有槽无刷直流电动机设计流程一. 主要技术指标的输入额定电压N U 、额定转速N n 、额定功率N P 、预取效率η'、工作状态、设计方式。
其中工作方式有短期运行和长期运行两个选项，设计方式有按方波设计和按正弦波设计两种方式。
二． 主要尺寸的确定计算功率i P ' 长期运行 N i P P ⨯''+='ηη321 短期运行 N i P P ⨯''+='ηη431 预取值的输入预取线负荷s A ' 预取气隙磁密δB ' 预取计算极弧系数i α 预取长径比λ′（L/D ） 计算电枢内径 311.6N si i i n B A P D λαδ''''='根据计算电枢内径取电枢内径值1i D 极对数p计算电枢铁芯长 1i D L λ'=' 根据计算电枢铁芯长取电枢铁芯长L 实际长径比 DL =λ 输入永磁体轴向长m L 、转子铁芯轴向长Lj1 极距 pD i 21πτ=输入电枢外径1D 以及气隙宽度(包含紧圈)δ的值三．定子结构齿数 Z 齿距 zD t i 1π=槽形选择共七种，分别如下表。
预估齿宽: Fet t K B tB b δ=(t B 可由设计者经验得)预估轭高: 11122j Fe i Fe j j B K B a K lB h δδτ≈Φ= (1j B 可由设计者经验得) 齿高t h 电枢轭高t i j h D D h --=2111 气隙系数 2010101)5()5(b b t b t K -++=δδδ电枢铁心轭部沿磁路计算长度 1111)21(2)2(j ij t i i h ph h D L +-⨯++=απ电枢铁芯材料确定(从数据库中读取) 电枢冲片材料 电枢冲片叠片系数1Fe K 电枢冲片材料密度1j ρ 电枢冲片比损耗)50/10(s p 电枢铁损工艺系数a K 开口梯形槽1 开口口半梨形槽2图 形结 参 构 数 槽口宽01b 槽口深01h 槽肩宽1x b 槽肩深1x h 槽底宽1d b 槽身深1s h 槽口宽01b 槽口深01h 槽肩圆弧直径1x b 槽底宽1d b 槽 深1s h净211118sin 2x s x d s b a a h b b S +-+⨯+=π面槽积101111122xxsxdshbbhbbS⨯++⨯+=101arcsin2xbba=平均齿宽1101112/sxihhhDR+++=101122/xihhDR++=)]2arcsin(sin[21111RbZRb dt-=π)]2arcsin(sin[22122RbZRb xt-=π若21ttbb>,则3212ttttbbbb-+=否则:3121ttttbbbb-+=（1tb、2tb为最大齿宽或最小齿宽，视大小而定。
tb为平均齿宽，取离最小齿宽1/3处的齿宽，以下表示均与此相同）开口梨形槽31101112/2/sxihbhDR+++=2/2/10112xibhDR++=)]2arcsin(sin[21111RbZRb dt-=π)]2arcsin(sin[22122RbZRb xt-=π若21ttbb>,则3212ttttbbbb-+=否则:3121ttttbbbb-+=开口圆形槽4图形结构参数槽口宽01b槽口深01h槽肩圆弧直径1xb槽底圆弧直径1db槽深1sh槽口宽01b槽口深01h槽直径1db净槽面积21211118sin82xdsdxSbaabhbbS+-++⨯+=ππ101arcsin2xbba=21218sin8ddSbaabS+-+=ππ101arcsin2dbba=平均齿宽2/2/10112xibhDR++=)]2arcsin(sin[21111RbZRb dt-=π)]2arcsin(sin[22122RbZRb xt-=π若21ttbb>,则3212ttttbbbb-+=否则:3121ttttbbbb-+=开口底半梨形槽501122/hDRi+=)]2arcsin(sin[21111RbZRb dt-=π)]2arcsin(sin[22122RbZRb xt-=π若21ttbb>,则3212ttttbbbb-+=否则:3121ttttbbbb-+=梨形口扇形槽6图形参数槽口宽01b槽口深01h槽肩宽1xb槽肩深1xh槽底圆弧直径1db槽深1sh槽口宽01b槽口深01h槽肩圆弧直径1xb槽底宽1db槽深1sh净槽面积2101121111282xxdsdxShbbbhbbS+++⨯+=π110112sxi hhhDR+++=101arcsin2xbba=Rbd2arcsin21=β2122⎪⎭⎫⎝⎛-=dbRh hRhgs+-=1212122111221218sin2⎪⎭⎫⎝⎛--++-+⨯+=ddxxdsbRbRbaagbbSβπ平均齿宽101122/xihhDR++=)]2arcsin(sin[21111RbZRb dt-=π)]2arcsin(sin[22122RbZRb xt-=π若21ttbb>,则3212ttttbbbb-+=否则:3121ttttbbbb-+=101122/xihhDR++=)]2arcsin(sin[21111RbZRb dt-=π)]2arcsin(sin[22122RbZRb xt-=π若21ttbb>,则3212ttttbbbb-+=否则:3121ttttbbbb-+=梯形口扇形槽7图形结构参数槽口宽01b槽口深01h槽肩宽1xb槽肩深1xh槽底宽1db槽身深1sh净槽面积110112sxi hhhDR+++=2122⎪⎭⎫⎝⎛-=dbRhRbd2arcsin21=βhRhgs+-=1212121011112212122⎪⎭⎫⎝⎛--+⨯++⨯+=ddxxxdsbRbRhbbgbbSβ平 均 齿 宽1101112/s x i h h h D R +++= 101122/x i h h D R ++=)]2arcsin(sin[21111R b Z R b d t -=π )]2arcsin(sin[22122R b Z R b x t -=π若21t t b b >,则3212t t t t b b b b -+= 否则: 3121t t t t b b b b -+=四.转子结构转子结构类型:瓦片磁钢径向冲磁 环形磁钢 切向冲磁式磁钢1．转子结构:永磁体磁化方向厚度m H 永磁体内、外极弧系数mi α me α永磁体外径δ21-=i m D D 永磁体内径m m m i H D D 2-= 转子轭外径mi e D D =2 转子轭内径2i D 紧圈外经D22．永磁材料的选取(从数据库)材料名 剩磁20r B 矫顽力20c H 永磁体材料密度m ρ 可逆温度系数Br α3．转子轭材料选择材料名 密度2j ρ4．轴材料选择材料名 密度b ρ5．电机工作温度t6．磁钢在工作温度下的剩磁 20100)20(1r Br r B t B ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=α(Br α为r B 的可逆温度系数, r B 有负的温度系数，本公式中Br α为正值)。
7．磁钢在工作温度下的矫顽力 20100)20(1c Hc c H t H ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=α (Hc α为Hc 的可逆温度系数，Hc 有负的可逆温度系数,本公式中为正值)。
8．转子磁轭等效宽度 2222i e j D D b -=9．转子磁轭沿磁路方向长度)21(4)(2222mii e j j pD D b L απ-++=[瓦片]10．磁体磁化方向截面积 pD D L S mi m m me mi m 8)()(++=παα [瓦片]五、磁路计算磁钢剩磁对应的磁通m r r S B =Φ 对应的磁势m c c H H F *0.2= 预取漏磁系数σ空载及负载磁路特性计算 空载气隙磁密δB空载气隙磁通L B m ταδδ=Φ 空载电枢齿磁密Fet t K b tB B δ=空载电枢轭磁密L K h B Fe j j 112δΦ=空载转子轭磁密Lb B j j 222σδΦ=电枢齿磁场强度（从数据库查表） 电枢轭磁场强度（从数据库查表） 转子轭磁场强度（从数据库查表）气隙磁势6106.1⨯=δδδδB K F 齿磁势t t t h H F 2=转子轭部磁势222j j j L H F = 定子轭部磁势111j j j L H F = 总磁势∑+++=21j j tF FF F F δ总磁通δσΦ=Φm 负载时总磁势admLFF F +=∑∑ 起动时总磁势sdmLFF F +=∑∑采用迭代算法计算空载曲线与去磁曲线的交点，可得出电机的空载工作点（求空载和负载工作点算法详见《求取空载负载工作点》文档）。
六．电路计算绕组形式：星形三相三状态 b ）星形三相六状态 状态导通相数(对a 为一相,对b 为二相) 磁状态角(对a 为120度,对b 为60度) 导通角(120度) 每极每相槽数m pz q 2=槽距电角度Zp πα21=以槽数表示的极距pZ 20=τ 分布系数)5.0sin()5.0sin(11a q a q K d ⨯⨯⨯⨯=以槽数表示的节距Y1 短距系数015.0sinτπY K p =绕组系数 p d W K K K ⨯= 并联支路数a 管压降U ∆预取空载转速0n ' 每相绕组串联匝数φW 'a ．按方波设计025.7δφαΦ'∆-='pn UU W i(星形三相六状态) 0015δφαΦ'∆-='pn UU W i(星形三相三状态) b ．按正弦波设计02785.5δφΦ'∆-='W K pn UU W (星形三相六状态)055.11δφΦ'∆-='W K pn UU W (星形三相三状态)根据φW '取每相绕组串联匝数φW 实际空载转速0n a ．按方波设计025.7δφαΦ∆-=pW UU n i(星形三相六状态)015δφαΦ∆-=pW UU n i(星形三相三状态)b ．按正弦波设计02785.5δφΦ∆-=W K pW UU n (星形三相六状态)055.11δφΦ∆-=W K pW UU n (星形三相三状态)层数(单层或双层)C 电枢绕组总元件数2CZW c =实际总导体数a mW N φ2= 计算绕组每元件匝数cs W NW 2= 实际每槽导体数Ns=N/Z计算绕组端部长度pD D pDavl i b 2)2)(2.122.111+=='ππ计算电枢绕组每匝平均长度)(2b avl L L '+=' 实取电枢绕组每匝平均长度av L 并绕根数br n导线电流密度a J ' 预估导线截面积a n J U P S br a N Nc''='η 预估导线直径πccS d '='4导线选取：导线型号（从数据库 ） 标称直径dc （从数据库 ）导线最大直径dcmax （从数据库 ） 导线电阻率)20(ρ（从数据库 ） 电阻温度系数t p （从数据库 ） 导线计算截面积42c cd S π=导线最大截面积42max max c c d S π=槽满率计算公式选择 按裸线圆线计算 按裸线方线计算按漆包线最大外径圆线计算 按漆包线最大外径方线计算槽满率 a ．S brc s s S n S N K =b ．Sbrc s s S n S N K π4=c ．Sbrc s s S n S N K max =d ．Sbrc s s S n S N K πmax 4=（a 、b 、c 、d 分别与33中a 、b 、c 、d 对应）实际导线电流密度an S U PJ br c N Na η= 每相电枢绕组电阻brc avbr c av a n S l W n S m Nl r αραρΦ==)20(2)20(202导线工作温度电阻])20(1[20t a at p t r r ⨯-+=七．电枢反应计算起动电流 atst r UU I 22∆-= （星形三相六状态）atst r UU I ∆-= （星形三相三状态） 起动时每极直轴电枢反应最大值w st sdm K W I p F φ23=预取一电枢负载工作时的气隙磁通δΦ'额定时反电动势最大值N e n C E δΦ'=a ．按方波设计w ie K W pC φα152= （星形三星六状态）w ie K W pC φα15= （星形三相三状态）b ．按正弦波设计w e K pW C φ0.086582⨯=（星形三星六状态）w e K pW C φ0.08658= （星形三相三状态）额定工作时的平均电枢电流a ．按方波设计:ata r EU U I 22-∆-= (星形三相六状态)ata r EU U I -∆-= (星形三相三状态)b ．按正弦波设计:atat a r Er U U I 2827.022-∆-= (星形三相六状态)atat a r E r U U I 827.0-∆-= (星形三相三状态) 额定工作时每极最大去磁磁势W a adm K W I pF φ23= 负载工作点：（求取电机负载工作点要进行迭代计算，详见《求取空载负载工作点》文档）。