电枢铁心轭部沿磁路计算长度m h ph h D L j ij t i i 2111110064.2)21(2)2(-⨯=+-⨯++=απ8．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-⨯=-=δ3. 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 α5. 紧圈外经D 2=m 21032.1-⨯6. 永磁材料磁化方向截面积24221043.421026.114.3108.28.02m p D L S mm m m ---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==πα7. 永磁材料的选取永磁体材料：钕铁硼 剩磁r B ：矫顽力c H ：796 kA/m 永磁体材料密度m ρ:cm 38. 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 mim 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 22222221033.02102.01086.022---⨯=⨯-⨯=-=-=12．转子磁轭沿磁路方向长度瓦片m pD D b L mii e j j 222221083.0)21(4)(-⨯=-++=απ五、磁路计算1. 漏磁系数2.1=σ2. 气隙磁通δδδταB L B i 926.4==Φ3．空载电枢齿磁密δδδB B K b t B B Fe t t 588.296.010295.010733.022=⨯⨯⨯⨯==-- 4. 空载电枢轭磁密δδδB B L K h B Fe j j 819.28.296.0325..02926.4211=⨯⨯⨯=Φ=5. 空载转子轭磁密δδδσB 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⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=-δδδδδδ7. 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=Φδδσ12.空载特性曲线计算见表;因为表面磁钢永磁电机电动机负载时气隙的合成磁场与空载时差不多;六．电路计算1. 绕组形式及电子开关形式：两相导通星形三相六状态 2. 绕组系数采用单层集中整距绕组,即 第一节距)(31槽==τy 每极每相槽数12pmZq ==m 是相数；p 为极对数 故绕组系数1=w K3. 预取空载转速m in /120000r n =' 4. 每相绕组串联匝数φW '0.7V U 24.8025.700为管子压降，取匝，∆=Φ'∆-='δφαpn UU W i取匝82W =φ5. 电枢总导体数根4922==φmW N6. 实际每槽导体数N s =N/Z=82根7. 实际空载转速0nmin /11742109039.28217.02488.05.725.7400r pW U U n i=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=Φ∆-=-δφα8. 计算绕组端部长度m pD D pDav l i b 211101.42)2)(2.122.1-⨯=+=='ππ 9. 计算电枢绕组每匝平均长度m l L L bav 2108.13)(2-⨯='+= 10． 预估导线截面积2661007086.01101463.04830m a J U P S aN N c-⨯=⨯⨯⨯⨯=''='η 式中26'/1014m A J a⨯=为预取导线电流密度 1=a 为每相绕组支路数 11. 导线选取选择F 级绝缘导线QZY-2 导线计算截面积26210066.04m d S c c -⨯==π导线最大截面积262max max 10092.04m d S c c -⨯==π导线直径md m d c c 3max 310342.01029.0--⨯=⨯=12. 槽满率计算公式选择35.01042max=⨯⋅=-S c s s S S N K π13. 实际导线电流密度26'/1015m A aS U P J c N Na ⨯==η 14. 每相电枢绕组电阻Ω==⨯=Φ-31022)20(62)20(20cavcava S a l W S ma Nl r ρρ式中)/(0157.02)20(m mm ⋅Ω=ρ为导线的电阻率 设电机绕组的工作温度t 为75C 0,则导线工作温度电阻Ω=⨯-+=65.3])20(1[20t a at p t r r 式中00395.0=t p 为导线的电阻温度系数七．电枢反应计算1. 起动电流 A r UU I atst 77.722=∆-=2. 起动时每极直轴电枢反应最大值A K W I F w st sdm 27643==φ 3. 额定工作时的反电动势 V n W pC N ie 5.39152'==δφφα 4. 额定工作时电枢电流 A r EU U I ata 97.022=-∆-=5. 额定工作时最大直轴去磁磁势A K W I F W a adm 3443==φ 6. 负载工作点：根据sdm F 和adm F ,可在空载永磁体工作图上作出负载和起动时的特性曲线2、3,求负载特性曲线与永磁体去磁曲线的交点,得负载工作点：负载气隙磁感应强度T B 5872.0=δ 负载气隙磁通Wb 4108925.2-⨯=Φδ负载电枢齿磁感应强度t B = 负载电枢轭磁感应强度j B =7. 额定工作时电磁转矩m N I W pT a iem .0366.04==δφφπα8. 起动电磁转矩 m N I C T st T st .293.0=Φ=δ 八. 性能计算1. 电枢铜损W r I p at a Cu 87.622== 2. 电枢铁损W G B G B f p K p j j t t a Fe 11.4)()50)(50/10(12123.1=+= 式中a K ------铁损工艺系数,取2=a K1j G ------定子轭重kg L h D D G j s j 05816.010])2([43211211=⨯--=-πρt G ------定子齿重kg ZL h b G t t s t 0173.0103=⨯=-ρ3. 轴承摩擦损耗W n G K p N p mp mpn 05.1103=⨯=-Kmp=3,p G 为磁钢重 转子轭重 转轴重 传感器转子重的和 3=mp K 为默认情况,可让用户自己指定kg G G G G r g m p 035.0=++=4. 风损W L n D p N mpb 13.01026332=⨯=-5. 机械损耗和铁损W p p p p mpb mpn Fe 29.5=++='6. 考虑到附加损耗后的机械损耗和铁损 W p p 877.63.1='=系数可选 7. 开关管损耗W U I p a 358.12=∆⨯=∆8. 电机总损耗W p p p p Cu 1.15=++=∆∑9. 输入功率W I U P a N 56.461==10. 输出功率W p P P N 46.311=-=∑ 11. 效率%57.67%1001=⨯=P P N η 12. 摩擦转距m N n p T N.00657.056.90== 13. 额定输出转距 m N T T T em .03.002=-=。
永磁有刷直流电动机课程设计
永磁直流有刷电动机课程设计目录摘要一、设计背景及其发展状况二、有刷直流电动机的组成结构和工作原理1.永磁直流电动机的结构、起动和转动机理2.永磁有刷直流电动机的反电动势和转矩、转速、调速范围3.永磁有刷直流电动机的功率和效率三、永磁有刷直流电动机的设计1.永磁有刷直流电动机主要尺寸的确定2.永磁有刷直流电动机的绕组设计3.永磁有刷直流电动机换向器的设计四、磁路计算1.组抗参数2.损耗参数3.外特性4.效率特性五、个人总结参考文献摘要永磁有刷直流电机是在直流电机的基础上用永磁铁代替原有磁体材料建立的主磁场。
直流电动机采用了永磁励磁后，因省去了励磁绕组，降低了励磁损耗，使其具有结构简单、体积小、效率高、用铜量少等优点。
本文分析了永磁有刷直流电机的工作原理,研究了永磁有刷直流电机电磁的特点, ,运用解析计算的方法分析出电机的各项参数。
为设计永磁有刷直流电动机，我们依据Matlab强大的数据计算能力建立起了永磁有刷直流电机的数学模型并进行了仿真进而对控制系统进行了一定的分析，同时还对比了在不同的参数下电机的工作性能,为电机系统的设计及其工作的稳定性提供了一定的依据。
经设计出的200W永磁有刷直流电动机具有简便高效的特点。
关键词永磁直流电机有刷设计电机一、设计背景及其发展状况1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流在磁场中受机械力的作用，即电流的磁效应。
1821年，英国科学家法拉第总结了载流导体在磁场内受力并发生机械运动的现象，法拉第的试验模型可以认为是现代直流电动机的雏形。
1822年，法国人吕萨克发现电磁铁，，即用电流流过绕在铁芯上的线圈的方法可以产生磁场。
在这些发现与发明的基础上，1831年法拉第发现了电磁感应定律，发明了盘式电机。
1831年，法拉第发现了电磁感应定律，并发明了盘式电机。
同年，亨利制作了振荡电机。
1832年，斯特金发明了换向器，并对亨利的振荡电机进行了改进，制作了世界上第一台能连续旋转运动的电机。
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。
永磁无刷直流电机设计实例
永磁无刷直流电机设计实例永磁无刷直流电机（Brushless DC Motor，BLDC）是一种形式先进的电机，具有高效率、长寿命、高功率密度、高控制精度等优点，已广泛应用于机床、机器人、电动工具等领域。
在本文中，我们将介绍永磁无刷直流电机的设计实例。
1. 电机参数计算在进行永磁无刷直流电机设计之前，首先需要计算出电机的一些参数，包括额定功率、额定转速、额定电压、额定电流等。
这些参数将作为电机设计的基础。
1.1 标称功率Pn = Tmax × ωnPn 为电机标称功率，Tmax 为电机最大扭矩，ωn 为电机额定转速。
1.2 额定转速永磁无刷直流电机的额定转速通常由应用需求决定。
对于电动工具来说，需要较高的额定转速，而对于机床来说，需要较低的额定转速。
通常情况下，可以根据应用的要求来选择适当的额定转速。
永磁无刷直流电机的额定电压通常由电源系统决定。
通常情况下，可以选择电压稳定器或直流电源来提供稳定的电压。
根据实际需求和电源系统的限制，可以确定电机的额定电压。
2. 永磁体设计永磁体是永磁无刷直流电机中最重要的组件之一，其设计将直接影响电机的性能。
永磁体的设计包括永磁体的形状、尺寸以及选用的材料。
2.1 形状与尺寸永磁体的形状和尺寸对电机的输出特性有着重要的影响。
通常情况下，可以选择方形、圆形、椭圆形等形状，并根据电机设计参数计算出永磁体的尺寸。
2.2 材料选择永磁体选用的材料决定了电机的性能。
目前常用的永磁体材料有 NdFeB、SmCo、AlNiCo 等。
不同的永磁体材料具有不同的磁性能、机械性能和耐温性能，应根据实际应用需求进行选择。
3. 绕组设计绕组是永磁无刷直流电机中的另一个关键组件，在电机的输出特性和效率上起着重要作用。
绕组的设计涉及到绕组的形状、导线直径、匝数和线材材料等方面。
绕组的形状通常与永磁体相对应，可以根据永磁体的形状来确定绕组的形状。
3.2 导线直径导线直径直接影响到电机的电阻和电感，对电机的输出特性和效率有着重要影响。
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。
永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究
永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究一、本文概述本文旨在全面探讨永磁无刷直流电动机（Permanent Magnet Brushless DC Motor, PMBLDCM）的设计和仿真研究。
永磁无刷直流电动机作为现代电力驱动系统的关键组件，具有高效率、高功率密度、低噪音和低维护成本等诸多优点，因此在电动汽车、航空航天、家用电器等领域得到了广泛应用。
本文将从理论基础、设计原则、仿真方法、优化策略等多个方面，对永磁无刷直流电动机的设计和仿真进行深入研究。
本文将概述永磁无刷直流电动机的基本工作原理和结构特点，为后续的设计研究和仿真分析奠定理论基础。
接着，重点讨论电动机设计过程中的关键因素，包括绕组设计、磁路设计、热设计以及电磁兼容性设计等，并提出相应的设计原则和优化策略。
在此基础上，本文将探讨基于数值计算的仿真分析方法，包括有限元分析、电路仿真、热仿真等，以评估电动机的性能和可靠性。
本文将总结永磁无刷直流电动机设计和仿真研究的最新进展，展望未来的发展趋势和研究方向。
通过本文的研究，旨在为读者提供一套完整的永磁无刷直流电动机设计和仿真分析框架，为推动该领域的技术进步和应用发展做出贡献。
二、永磁无刷直流电动机的基本原理与特点永磁无刷直流电动机（Permanent Magnet Brushless DC Motor, PMBLDCM）是一种结合了直流电机与无刷电机技术的先进电动机类型。
其基本原理在于利用永久磁铁产生的恒定磁场作为电机的励磁场，并通过电子换向器实现电流的换向，从而实现电机的连续旋转。
这种设计消除了传统直流电机中的机械换向器和电刷，显著提高了电机的运行效率和可靠性。
高效率：由于消除了机械换向器和电刷，减少了能量损失和摩擦，使得PMBLDCM具有更高的运行效率。
高转矩密度：永磁体产生的恒定磁场使得电机在相同体积下能够产生更大的转矩。
良好的调速性能：通过电子换向器，可以实现对电机转速的精确控制，满足各种应用需求。
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。
无刷直流永磁电动机的原理和设计
无刷直流永磁电动机的原理和设计无刷直流永磁电动机是一种将电能转化为机械能的装置，它采用了无刷技术和永磁材料，具有高效率、高功率密度和可靠性高等优点。
本文将详细介绍无刷直流永磁电动机的工作原理和设计要点。
无刷直流永磁电动机的工作原理主要包括电磁场产生、电流调节和转矩产生三个方面。
首先，通过电流调节器向无刷直流永磁电动机的定子绕组输入电流，产生定子磁场。
接着，通过永磁体在转子上产生磁场，与定子磁场相互作用，产生转子磁场。
最后，通过转子磁场和定子绕组之间的相互作用，产生电磁转矩，驱动转子旋转。
设计无刷直流永磁电动机时，需要考虑多个因素。
首先是功率需求，根据所需的功率大小选择合适的电机型号和规格。
其次是电压和电流需求，根据电源的电压和电流限制选择合适的电机参数。
还需要考虑转速范围和转矩要求，根据具体应用场景确定电机的转速和转矩特性。
此外，还需要考虑电机的体积、重量和成本等因素。
在无刷直流永磁电动机的设计中，关键的技术是永磁材料的选择和磁路设计。
永磁材料的选择要考虑其磁能积、矫顽力、矫顽力系数等参数，以及温度稳定性和成本等因素。
磁路设计要保证磁场的均匀性和稳定性，提高电机的效率和输出功率。
无刷直流永磁电动机还需要配备电流调节器和位置传感器等辅助设备。
电流调节器可以实现对电机电流的精确控制，保证电机的稳定运行。
位置传感器可以实时监测电机转子的位置和转速，提供给电流调节器进行反馈控制。
无刷直流永磁电动机具有多种应用领域。
在工业领域，它广泛应用于机床、印刷设备、纺织设备等需要精确控制的设备中。
在交通领域，它被用作电动汽车的驱动系统，具有高效率和长续航里程的优势。
在家电领域，它被应用于洗衣机、冰箱等家电产品中，提供高效、静音的驱动能力。
无刷直流永磁电动机是一种高效、高功率密度和可靠性高的电机，具有广泛的应用前景。
在设计无刷直流永磁电动机时，需要考虑功率需求、电压和电流需求、转速范围和转矩要求等因素。
通过合理选择永磁材料和进行优化的磁路设计，可以提高电机的效率和输出功率。
永磁无刷直流电机控制系统设计
永磁无刷直流电机控制系统设计永磁无刷直流电机控制系统设计一、引言永磁无刷直流电机（Permanent Magnet Brushless DC Motor，简称BLDC）是一种新型的电动机，具有结构简单、运行可靠、效率高等优点，在工业、交通、家电等领域得到广泛应用。
为了实现对BLDC电机的精确控制，设计一个高效稳定的控制系统成为必要之举。
本文将分析和论述永磁无刷直流电机控制系统设计的一些关键要素和方法。
二、永磁无刷直流电机基本原理BLDC电机是通过控制电流通与断，使电机的一组定子绕组提供恒定的磁场，从而推动转子转动的一种电动机。
根据转子上磁极的个数，可以分为两极、四极、六极等型号的BLDC电机。
当定子绕组中的三个相位依次通断电流时，电机能够顺利运转。
三、BLDC电机控制系统设计要素1. 传感器信号获取为了控制BLDC电机的运行，需要获取电机运行状态的反馈信号。
常用的传感器有霍尔效应传感器和位置传感器。
霍尔效应传感器可以感知电机转子磁场的变化，提供转子位置的信息。
位置传感器则提供更加精确的转子位置反馈，用以计算电机的转速和角度。
2. 电机控制算法在BLDC电机控制系统中，常用的控制算法有直接转矩控制（Direct Torque Control，简称DTC）和磁场定向控制（Field Oriented Control，简称FOC）等。
DTC算法通过对电流和磁通矢量进行控制，能够在实时动态调整电机的转矩和速度。
FOC算法则是通过调整控制电流的矢量方向，实现对电机转矩和速度的精确控制。
3. 电机驱动器选型电机驱动器是BLDC电机控制系统中的一个重要组成部分，其功能是将控制信号转化为实际电机转子的驱动电流。
在选择电机驱动器时，要考虑电机的功率、电压范围、控制接口等因素。
常见的驱动器类型有电流型和电压型两种，根据电机的实际需求进行选择。
四、永磁无刷直流电机控制系统设计方法1. 系统硬件搭建首先需要根据电机的参数和要求，选取合适的传感器和驱动器，并进行硬件搭建。
永磁直流无刷电机实用设计及应用技术
永磁直流无刷电机实用设计及应用技术永磁直流无刷电机是一种常见的电机类型，它具有高效率、高功率密度和高可靠性等优点，因此在各种应用中得到广泛使用。
以下是关于永磁直流无刷电机实用设计及应用技术的一些要点：1.电机参数设计：在实用设计中，需要确定电机的各项参数，如功率、电压、转速、扭矩和效率等。
这些参数应根据具体应用需求和设计限制进行选择和调整。
同时，要合理选择电机类型和规格，以满足应用要求。
2.磁体设计：永磁直流无刷电机的核心部分是磁体，它产生磁场以驱动电机运转。
磁体设计的目标是实现高磁能积、高磁矩和稳定性。
在设计过程中，需要考虑磁体的材料选择、形状设计和磁场分布等因素。
3.控制系统设计：永磁直流无刷电机的控制系统通常采用电子调速技术，以实现电机的精确控制和调速。
一般会采用传感器反馈以获取电机状态信息，并通过电机驱动器对电流和电压进行控制。
控制系统的设计要考虑到电机的负载特性、运行要求和实时调速性能。
4.效率和热管理：永磁直流无刷电机在运行中会产生热量，需要有效管理和散热。
为了保持高效率和稳定性，应设计合理的散热系统和温度控制措施，以防止电机过热和损坏。
5.应用特定需求：永磁直流无刷电机的应用广泛，可以应用于电动车辆、工业自动化、医疗设备、家用电器等领域。
在实际应用中，要充分考虑特定需求和环境条件，对电机进行相应的设计和优化。
总体而言，永磁直流无刷电机的实用设计和应用技术涉及多个方面，包括电机参数设计、磁体设计、控制系统设计、热管理和特定应用需求。
合理的设计和应用技术可以充分发挥永磁直流无刷电机的性能，提高效率和可靠性，满足不同领域的需求。
在设计和应用过程中，需要综合考虑各种因素，并与专业技术人员进行合作和沟通，确保电机的良好运行和性能表现。
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。
永磁直流无刷电机实用设计及应用技术
永磁直流无刷电机实用设计及应用技术1. 引言1.1 概述随着科技的不断发展，无刷电机在各个领域的应用越来越广泛。
其中，永磁直流无刷电机作为一种重要的驱动装置，在电动汽车、工业自动化设备和家用电器等领域中扮演着重要角色。
本文将对永磁直流无刷电机进行实用设计及应用技术的全面探讨，旨在帮助读者更好地理解并应用该技术。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、永磁直流无刷电机的原理和特点、实用设计技术、应用案例分析以及结论与展望。
通过这些内容，我们将全面介绍永磁直流无刷电机及其相关技术的基本原理、实际应用过程中需要考虑的设计参数，以及一些常见的应用案例。
最后，我们将总结研究成果，并探讨未来该领域的发展趋势和前景。
1.3 目的本文的主要目的是介绍永磁直流无刷电机实用设计及其应用技术，从而使读者能够了解和掌握这一重要领域的知识。
通过深入研究各种设计和优化技术，我们可以更好地理解电动汽车、工业自动化设备和家用电器等领域中永磁直流无刷电机的应用，并为实际工程设计提供参考和指导。
同时，本文也旨在为未来的研究和创新提供一定的启示，并展望该领域的发展趋势。
2. 永磁直流无刷电机的原理和特点:2.1 原理介绍:永磁直流无刷电机是一种利用永磁体产生磁场，通过电子器件控制换相的电机。
其工作原理基于法拉第感应定律和洛伦兹力定律。
在该电机中，通过转子上的永磁体所产生的磁场与由驱动器产生的旋转磁场进行交互作用，从而实现电机运转。
2.2 特点分析:永磁直流无刷电机具有以下几个特点：(1)高效率：相比传统直流有刷电机，无刷电机采用固态换向器件，减少了刷子摩擦损耗和碳粉污染等问题，因此具有较高的效率。
(2)低维护成本：无刷电机没有刷子和换向环境等易损部件，从而降低了维护成本，并延长了使用寿命。
(3)快速响应能力：无刷电机具有较高的动态响应能力，并且可以通过调整驱动器参数来实现不同的控制策略，以满足不同工况下的要求。
(4)高功率密度：由于无刷电机采用了永磁体产生较强磁场，而且没有绕组饱和现象，因此具有较高的功率密度。
永磁无刷直流电机的设计
永磁无刷直流电机的设计摘要：永磁无刷直流电机是一种新型电机，其特点是不需要传统的机械电刷，因此在家用电器等领域得到广泛运用。
其简单结构、高可靠性和高效率使其备受青睐。
关键词：永磁无刷直流电机；设计虽然其工作原理与传统的电磁式直流电机相似，但借助高性能的永磁材料和电子控制技术，这种电机在单位体积内能提供较高的转矩，同时转矩惯性比较小，启动时的转矩也很大，此外，其调速特性也相当优越。
因此，在家用电器领域，永磁无刷直流电机得以广泛应用。
1.永磁无刷直流电机的主要特点和应用1.1永磁无刷直流电机的主要特点(1) 由于无电火花和磨损问题，永磁无刷直流电机拥有卓越的工作寿命和高度可靠性。
(2) 其低转动惯量和高转矩惯量比使其具有出色的响应速度。
(3) 通过永磁体产生的气隙磁场，使得电机的效率和功率因数保持在高水平，且发热主要分布在定子上，便于热量散发。
(4) 虽然与有刷直流电机相比略微成本较高，但与异步电机相比，其控制性能卓越。
1.2永磁无刷直流电机的主要应用目前，不断扩大的市场需求迅速推动了永磁无刷直流电机的蓬勃发展。
自上世纪90年代起，随着科技的不断进步，永磁材料的性能得到了显著提升。
尤其以钕铁硼等第三代永磁材料为代表，不仅在耐腐蚀性方面有了巨大突破，其在高温环境下的稳定性也得到了显著提升，同时生产成本也在逐步降低。
许多高校和制造单位都在永磁无刷直流电机的研发中投入了大量资源，为其发展注入了新的活力。
永磁无刷直流电机的功率范围广泛，从毫瓦级到数十千瓦级不等，为用户提供了多样的选择。
2.无刷直流电机的结构及工作原理2.1无刷直流电机的基本结构无刷直流电机的基本组成结构包括电机本体、转子位置传感器和电子换相电路，具体如图2.1所示。
图2.1永磁无刷直流电机系统的组成结构示意图无刷直流电机的结构类似于永磁同步电机，其核心部分是电机本体，是实现机电能量转换的核心。
因此，其设计在确保整个系统可靠运行方面具有关键性作用。
永磁直流电机的有限元仿真设计分析
永磁直流电机的有限元仿真设计分析摘要：永磁直流电机具有调速范围宽和便于控制的特点外，还具有体积小、效率高、用铜少、结构简单、运行可靠等特点因而在家用电器、医疗设备、汽车电器、音像器具及电动工具等方面具有广泛的用途。
由于存在换向器件及永磁体，永磁直流电机的分析变得比较复杂，借助于电机有限元软件可以方便的更加贴近实际的分析永磁直流电机工作特性，对于设计、改进电机结构，提高电机的运行性能可以提供参考。
关键词：永磁直流电机有限元仿真设计1 永磁直流电机的结构特点永磁直流电机的电枢与普通的直流电机的电枢是一致的，永磁体安放在定子上形成定子磁极。
考虑到实际的应用环境，现在的永磁直流电机的体积较小，转子叠片的尺寸比较小，所以永磁体往往采用剩磁较低的铁氧体材料，直接安装在精钢材质的机壳上，这样可以取得比较理想的电磁负荷[1]，如图1所示。
2 永磁直流电机的分析特点在进行永磁直流电机的设计时，尤其是换向结构的设计决定了电机的工作性能，大多数实际上主要依赖人员的经验和实验反复校正来保证电机性能，延长了产品的开发周期和增大了开发成本。
由于来自成本、质量、开发周期等等因素日益紧迫的要求，迫切需要一种能够对直流电机快速、准确分析的解决方法。
1988年m. marinescu提出了一种永磁有刷直流电机的数学模型，这种数学模型假设气隙磁场分布呈矩形分布。
这种假设将导致在预测感应电压、磁链、转矩等等方面出现明显的偏差[2]。
有学者通过建立电枢表面气隙磁场的解析表达式，据此计算电机的工作特性，使快速分析电机的性能问题的解决成为可能[3]。
这种解析计算较经典换向理论有了很大的发展，但是解析式过于复杂难以直接应用与实际操作中。
近年来电机分析软件快速发展，尤其是电机电磁场有限元分析软件ansoft maxwell 2d以其操作方便快捷、结果准确可靠得到了广泛的应用。
ansoft maxwell2d的瞬态场功能采用先进的运动表面算法，无论分析或计算物体移动到任何时刻和角度都无需对模型进行重新剖分就可以快速精确的仿真电磁场二维时变问题。
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永磁直流電機設計
1.電機主要尺寸與功率,轉速的關系:
與異步電機相似,直流電機的功率,轉速之間的關系是:
D22*Lg=6.1*108*p’/(αP*A*Bg*Ky*n) (1)
D2 電樞直徑(cm) 電机初設計時的主要尺寸
Lg 電樞計算長度(cm) 根據電机功率和實際需要確定
p’計算功率(w) p’=E*Ia=(1+2η)*P N/3η
E=Ce*Φ*n*Ky=(P*N/60*a)*Φ2*n*Ky*10-8
Ce 電勢系數
a 支路數在小功率電機中取a=2
p 极數在小功率電機中取p=2
N 電樞總導体數
n 電机額定轉速
Ky 電樞繞組短矩系數小功率永磁電机p=2時,采用單疊繞組Ky=Sin[(y1/τ)*π/2] y1繞組第一節矩
αP 極弧系數一般取αP=0.6~0.75 正弦分布時αP=0.637
Φ每極磁通Φ=αP*τ*Lg*Bg
τ極矩(cm) τ=π*D2/P
Bg 氣隙磁密(Gs) 又稱磁負荷對鋁鎳Bg=(0.5~0.7) Br 對鐵氧体Bg=(0.7~0.85) Br, Br為剩磁密度
A 電樞線負荷 A=Ia*N/(a*π*D2)Ia電樞額定電流對連續運行的永磁電動机,一般取A=(30~80)A/cm另外電機負荷Δ= Ia/(a*Sd),其中Sd=π*d2/4 d為導線直徑.為了保証發熱因子A*Δ≦1400 (A/cm*A/mm2 )通常以電樞直徑D2和電樞外徑La作為電机主要尺寸,而把電動機的輸出功率和轉睦為電机的主要性能,在主要尺寸和主要性能的基礎上,我們就可以設計電機了.
在(1)式的基礎上經過變換可為:
D22*Lg*n/P’=(6.1*108/π2)*1/(αP*Bg*A)=C A
由上式可以看, C A的值並不取決於電機的容量和轉速,也不直接與電樞直徑和長度有關,它
僅取決於氣隙的平均磁密及電樞線負荷,而Bg和A的變化很小,它近似為常數,通常稱為電機
常數,它的導數K A=1/C A=(p’/n)/(D22* Lg)∞αP*Bg*A 稱為電機利用系數,它是正比於單位電
樞有效体積產生的電磁轉矩的一個比例常數.
2.直流電機定子的確定
2.1磁鋼內徑
根據電機電樞外徑D2確定磁鋼內徑
Dmi=D2+2g+2Hp
其中g為氣隙長度,小功率直流電機g=0.02-0.06cm ,鐵氧體時g可取得大些,鋁鎳鈷磁
鋼電機可取得較小,因鐵氧體H C較大.氣隙對電機的性能有很大的影響,較小的g可以使電樞
反應引起的氣隙磁場畸變加劇,使電機的換向不良加劇,及電機運行不穩定,主極表面損耗和
噪音加劇,以及電樞撓度加大,較大的氣隙,使電機效率下降,溫升提高.
有時電機磁鋼采用極靴,這樣可以起聚磁作用,提高氣隙磁密,還可稠節極靴
形狀以改善空載氣隙磁場波形,負載時交軸電樞反應磁通經極靴閉,合對永磁磁
極的影響較小.但這樣會使磁鋼結構复雜,制造成本增加,漏磁系數較大,外形尺
寸增加,負載時氣隙磁場的畸變較大.而無極靴時永磁體直接面向氣隙,漏磁系數小,能產生較多的磁通,材料利用率高,氣隙磁場畸變,而且結構簡單,便於生產.
其缺點是容易引起不可逆退磁現象.
Hp 極靴高(cm) 無極靴結構時Hp=0
2.2磁鋼外徑
Dm0=Dmi+2Hm (瓦片形結構)
Hm 永磁體磁路長度,它的尺寸應從滿足(1)有足夠的氣隙磁密(產生不可逆退磁),(2)在要求的任何情運行狀態下會形成永久性退磁等方面來確定,一般Hm=(5~15)g Hm越大,則氣隙磁密也越大,否則,則氣隙磁密也越小.
2.3磁鋼截面積Sm
對于鐵氧體由于Br小,則Sm取較大值,而對于鋁鎳鈷來說, Br較大,則Sm取小值.
環形鐵氧體磁鋼截面積:
Sm=αP*π*(Dmi+Hm)Lg/P (cm)
瓦片形鐵氧體磁鋼面積:
Sm=αP*π*(Dmi+Hm)Lm/P (cm)
瓦片形鐵氧體弧度角:
β=180︒*αP*2/P
2.4 磁鋼軸向長度Lm
對鐵氧体由于Br小,為了增加磁鋼截面Sm,則Lm=(1.1~1.2)La
2.5磁鋼的選擇:
2.5.1磁鋼的材質
在永磁直流電機中,磁鋼相當于串激電中的定子線圈中,它在定子鐵殼中產生磁場,它和其它電機一樣,是利用電磁感應原理在磁場媒質中進行能量轉換的,磁場在能量轉換過程中起媒介作用,在永磁直流電機中產生磁場的磁源是充過磁的永磁體,也叫磁鋼)充過磁的磁石性能對電機的性能有很大的影響.
在現代電機制造中,磁鋼的材料有下列幾種:鐵氧體.鋁鎳鈷合金,稀士合金,釹鐵硼等.由于各種材料自身特點和本廠的實際,一般選用鐵氧體作為永磁材料.
2.5.2永磁材料的磁性能
磁鋼的退磁曲線如下:
永磁材料的磁性能可以用磁滯回線來反映和描述.即用B=f(H)曲線來反映永磁體的磁感應強度隨磁場強度來降改變的特性,該回線包含的面積隨最大充磁磁場強度H MAX增大而增大,當H MAX達到H S時回線面積漸近地達到一個最大值,而且這時磁性能也較穩定,面積最大的回線被稱為磁滯回線. 磁滯回線在第二象限的部分稱為退磁曲線,它是永磁材料的基本特性曲線,退磁曲線中磁感應強度Bm為正值而磁場強度Hm為負值,在退磁曲線過程中,永磁體相當于一個磁源.退磁曲線的兩個極限們位置是表征永磁材料磁性能的兩個重要參數(Br,Hc) 退磁曲線上任一點磁通密度與磁場強度的乘積被稱為磁能積,在退磁曲線中有一個最大值,這一最大值稱為最大磁能積(BH)MAX單位為J/m3 ,它是永磁材料磁性能的一個重要參數. Br對電機性能的影響很大,使用較大Br值的磁鋼可以增加扭矩,但會使電機空載轉速降低
2.6永磁材料的選擇.
2.6.1應保證電機氣隙中有中足夠的氣隙磁密和規定的電機性能指標
2.6.2在規定的環境條件.溫度條件和使用條件下電機性能穩定
2.6.3磁石要有良好的機械性能以便加工和裝配
2.6.4另外要經濟性
2.6.5盡量選擇最大磁能積大的磁鋼
2.6.6根據對電機性能的影響,選擇磁石的Br值
2.7永磁直流電動機的充磁
三種充磁方式:
1)電磁式充磁電源
2)電容式充磁電源
3)半周期式充磁電源
2.7.1電磁式充磁特點:
1)能產生很長的脈沖進行鋁鎳鈷充磁
2)由于充磁電流小,為了使充磁磁場達到要求,需增加充磁線圈匝數
3)不能有效地使充磁質量達到要求
2.7.2半周期式充磁特點:
1)它能在很快的循環速度下產生脈沖磁場
2)它能給充磁夾具提供大電流 ,且受交流電流承載能力的限制.
3)通常電源是一個固定裝置,因此該電器必須與較接近的變電場所
和較大的變壓器用大功率電線連接.
4)交流電壓110V~600V 單相50Hz或60Hz
2.7.3電容式充磁特點:
1)電容箱中的能量可以在一個很短的時間內釋放出一個很大幅值的電流脈沖(5000A) 這些電流能夠產生很大的磁場
2)對于充磁材料的几何尺寸或形狀限制了充磁夾具中的線圈數量, 利用電容式充磁電源可以滿足.
3)費用較高.
要使電機有較小的充磁電壓,一般使用電容式充磁,但費用較高,故根据實際情況而定.同樣磁鋼采用雙半圓內充磁時,可以使氣隙磁密的波形為正弦波,雙半圓內充磁磁頭的尺寸如下:
β=90°~115°
A=Dmi-(0.1~0.2)mm
R=(0.5~0.7)A 環形
R=(0.7~0.78)A 瓦形
β=180°*2p/(p/2)=135°
L=L M+(2~4)mm
L M 為磁鋼軸向長度(cm)
Dmi 磁鋼內徑(cm)
充磁夾具中的條形極,,硅鋼片或碳鋼的絕緣用合成的玻璃纖維纏繞或環繞氧樹脂通過流化進行環氧樹脂處理而成.充磁夾具按要求的循環速率和運行條件進行常規的四個小時的常規測試,它是通過安裝銅散熱片或鋼制條形極上開通風口并在其中通入水或空氣來進行冷卻的.充磁夾具的絕緣耐壓試驗: 2倍工作電壓+1000V
2.8永磁電機定子鐵殼的選擇
2.8.1機殼厚度h j選取時要考慮不應使定子軛部磁密B K太高一般應使B K=1.5~1.8T 則機殼厚度h j
h j =σ*Φ/(l k*B k)
l k機殼長度根据主要尺寸和實際需要確定,一般為0.1~0.3cm
B k 機殼磁密如若B K太高,則增大h j以減小B K值,有些電機使用增磁環,就是這一道理.Φ每極磁通即氣隙磁通
σ磁鋼漏磁系數σ=1.1~1.3
2.8.2機殼外徑。