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 30W2. 额定电压： U N 48V ，直流3. 额定电流： I N 1A3. 额定转速： n N 10000r /min4. 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 3040.48W，按陈世坤书iN 0.6312长期运行 P i 132P N13短期运行 P i 1 3P N43． 预取线负荷 A s '11000 A / m4． 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′=27．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 m8. 气隙长度 0.7 10 3 4m9. 电枢外径 D 1 2.95 10 2m10. 极对数 p=111. 计算电枢铁芯长 L D i1 2 1.4 10 22.8 10 2m根据计算电枢铁芯长取电枢铁芯长 L= 2.8 102m13. 输入永磁体轴向长 L m L 2.8 10 2m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 2m3槽形选择梯形口扇形槽，见下图D i13 iA 6s .B 1P in N6.1 40.48 0.8 11000 0.55 2 10000 1.37 10 2m4. 预估齿宽 : bt tB B t K Fe0.733 10 20.55 1.43 0.960.294 10 2m ， B t 可由 12. 极距D i12p3.14 1.4 10222.2 10 2 m2. 齿距i13.14 1.4 1020.733 10 2m5. 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 2mB j1可由设计者经验得 1.53T ， h j1由工艺取0.325 10 3m根据齿宽和轭高作出下图，得到具体槽形尺寸6. 气隙系数 Kt(5 b 01 )2 1.135 t(5 b 01) b 0127．电枢铁心轭部沿磁路计算长度8． 槽面积 S 0.272 10 4m 23 永磁体外径 D m D i1 2 1.26 10 2mLi1(D i1 2h t h j1) 2p(1 i) h2j12.064 10 2m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 2m5 永磁体极弧系数m 0.86 紧圈外经D2=1.32 10 2m7 永磁材料磁化方向截面积4.空载电枢轭磁密Bj1 2h j1K Fe L4.926B2 0..325 0.962.819BSm m L2m pD m 0.8 2.8102 3.14 1.26 10 27.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 38. B r 对应的磁通r B r S m 4.87676 10 4WbDD9．H c对应的磁势F c 2H c( m mi ) 3200A210．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 1.22. 气隙磁通 B i L 4.926B3．空载电枢齿磁密B t b t B K t Fe 0B.2950.170332 100.96 2.588B5.空载转子轭磁密Bj21.2 4.926B 3.198B4.43 10 4m 2b j2 D e2 D i22D mi D i2 0.86 10 2 0.2 10 2220.33 10 2 mj2 b j2 (D e2 D i 2)(14pmi ) 0.83 10 2 m2j22b j2 L 2 0.33 2.86.气隙磁势F 1.6 K B 106 1.6 0.07 10 2 1.135 B 106 0.127B 104 A7. 定子齿磁势F t 2H t h t 2 0.45 10 H t 0.9H t 10 A8.定子轭部磁势F j1 H j1L j1 2.064H j 10 2A9.转子轭部磁势F j2 H j2L j2 0.83H j2 10 2A10 ．总磁势 F F F t F j1 F j211. 总磁通m 1.2 4.926B 10 4Wb12.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y1 3( 槽)每极每相槽数q Z1( m 是相数；p 为极对数)2pm故绕组系数K w 13. 预取空载转速n0 12000r /min4.每相绕组串联匝数WW 7.5 i U 2 U 80.24匝，U 为管子压降，取0.7V pn0 0 取W 82匝5.电枢总导体数N 2mW 492根6.实际每槽导体数N s=N/Z=82 根7.实际空载转速n0U 2 U 48 2 0.7n0 7.5 i 7.5 0.8411742r /min 0 i pW 0 1 82 2.9039 10 4D i1 D1)(8 9 10 11 1)8 计算绕组端部长度l b 1.2 Dav1.2 24.1 10 2 mb 2p 2p9 计算电枢绕组每匝平均长度L av 2(L l b) 13.8 10 2 m10 ．预估导线截面积Sc P N3060.07086 10 6m2c U N J a a 48 0.63 14 106 1式中J a' 14 106 A / m2为预取导线电流密度a 1 为每相绕组支路数11 导线选取选择 F 级绝缘导线QZY-2设电机绕组的工作温度 t 为 75 0C ，则导线工作温度电阻 r at r a20[1 (t 20) p t ] 3.65 式中 p t 0.00395 为导线的电阻温度系数七．电枢反应计算U 2 U1. 起动电流 I st 7.77Ast2r at32. 起动时每极直轴电枢反应最大值 Fsdm IstW Kw276A4 3. 额定工作时的反电动势C e 2pW 'n N 39.5V e 15 iN 12. 13.14. 导线计算截面积导线最大截面积导线直径dc S c 4c0.066 10 6m 2Scmax dcmax0.092 10 6m 2d c 0.29 10 3m d cm a x 0.342 10 3m槽满率计算公式选择实际导线电流密度 Ja K s4 Ns S cmax10 2 0.35SSP NU N S c a15 106 A/m 2每相电枢绕组电阻(20)Nl av10 6(20)W l av3 20 2 202ma 2S ca 2S c式中 (20) 0.0157(mm 2 /m) 为导线的电阻率6. 负载工作点：根据 F sdm 和 F adm ，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 B 0.5872T 负载气隙磁通 2.8925 104Wb 负载电枢齿磁感应强度 B t =1.5176T 负载电枢轭磁感应强度 B j =1.6555T7. 额定工作时电磁转矩 T em 4pW I a 0.0366 N .memi a8. 起动电磁转矩 T st C T I st 0.293N.m八 . 性能计算21. 电枢铜损 p Cu 2I a r at 6.87W2.电枢铁损 p Fe K a p(10/ 50)( f)1.3(B t 2G t B 2j1G j1) 4.11W502r at0.97A5. 额定工作时最大直轴去磁磁势Fadm3I aW K W 34A式中 K a 铁损工艺系数，取 K a 2G j1 ---- 定子轭重s 2 2 3G j1 s[D 12 (D 1 2h j1)2 ]L 10 3 0.05816kg 4 G t 定子齿重 G t s b t h t ZL 10 3 0.0173kg3. 轴承摩擦损耗 p mpn K mp G p n N 10 3 1.05WKmp=3, G p 为磁钢重 转子轭重 转轴重 传感器转子重的和(K mp 3 为默认情况 ,可让用户自己指定 ) G p G m G g G r 0.035kg4. 风损 p mpb 2D 23n 3N L 10 6 0.13W5. 机械损耗和铁损 p p Fe p mpn p mpb 5.29W6. 考虑到附加损耗后的机械损耗和铁损 p 1.3p 6.877W (系数可选)7. 开关管损耗p 2I a U 1.358W8. 电机总损耗 p p Cu p p 15.1W 9. 输入功率 P 1 U N I a 46.56W10. 输出功率 P N P 1p 31.46W 11. 效率 P N100% 67.57% P 112. 摩擦转距 T 0 9.56p 0.00657N.mn N13. 额定输出转距T2 T em T0 0.03N.m 4. 额定工作时电枢电流。