.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：P N30W2.额定电压：U N 48，直流V3.额定电流：I N1A3.额定转速：n N10000r/min4.工作状态：短期运行5.设计方式：按方波设计6.外形尺寸：0.0360.065m二．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' K m P N0.8530P i40.48W，按陈世坤书。
N 0.63长期运行1 2PN Pi3短期运行1 3PN Pi43．预取线负荷A s'11000A/m4．预取气隙磁感应强度B'0.55T 5. 预取计算极弧系数i0.86．预取长径比（L/D）λ′=2Word资料.7．计算电枢内径6.1P i 6.1 40.48 10 2 mD i13 3 1.37i A s Bn N0.811000 0.55210000根据计算电枢内径取电枢内径值D i11.4 102m8. 气隙长度 0.7 103m 9. 电枢外径D 1 2.95102m10. 极对数p=111.计算电枢铁芯长 L D i1 2 1.4 1022.8 102m根据计算电枢铁芯长取电枢铁芯长L= 2.8102m12. 极距 Di13.141.410 2 2 m2p22.2 1013. 输入永磁体轴向长L m L 2.8102m三．定子结构1. 齿数Z=62. 齿距 Di1 3.141.410 210 2 m t60.733z3. 槽形选择梯形口扇形槽，见下图。
4. 预估齿宽: b t tB0.733 1020.550.294 10 2m，B t 可由B t KFe1.430.96设计者经验得1.43T ，b t 由工艺取0.295102m5. 预估轭高:hj1a i B 2.2 0.8 0.55 0.32310 2 m2lB j1K Fe2KFeBj12 0.96 1.56Word资料.B j1可由设计者经验得 1.53T，h j1由工艺取0.325 102m根据齿宽和轭高作出下图，得到具体槽形尺寸6.气隙系数t(5 b01)1.135 K2t(5 b01)b017．电枢铁心轭部沿磁路计算长度Li1 (D i12h t h j1)(1 i)h j12.064102m2p 28．槽面积S 0.272104m2Word资料.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 Fe10.96电枢冲片材料密度j17.75 103/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2. 永磁体外径D m Di1 21.26102m3. 永磁体内径D mi D m2H m0.86102m4.永磁体极弧系数m0.85.紧圈外经D2=1.32102m6.永磁材料磁化方向截面积Word资料.m L m Dm0.82.81023.141.2610 2104 m 2 S m24.43 2p7. 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 ：796kA/m永磁体材料密度 m:7.4g/cm38.B r 对应的磁通rB r S m 4.87676 104Wb9．H c 对应的磁势F c 2H c (DmDmi ) 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bj2De2Di2DmiDi20.861020.2102 0.33102m2 2212．转子磁轭沿磁路方向长度[瓦片]Lj2bj2 (De2Di2)(1mi)0.83102m4p2五、磁路计算1. 漏磁系数 1.22. 气隙磁通B iL4.926B3 ．空载电枢齿磁密 B tBtB0.733102588Bb t KFe0.2951022.0.964. 空载电枢轭磁密B j14.926B 2.819B2h j1K Fe L20..3250.962.8Word资料.5. 空载转子轭磁密B j21.2 4.926B3.198B 2b j2L20.332.8 6. 气隙磁势F1.6KB1061.6 0.07 1021.135 B1060.127B104A 7. 定子齿磁势F t 2H t h t 20.45 102H t 0.9 H t102A8. 定子轭部磁势F9. 转子轭部磁势Fj1 Hj1Lj12.064H j2 Hj2Lj20.83Hj 102Aj2 102A10．总磁势 FFF t Fj1Fj211.总磁通m1.2 4.926B104Wb12. 空载特性曲线计算（见表）。
Word 资料.（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Word资料. 第一节距y13(槽)每极每相槽数qZ（m是相数；p为极对数）12pm故绕组系数K w 13.预取空载转速n012000r/min4. 每相绕组串联匝数WU 2U 匝，U 为管子压降，取0.7VW7.5i80.24pn00取W82匝5.电枢总导体数N2mW492根6.实际每槽导体数Ns=N/Z=82根7.实际空载转速n0U2 U48 2 0.7n07.5ipW0 7.50.8 182 2.9039 10411742r/minDav (D i1 D1))8.计算绕组端部长度l b 1.2 24.1 102m1.22p2p9.计算电枢绕组每匝平均长度L av2(L l b)13.8 102m 10．预估导线截面积S cP N300.07086 106m2 J a a480.6314106U N 1式中J a'14 106A/m2为预取导线电流密度a1为每相绕组支路数11.导线选取选择F级绝缘导线QZY-2Word资料导线计算截面积S c d c 2 0.066106m242导线最大截面积S cmax dcmax 0.092 106m24导线直径d c0.29 103md cmax 0.34210 3m12. 槽满率计算公式选择K s4N s S cmax1020.35S S13. 实际导线电流密度J aU N P N15106A/m2 'Sc a14. 每相电枢绕组电阻r a20(20)Nl av106(20)Wl av2ma2S c3a2S c式中(20)0.0157( mm2m为导线的电阻率/)设电机绕组的工作温度t为750C，则导线工作温度电阻r at r a20[1 (t 20) p t] 3.65式中pt 0.00395为导线的电阻温度系数七．电枢反应计算1.起动电流U 2UI st 7.77A2r at2.起动时每极直轴电枢反应最大值F sdm3I st WK w276A43.额定工作时的反电动势C e2p W'n N39.5V15i4.额定工作时电枢电流Word资料U 2U EI a0.97A2r at5. 额定工作时最大直轴去磁磁势F adm3I a WK W34A46.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 em4pWI a0.0366Nm.i8.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 Cu2I a r at 6.87WWord资料.2. 电枢铁损p Fe K a p(10/50)(f)1.3(B t2G t B2j1G j1)4.11W50式中K a------铁损工艺系数，取K a 2G j1------定子轭重G j1s[D12(D12h j1)2]L 1030.05816kg4G t------ 定子齿重G t s b t h t ZL1030.0173kg3. 轴承摩擦损耗pmpn KmpGpnN103 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 mp3为默认情况,可让用户自己指定)G p G m G g G r0.035kg4.风损pmpb 2 33 10 6 0.13D2n N L W5. 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 pCu pp15.1W9. 输入功率P1U N I a W46.5610. 输出功率N 1 31.46P P p W11. 效率PN100% 67.57% P112. 摩擦转距T09.56p0.00657N.m n NWord资料.13.额定输出转距T2T em T00.03N.m Word资料。