永磁同步电机设计流程
永磁同步电机设计流程
永磁同步电机是一种应用广泛的电机类型，具有高效率、高功率因数和高控制精度等优点，因此在许多领域得到了广泛的应用。
设计一台高性能的永磁同步电机需要经过一系列的流程，本文将详细介绍永磁同步电机的设计流程。
一、需求分析
在设计永磁同步电机之前，首先需要明确电机的使用需求。
包括电机的功率需求、转速范围、工作环境条件等。
通过对需求的分析，可以为后续的设计提供指导。
二、磁路设计
磁路设计是永磁同步电机设计的关键步骤之一。
磁路设计的目标是确定合适的磁路结构和尺寸，以实现预期的性能指标。
在磁路设计中，需要考虑永磁体的选用、磁路的饱和效应、磁路的损耗等因素。
三、电磁设计
电磁设计是永磁同步电机设计的另一个重要步骤。
电磁设计的目标是确定合适的绕组结构和参数，以实现预期的性能指标。
在电磁设计中，需要考虑绕组的匝数、线径、绕组方式等因素，以及永磁体和绕组之间的磁场分布和相互作用。
四、机械设计
机械设计是永磁同步电机设计的另一个关键步骤。
机械设计的目标是确定合适的机械结构和尺寸，以满足电机的运行要求。
在机械设计中，需要考虑电机的轴承结构、散热结构、防护结构等因素，以及电机的安装方式和连接方式。
五、控制系统设计
控制系统设计是永磁同步电机设计的最后一步。
控制系统设计的目标是确定合适的控制策略和参数，以实现电机的稳定运行和精确控制。
在控制系统设计中，需要考虑电机的闭环控制方式、控制器的选择和参数调节等因素，以及电机与其他设备的通讯和配合。
六、样机制造与测试
在完成永磁同步电机的设计之后，需要进行样机制造和测试。
样机制造的目标是按照设计要求制造出一台符合性能指标的永磁同步电机。
样机测试的目标是验证电机的性能和功能是否满足设计要求。
通过样机制造和测试，可以进一步改进和优化设计。
七、生产与应用
在样机测试通过之后，可以进行电机的批量生产和应用。
在生产过程中，需要注意生产工艺和质量控制，以确保电机的一致性和可靠性。
在应用过程中，需要根据具体的使用场景和需求，对电机进行调试和优化，以实现最佳的性能和效果。
永磁同步电机的设计流程包括需求分析、磁路设计、电磁设计、机
械设计、控制系统设计、样机制造与测试以及生产与应用等步骤。
在每个步骤中，都需要考虑多个因素，并进行合理的选择和优化，以实现设计目标。
通过严谨的设计流程，可以设计出高性能、高效率的永磁同步电机，满足不同领域的应用需求。
永磁同步电机设计流程
永磁同步电机设计流程以永磁同步电机设计流程为标题，我们来探讨一下永磁同步电机的设计流程。
永磁同步电机是一种效率高、功率密度大的电机，广泛应用于工业和交通领域。
设计一台高效的永磁同步电机需要经过以下几个步骤。
第一步，确定设计需求。
在设计永磁同步电机之前，需要明确电机的使用条件和性能要求。
这包括额定功率、额定转速、工作温度等参数。
根据这些需求，我们可以开始进行后续的设计工作。
第二步，选择电机类型。
根据设计需求，我们可以选择合适的永磁同步电机类型。
常见的永磁同步电机类型包括内置磁体型和表面磁体型。
内置磁体型电机具有较高的功率密度，适用于高性能应用；而表面磁体型电机则更加适用于成本敏感的应用。
第三步，确定电机的结构和参数。
根据电机类型的选择，我们需要确定电机的结构和参数。
这包括转子形状、定子槽数量、磁体材料等。
通过数值计算和仿真分析，可以确定最佳的电机结构和参数。
第四步，设计电机的电磁部分。
在设计电磁部分时，需要考虑电机的磁路设计和绕组设计。
磁路设计包括确定磁体尺寸和磁体材料的选择，以及磁路的优化。
绕组设计包括确定定子绕组的形式和参数，以及确定合适的绕组方式和绕组材料。
第五步，设计电机的机械部分。
在设计机械部分时，需要考虑电机的轴承设计、冷却设计和机械连接设计。
轴承设计包括确定轴承类型和轴承参数，以及确定轴承的安装方式。
冷却设计包括确定冷却方式和冷却系统的设计。
机械连接设计包括确定电机与外部系统的连接方式和接口设计。
第六步，进行电机的热分析。
在设计完成后，需要进行电机的热分析。
这包括确定电机的热量产生和散热能力，以及确定合适的散热方式和散热结构。
通过热分析，可以评估电机的温升和热损耗，以确保电机在长时间运行时能够保持合适的温度。
第七步，进行电机的性能验证。
在设计完成后，需要进行电机的性能验证。
这包括进行电机的试验和测试，以验证电机的性能和满足设计需求。
通过试验和测试，可以评估电机的效率、转矩特性和功率因数等重要指标。
永磁同步电动机调速控制系统的设计
永磁同步电动机调速控制系统的设计
永磁同步电动机调速控制系统是一种高性能的电动机调速系统，广泛应用于工业生产和交通运输等领域。
本文将介绍永磁同步电动机调速控制系统的设计原理和关键技术。
需要了解永磁同步电动机的工作原理。
永磁同步电动机是一种通过磁场同步转速实现转速调节的电动机。
它的主要特点是结构简单、功率密度高、效率高，而且具有较好的调速性能和动态响应特性。
永磁同步电动机调速控制系统主要由电机模型、控制器和功率放大器组成。
电机模型用于描述电机的动态特性，控制器用于设计调速算法，功率放大器则用于控制电机的电流和转矩。
在设计永磁同步电动机调速控制系统时，首先需要建立电机的数学模型。
该模型通常由永磁同步电动机的转矩方程、电流方程和转速方程组成。
利用这些方程可以计算出电机的电流和转矩，从而实现对电机的调速控制。
接下来，需要设计合适的控制器来实现电机的调速控制。
控制器通常采用基于反馈的控制算法，例如比例积分控制（PI控制）。
通过监测电机的转速和电流，控制器可以根据设定值和反馈信号来调整电机的输出转矩，从而实现电机的调速控制。
需要使用功率放大器来控制电机的电流和转矩输出。
功率放大器通常采用PWM（脉冲宽度调制）技术，通过调节电流的占空比来控制电机的输出转矩。
这样可以实现电机的平滑运行，并且提高整个系统的效率和稳定性。
永磁同步电动机调速控制系统设计涉及到电机模型建立、控制器设计和功率放大器选择等关键技术。
通过合理的设计和调试，可以实现永磁同步电动机的精确调速控制，从而满足不同应用场景的需求。
这对于提高工业生产效率和减少能源消耗具有重要意义。
最新永磁同步电机电磁设计实例(机秘)
KFe A'
% W V
℃ T T %K-1 % KA/M KA/M
工作时永磁体剩磁密度
剩磁温度系数 剩磁温度不可逆损失率 永磁体计算矫顽力
工作时永磁体计算矫顽力
永磁体相对回复磁导率 真空磁导率 工作温度下退磁曲线的拐点 电枢铁心材料 铁芯叠加系数 电负荷预估值
符号或算式
PN UN nN IN TN=9.549*PN/nN TstN
单位
W V rpm A N.m
ηN =PN/(UN*IN*COSØ)*100 P'=((1+2η/100)/(3ηN/100))*PN E'a=((1+(2ηN/100))/3)*UN p
11.545353 1001.137358
6.31449E-07
0.00063
0.6 0.53
1 0.318
1 1.823899371
1.4 2.5 3.2 6.534512719 0.628318531
0.000632167
4.726272249 3.887740076 3.000592737 289.821883
19.68521519 1.45
7.576328614
3 6.3 50
0.183254477
0.16054563
3.324760072 3.2 0.25 3
"×pb"是错误的
6.324760072
永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现
永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现近年来，电动汽车成为了汽车市场的新宠。
而永磁同步电机则成为了电动汽车中最为优秀的一种电机类型。
永磁同步电机具有高效率、高功率密度、高转速、低噪音、抗干扰等优点，成为电动汽车中主流的驱动电机类型。
本文将重点介绍永磁同步电机驱动控制系统的设计与实现。
1. 永磁同步电机的原理与分类永磁同步电机是一种同步电机，其工作原理与感应电机类似，但与感应电机相比，永磁同步电机具有更高的效率和更高的功率密度。
永磁同步电机根据转子结构和磁场分布方式的不同，可以分为内转子型和外转子型两种类型。
2. 永磁同步电机驱动系统的组成永磁同步电机的驱动系统由电机驱动器、转子位置传感器、控制器和电源组成。
其中，电机驱动器是永磁同步电机的重要部分，它将电源的直流电转换为交流电，以驱动永磁同步电机运转。
转子位置传感器用于实时检测永磁同步电机的转子位置和速度信息，控制器则根据转子位置和速度信息，计算出电机所需的转矩和电流，并将其输出给电机驱动器控制永磁同步电机的转速和转矩。
电源则为整个系统提供供电，保证系统正常运作。
3. 永磁同步电机驱动控制系统的设计（1）电机驱动器的设计电机驱动器是永磁同步电机驱动控制系统中的核心部分。
常见的电机驱动器包括直接式和间接式两种类型。
其中，直接式电机驱动器具有结构简单、效率高、体积小等优点，被越来越多的厂商所采用。
在永磁同步电机驱动控制系统的设计中，直接式电机驱动器可选择使用三相桥式变流器或NPC(Neutral Point Clamped)逆变器。
三相桥式变流器结构简单，控制方便，是目前应用最为广泛的一种电机驱动器类型；NPC逆变器则由于其更高的效率和更低的谐波含量，被越来越多的厂商所倾向。
（2）转子位置传感器的设计转子位置传感器用于实时检测永磁同步电机的转子位置和速度信息。
常用的转子位置传感器包括霍尔传感器、编码器、绝对值编码器等。
其中，霍尔传感器具有体积小、价格低廉、安装方便等优点，但由于其精度较低，一般应用于电动自行车等简单的应用场合；编码器具有较高的精度和稳定性，广泛应用于电动汽车等高端应用场合。
11KW调速永磁同步电动机电磁设计程序2
72 转子轭计算长度l j2
(Di2 h j2 ) 4p
(60 5.934) 46
3.1267cm
73 转子轭磁位 Fj2 2C2 H j2l j2 2 2.27 3.1267 4.11A
74 每对极总磁位差 F F Ft1 Fj1 Fj2 1384.82 74.72 35.41 4.11 1499.07A
39 槽满率
槽面积
As
2r1 b1 (h h)
2
12
r12 2
2 0.53 0.78 (1.72 0.2) 0.532 1.8394cm2
2
2
式中,槽楔厚h 0.2cm,
槽绝缘占面积
Ai Ci (2h12 r1 2r1 b1 ) 0.035 (3.44 0.53
式中，绝缘厚度Ci 0.03cm
槽有效面积
01
1) / 4 (2.5 1) / 4 0.875
7) /16 (9 5 6
2hs1 0.08 b01 b1 0.38
7) /16 0.906 2 0.105 0.38 0.78 0.4096
1.129
L1
86 定子槽漏抗
X 2 pml1 s1 C 2 3 3 1.3813 15 0.4426
s1
对于矩形切向式 Am bmlm 10 15 150cm 2
1.4 磁路计算
56 极弧系数 p 0.889
57 计算极弧系数 i
4
p
1
6
0.889 9.728 4 6
0.909
1p
0.07 1 0.889
58 气隙磁密波形系数 K f
4 sin i 2
4 sin 0.909 2
1.2604
永磁同步伺服电机电磁计算流程
电机计算与磁场分析1.1 计算程序及算例注：计算采用手算和MathCAD 计算结合使用的方法所以计算结果保留到小数点后三位。
一、 额定数据1．额定功率 5KW N P =2．相数 3m =3．额定电压 直流输出电压 40V d U =额定相电压 217.949V 2.34d N U U +== 三相桥整流考虑二极管压降4．功率因数 cos 0.8ϕ= sin 0.6ϕ=5．额定相电流 310116.071A cos N N N P I m U ϕ⨯==⋅⋅ 6．效率 0.9N η=7．额定转速 100000rpm N n = 8．预取极对数 2p =9．频率 3333Hz 60N pnf ==10．冷却方式 空气冷却 11．转子结构 径向套环12．电压调整率 20%N U ∆≤二、永磁材料选择13．材料牌号 NSC27G 烧结钐钴材料，主要考虑到高温工作环境 该材料高温下退磁小。
14．预计温度 T= 250C 15.剩余磁通密度 20 1.0T r B =0.03%B r rB α=----的温度系数 0r I L B =---的不可逆损失率工作温度下 201(20)(1)0.931T100100Br r r IL B t B α⎡⎤=+--=⎢⎥⎣⎦ 16.计算矫顽力 20760kA/m c H =工作温度下 201(20)(1)707.56KA/m 100100Br C r IL H t H α⎡⎤=+--=⎢⎥⎣⎦17.相对回复磁导率 3010 1.047rr C B H μμ-=⨯=式中 70410H /m μπ-=⨯ 三、永磁体尺寸18．永磁体磁化方向长度 0.35cm M h =19．永磁体宽度 1.56cm M b =20．永磁体轴向长度 5.35cm M L = 21．永磁体段数 1W =22．永磁体每极截面积 28.346cm M M M A L b == 23．永磁体每对极磁化方向长度 20.7cm MP M h h == 24．永磁体体积 311.684cm m M MP V PA h == 25．永磁体质量 31095.812g m m m V ρ-=⨯= 稀土钴材料密度 38.2g/cm ρ=四、转子结构尺寸26．气隙长度 10.19cm δδ=∆+= 均匀气隙空气隙长度10.03cm δ= 非磁性套环长度 0.16cm ∆=27．转子外径 2 3.0cm D = 28．轴孔直径 2 1.0cm i D =29．转子铁心长度 2 5.35cm M L L ==30．衬套厚度 222()0.49cm 2i M h D D h h --∆+==31．极距 2(2)2.105cm 2D pπτ-∆== 径向瓦片形32．极弧系数 0.74p α=33．极间宽度 2(1)0.547cm p b ατ=-= 五、定子绕组和定子冲片34．定子外径 1 4.8cm D =35．定子内径 1212 3.06cm i D D δ=+= 36. 定子铁心长度 1 5.35cm M L L ==长径比λ＝1.7537．每极每相槽数 1q =38. 定子槽数 212Q mpq ==39．绕组节距 3y = 整距绕组,影响下面一些系数40. 短距系数 180sin 12p K β==41. 分布因数 1d K = 42.斜槽因数 1sk K =43.绕组因数 1dp d p sk K K K K ==波形系数 sin()20.91.024i iK φαπα⋅==44.预估永磁体空载工作点 '00.67m b = 工作点范围在0.55-0.75Br 内但高速电机应取小一些。
微型风力发电用永磁同步发电机设计计算流程
永磁风力发电机的设计与计算一、引言项目所设计的是100W永磁同步风力发电机。
永磁同步发电机的运行性能指标要求是多方面的。
针对本毕设所设计的电机的应用场合及技术要求，在设计过程中有以下几点需要特殊注意，整个设计也是围绕这几点展开。
首先是要求中对电机的体积大小有了明确的限制，在相对较小的体积中为了达到需要的目标，那么需要进行大量的优化工作，充分利用空间。
其次是永磁体要求采用嵌入式，较于表贴式而言，嵌入式结构有其独特的优势，也有不足的地方，因此需要进行讨论分析，针对嵌入式结构，设计转子的磁路结构，以便完全发挥利用嵌入式的优点。
然后是指标中对电压调整率有明确的规定和要求。
由于本次毕设的永磁电机一旦制成后磁场将无法随着电场得建立而改变，因此优化电压调整率成为设计的重点之一。
最后是齿槽转矩，因为本电机用于风力发电，针对风力小且频繁的特点，对于风力发电机而言，最重要的指标之一就是齿槽转矩。
因此在设计过程中应该一直以此为方向和指标。
二、初步方案确定（1）绕组的选取选择不同类型的绕组，不仅关系到绕组端部的长度和电机的损耗，也对加工工艺有一定影响。
电机的绕组可以分为两大类，分布式绕组和集中式绕组。
分布式绕组多采用整数槽绕组，永磁同步电机常用的集中式绕组多为分数槽绕组。
对于分布式整数槽绕组来说，采用较大的每极每相槽数时，谐波漏抗减小，附加损耗降低；每槽的导体数减少，使槽漏抗减小，且有利于散热。
而且本次设计的永磁电机主要用于风能发电，而在风能发电领域最重要的指标之一就是齿槽转矩。
而采用分数槽绕组可以很好的降低齿槽转矩。
因此本次设计每极每相槽数为0.3的10极9槽这一经典极槽配合作为分数槽绕组方案。
（2）永磁材料的选取钕铁硼永磁材料是1983年问世的高性能永磁材料。
它的磁性能高于稀土钴永磁。
室温下剩余磁感应强度r B 现可高达1.47T ，磁感应矫顽力c H 可达992kA/m （12.4kOe)，最大磁能积高达3397.9/kJ m (50MG·Oe)，是目前磁性能最高的永磁材料。
永磁同步电动机调速控制系统的设计
永磁同步电动机调速控制系统的设计引言一、控制系统结构设计1.速度控制回路速度控制回路中一般采用PID控制器进行控制。
PID控制器由比例、积分和微分三个控制参数组成。
根据实际的反馈信号和设定的目标转速进行比较，PID控制器输出控制信号，调节电机的输入电压，从而实现对电机转速的精确控制。
2.电流控制回路电流控制回路中一般采用电流矢量控制算法进行控制。
电流矢量控制是一种通过控制电机的相电流矢量方向和大小，实现对电机转矩的精确控制的方法。
在永磁同步电动机中，通常通过调节电机的电压和频率来控制电流。
二、电机参数辨识与模型建立在控制系统设计前，需要对永磁同步电动机的参数进行辨识。
参数辨识是通过对电机的测试实验数据进行分析和处理，得到电机的相关参数，如电感、电阻、转矩常数等。
通过辨识得到的电机参数，可以建立电机的数学模型，用于控制系统设计和仿真分析。
1.参数辨识方法参数辨识可以使用多种方法，如静态法、动态法和频率扫描法等。
静态法是通过给电机施加不同的电压和载荷，测量相应的电流和转矩，根据测量数据拟合得到电机的参数。
动态法是通过给电机施加特定的电压和频率，测量相应的响应数据，利用系统辨识的方法得到电机的参数。
频率扫描法是通过改变电机的频率，测量相应的电流和转矩，根据传递函数的理论计算得到电机的参数。
2.永磁同步电动机模型建立三、控制策略设计对于永磁同步电动机的调速控制系统，可以采用多种控制策略，如传统的PI控制、模糊控制和模型预测控制等。
1.PI控制PI控制是最常用的控制策略之一，通过调节比例和积分系数来实现对电机转速的控制。
PI控制简单可靠，但对于电机模型的误差和扰动比较敏感。
2.模糊控制模糊控制是一种基于经验和模糊推理的智能控制方法，通过建立模糊规则和模糊推理机制，实现对电机的转速控制。
模糊控制能够在不确定性和非线性环境中实现较好的控制效果。
3.模型预测控制模型预测控制是一种基于模型预测和优化求解的控制方法，通过建立电机的预测模型，并进行优化求解，实现对电机的转速控制。
新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计
新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车作为清洁、高效的交通方式，受到了越来越多的关注和推广。
新能源汽车驱动用永磁同步电机作为新能源汽车的核心部件，其性能直接影响到汽车的动力性、经济性和环保性。
因此，对新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计进行研究，对于推动新能源汽车产业的发展具有重要意义。
本文旨在探讨新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计原理、设计方法及优化策略。
对永磁同步电机的基本原理和特点进行介绍，包括其工作原理、结构特点以及与传统电机的区别。
详细介绍永磁同步电机的设计方法，包括电机参数的确定、电磁设计、热设计、强度设计等方面，并给出具体的设计流程和注意事项。
在此基础上，探讨永磁同步电机的优化策略，包括材料优化、结构优化、控制策略优化等，以提高电机的性能和经济性。
结合具体案例，分析永磁同步电机在新能源汽车中的应用和实际效果，为新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计提供有益的参考和借鉴。
通过本文的研究，希望能够为新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计提供理论支持和实践指导，推动新能源汽车产业的可持续发展。
二、永磁同步电机的基本原理永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）是一种利用永磁体产生磁场，实现电能与机械能转换的装置。
其基本原理与传统的电励磁同步电机相似，但省去了励磁绕组和励磁电源，从而提高了效率并简化了结构。
PMSM的核心组成部分包括定子、转子和永磁体。
定子通常由多层绝缘铜线绕制而成，形成电磁场。
转子则装有永磁体，这些永磁体产生的磁场与定子中的电磁场相互作用，产生转矩，从而驱动电机旋转。
在PMSM中，电机的旋转速度与供电电源的频率和电机极数有着严格的关系，这也是其被称为“同步电机”的原因。
当电机通电时，定子中产生的旋转磁场会拖动转子上的永磁体旋转，而由于永磁体的磁场是固定的，因此转子会跟随定子磁场的旋转而旋转，从而实现电能到机械能的转换。
异步启动永磁同步电动机设计程序
异步启动永磁同步电动机设计程序1.额定数据和技术要求 （1） 额定功率 N P =16kW （2） 相数 m=3（3） 额定线电压 N U =380V （4） 额定频率 f=50Hz （5） 极对数 p=2 （6） 额定效率 N η=93.0% （7） 额定功率因数cos N ϕ=0.93（8） 失步转矩倍数*poN T =1.8（9） 绕组型式 单层交叉，Y 接 （10）额定相电压N U=Nt U（11）额定相电流5510161028.11()cos 3219.39930.93N N N N N P I A mU ηϕ⨯⨯===⨯⨯⨯（12）额定转速6060501500(/min)2N f n r p ⨯=== （13）额定转矩339.54109.541610101.86()1500N N N P T N m n ⨯⨯⨯⨯===•（14）绝缘等级 B 级2.主要尺寸（15）铁芯材料 DW470-50（16）转子磁路结构形式 内置径向W 型 （17）气隙长度 δ=0.065cm （18）定子外径 1D =25.5cm （19）定子内径 1i D =17cm（20）转子外径 ()2122620.06516.87i D D cm δ=-=-⨯= （21）转子内径 2i D =6cm（22）定、转子铁芯长度 12L L ==20.1cm （23）电枢计算长度220.120.06520.23ef a L L cm δ=+=+⨯=（）（24）定子槽数 1Q =36（25）定子每极每相槽数 136/(2)==3(60)232q Q mp =⨯⨯相带（26）极距 11 3.1417=13.352()222i D cm pπτ⨯==⨯ （27）硅钢片质量 231()10Fe Fe b Fe m L K D ρ-=+∆⨯237.820.10.93(25.50.5)1098.56()kg -=⨯⨯⨯+⨯=式中，∆——冲剪余量，cm: b L ——1L 和2L 中较大者，cm Fe ρ——铁的密度，3/g cm Fe K ——铁芯叠压系数，0.92~0.95 3.永磁体计算（28） 永磁材料牌号 NTP264H （29） 计算剩磁密度()()20IL 0.1201201175201 1.15 1.0741()100100100100r B r r B t B T α⎡⎤-⎛⎫⎡⎤⎛⎫=+--=+--⨯=⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎝⎭⎣⎦ 式中，20r B ——20C ︒时的剩磁密度，Tr B α——r B 的可逆温度系数，%1K -IL ——r B 的不可逆损失率，% t ——预计工作温度，C ︒ （30） 计算矫顽力()()200.1201201175201875817.25/100100100100r B c c IL H t H kA m α⎡⎤-⎛⎫⎡⎤⎛⎫=+--=+--⨯=⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎝⎭⎣⎦（）式中，20c H ——20C ︒时的计算矫顽力，kA/m (31) 相对回复磁导率20373020 1.151.0461041087510r r c B H μμπ--===⨯⨯⨯⨯ 式中，70410/H m μπ-=⨯（32）磁化方向长度 M h =0.53cm(33) 宽度 M b =10.5cm (34) 轴向长度M L =20.1cm(35) 提供每极磁通的截面积 210.520.1211.05()m M M A b L cm ==⨯=（36） 永磁体总质量332102210.520.10.537.410 3.31()m M M M m m pb h L kg ρ--=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=式中，m ρ——永磁体密度，3/g cm 4.定、转子冲片 （37）定子槽形（38）定子槽尺寸 01h =0.08cm 01b =0.38cm 1b =0.72cm 1r =0.49cm 12h =1.6cm1α=30(39)定子齿距 1113.14171.48436i D t cm Q π⨯===（） (40) 定子斜槽距离 111 1.484361.405362sk t Q t cm Q p ⨯===++（）（41）定子齿宽101121111[2()]3.14[172(0.08 1.6)]220.490.79636i t D h h b r cm Q π++⨯+⨯+=-=-⨯=10111211[2()]3.14[172(0.080.098)]0.720.79436i s t D h h b b cm Q π++⨯+⨯+=-=-=（）式中，101110.720.38tan tan 0.098226s b b h cm πα--==⨯=（）离齿最狭1/3处齿宽由1211t t b b ≤ 所以12111110.7960.7940.7940.79533t t t t b b b b cm --=+=+=（）（42） 定子轭计算高度11101121225.51720.08 1.60.49 2.242323i j D D h h h r cm --⎡⎤⎡⎤=-++=-++⨯=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦（） （43）定子齿磁路计算长度 11120.491.6 1.7633t r h h cm =+=+=（） （44） 定子轭磁路计算长度 ()()11125.5 2.249.132442j j L D h cm pππ=-=⨯-=⨯（）（45） 定子齿体积3111113620.10.93 1.760.795943.76()t Fe t t V Q L K h b cm ==⨯⨯⨯⨯=（46） 定子轭体积()()311111 3.1420.10.93 2.2425.5 2.243063.87()j Fe j j V L K h D h cm π=-=⨯⨯⨯⨯-=（47） 转子轭计算高度 22216.8760.53 4.905()22i j M D D h h cm --=-=-= （48） 转子轭磁路计算长度 ()()2226 4.905 4.280442i j L D h cm pππ=+=⨯+=⨯（）5．绕组计算（49）每槽导体数 s N =12 （50）并联支路数 a =1(51) 并绕根数-线径 111t N d - 2-1.25 212t N d - 3-1.3 式中，1t N 、2t N ——并绕根数11d 、12d ——导线裸线直径，mm （52） 每相绕组串联匝数 11236722231s N Q N ma ⨯===⨯⨯ (53) 槽满率计算槽面积()()22211112220.490.720.491.60.2 1.5672222s r b r A h h cm ππ+⨯+⨯=-+=⨯-+=（） 式中，h ——槽楔厚度，cm槽绝缘面积 ()()212120.0352 1.60.490.166i i A C h r cm ππ=+=⨯⨯+⨯=（） 式中，i C ——槽绝缘厚度，cm槽有效面积 21.5670.166 1.401ef s i A A A cm =-=-=（） 槽满率()()()()222211112122122 1.250.083 1.30.0879.22%1.401s t d t d f ef N N d h N d h S A ⎡⎤⎡⎤+++⨯⨯++⨯+⎣⎦⎣⎦===式中，1d h 、2d h ——对应于11d 、12d 导线的双边绝缘厚度，mm（54） 节距 y=9槽（55） 绕组短距因数 11sin sin122p K πβπ⨯===式中，9133y mq β===⨯ （56） 绕组分布因数 11130sin sin 3220.9598303sin sin 22d q K q αα⎛⎫⎛⎫⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭===⎛⎫⎛⎫⨯ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭式中，112p Q πα=（57） 斜槽因数 10.1052sin 2sin 220.99540.105ssk sK απαπ⎛⎫⎛⎫⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭===式中，1sks t απτ=（58） 绕组因数 1110.959810.99540.9554dp d p sk K K K K ==⨯⨯=（59） 线圈平均半匝长 ()()'1220.12 1.57.76838.636()av E L L d L cm =++=+⨯+= 式中，d ——绕组直线部分伸出长，一般取1~3cm'0.612.957.758E y L k τ==⨯= k 为系数，单层线圈 ，4极取0.6()()1011121021720.080.098 1.60.490.85212.95222i s y D h h h r cm pπβπτ++++⨯+⨯+++⨯===⨯（）式中，0β——与线圈节距有关的系数，对单层同心式线圈或单层交叉式线圈，0β取平均值（60） 线圈端部轴向投影长 '0sin 7.7680.517 4.013d E f L cm α==⨯=（）式中，11011120.7220.49sin 0.517220.7220.4920.795t b r b r b α++⨯===+++⨯+⨯（61） 线圈端部平均长 ()()'22 1.57.76818.536E E L d L cm =+=⨯+=（）（62） 定子导线质量 22511121211.05104t t Cu Cu s avN d N d m Q N L πρ-+=⨯2252 1.253 1.31.058.9361238.6361010.04()4kg π-⨯+⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=式中，Cu ρ——铜的密度，3/g cm 6．磁路计算 （63）极弧系数111.7==0.87513.352pp b ατ=（64）计算极弧系数 144=0.875=0.89113.352660.06510.8751i p p αατδα=++++--（65）气隙磁密波形系数 440.891sinsin1.25522i f K αππππ==⨯= （66）气隙磁通波形系数 22880.891sinsin 0.89720.8912i iK φαπππαπ==⨯=（67）气隙系数 12 1.2051 1.205K K K δδδ==⨯= 式中，()()()()101122101014.40.75 1.4844.40.0650.750.38 1.2054.40.75 1.4844.40.0650.750.380.38t b K t b b δδδ+⨯+⨯===+-⨯+⨯- 2K δ=1（68）空载漏磁系数 0σ=1.3根据转子磁路结构、气隙长度、铁芯长度、永磁体尺寸以及永磁材料性能等因数确定（69）永磁体空载工作点假定值 '0m b =0.838（70）空载主磁通'44000100.838 1.0741211.05100.01461()1.28m r m b B A Wb δφσ--⨯⨯⨯⨯===（71）气隙磁密（72） 440100.01461100.607()0.89113.35220.23i i ef B T L δδφατ⨯⨯===⨯⨯（72）气隙磁位差直轴磁路()()22270220.607100.015 1.2050.06510902.38()410B F K A δδδδδμπ---⨯=+⨯=+⨯⨯=⨯交轴磁路227220.60710 1.2050.06510757.39()410q B F K A δδδδμπ---⨯=⨯=⨯⨯⨯=⨯ 式中，2δ——永磁体沿磁化方向与永磁体槽间的间隙，cm （73）定子齿磁密 11110.607 1.48420.231.225()0.7960.9320.1ef t t Fe B t L B T b K L δ⨯⨯===⨯⨯（74）定子齿磁位差 11122 2.55 1.768.99()t t t F H h A ==⨯⨯=1t H 根据1t B 查附录2硅钢片磁化曲线，A/cm（75）定子轭部磁密440111100.0146110 1.742()2220.10.93 2.24j Fe j B T L K h δφ--⨯⨯===⨯⨯⨯（76）定子轭磁位差1111220.3673.6969.133484.6()j j j F C H L A ==⨯⨯⨯=1j H 根据1j B 查附录2硅钢片磁化曲线，A/cm1C ——定子轭部校正系数，查附图3-1（77）转子轭磁密440222100.01461100.797()2220.10.93 4.905j Fe j B T L K h δφ--⨯⨯===⨯⨯⨯（78）转子轭磁位差2222220.70.957 4.28 5.736()j j j F C H L A ==⨯⨯⨯=2j H 根据2j B 查附录2硅钢片磁化曲线，A/cm2C ——转子轭部校正系数，查附图3-1（79）每对极总磁位差112902.388.99484.6 5.7361401.71()t j j F F FF F A δ=+++=+++=∑（80）磁路齿饱和系数1757.398.991.012757.39q t st qF F K F δδ++===（81）主磁导500.014611.04210()1401.71H Fδδφ-Λ===⨯∑（82）主磁导标幺值 252702102 1.042100.5310 3.9841.046410211.05M r m h A δδλμμπ--Λ⨯⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯ （83）外磁路总磁导标幺值 0 1.3 3.984 5.179n δλσλ==⨯=（84）漏磁导标幺值()()01 1.31 3.984 1.195σδλσλ=-=-⨯=（85）永磁体空载工作点 0 5.1790.8381615.1791n m n b λλ===++误差：0.83816-0.838=0.00016 0.00016/0.838=0.00019<0.1%(86)气隙磁密基波幅值4401100.01461101.2550.762()0.89113.35220.23f i i ef B K T L δδφατ⨯⨯==⨯=⨯⨯（87）空载反电动势004.44 4.44500.9554720.014610.897200.08()dp E fK N K V δφφ==⨯⨯⨯⨯⨯=7.参数计算（88）定子直流电阻122221112122241.335720.2170.201()1.25 1.31232222av t t L NR d d a N N ρππ⨯⨯==⨯=Ω⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⨯⨯+⨯+⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦式中，ρ——铜线电阻率 (89)漏抗系数()()222720410********.23720.9554100.37792ef dp x f L K N C pπμππ---⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯===（90）定子槽比漏磁导 1111110.38910.951 1.34s U U L L K K λλλ=+=⨯+⨯= 式中，1U K 、1L K ——槽上、下部节距漏抗系数()()131/4311/41U K β=+=⨯+= ()()197/16917/161L K β=+=⨯+=01110101120.0820.0980.3890.380.380.72s U h h b b b λ⨯=+=+=++ 1L λ=0.951（91）定子槽漏抗()111221222320.1 1.1840.37790.18420.230.955436s s x ef dp pmL X C L K Q λ⨯⨯⨯⨯==⨯=Ω⨯⨯ （92）定子谐波漏抗112222313.3520.01280.37790.271()1.2050.0650.9554 1.01d x dp stm sX C K K K δτπδπ⨯⨯==⨯=Ω⨯⨯⨯⨯∑s ∑可查附图3-2（93）定子端部漏抗()1220.6421.2350.6415.1960.470.470.37790.08620.230.9554E yE x ef dp L X C L K τ⎛⎫--⨯⎛⎫==⨯⨯=Ω⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭（94）定子斜槽漏抗 ()2211 1.4050.50.50.2710.1221.484sk sk d t X X t ⎛⎫⎛⎫==⨯⨯=Ω ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭(95) 定子漏抗 ()11110.1830.2710.0860.1220.663s d E sk X X X X X =+++=+++=Ω （96）直轴电枢磁动势折算系数 110.79681.255ad f K K === （97）交轴电枢磁动势折算系数0.360.28691.255q aq fK K K === q K 由电磁场算出，或取经验值（98）直轴电枢反应电抗()0200.08147.373.75114.05dad dE E X I --===Ω式中，()4.44 4.44500.9554720.010760.897147.36d dp N E fK N K V δφφ==⨯⨯⨯⨯⨯=()4110N mN mN m r b b A B δσφλ-=--⨯⎡⎤⎣⎦()()40.76110.761 1.195211.05 1.0741100.01076Wb -=--⨯⨯⨯⨯=⎡⎤⎣⎦()()'1 5.17910.09230.76115.1791n a mN n f b λλ-⨯-===++'0520.14810.092310 1.30.53817.2510ad a M c F f h H σ===⨯⨯⨯⨯()0.95547214.05350.450.4530.7971520.14812dp dad adK NI F mK A p⨯⨯==⨯⨯⨯=取()/228.1071/214.0535d N I I A ===（99）直轴同步电抗()1 3.7510.663 4.414d ad X X X =+=+=Ω 8.交轴磁化曲线aq q X I -计算（100）设定交轴磁通 aq φ分别取0.60δφ、0.70δφ、0.730δφ、0.750δφ、0.790δφ、0.810δφ、0.830δφ、0.850δφ（101）交轴磁路总磁位差aqF∑(A)以aq φ代替70项中的0δφ，计算第70~80项，所得的F ∑（每对极）即为交轴电枢磁动势aqF∑（102）对应交轴电流 0.9aq q aq dp p F I mK K N=∑(103) 交轴电动势 00aqaq E E δφφ=（104）交轴电枢反应电抗 aq aq qE X I =给定101项中不同的aq φ，重复101~104项，即可得到aq q X I -曲线，见下表9.工作特性计算（105）机械损耗 fw p =160W 可参考同规格感应电动机的机械损耗 （106）设定转矩角θ=45︒（107）假定交轴电流'q I =24.86A （108）交轴电枢反应电抗aq X （Ω）由'q I 查aq q X I -曲线（109）交轴同步电抗 ()1 5.490.663 6.153q aq X X X =+=+=Ω （110）输入功率 ()()22101121sin cos 0.5sin 2N q N N d q d q m P E U X R RU U X X X X R θθθ⎡⎤=⨯-++-⎣⎦+ ()23[200.08219.39 6.153sin 450.201cos 454.414 6.1530.201︒︒=⨯⨯⨯⨯-⨯⨯+ ()220.201219.390.5219.39 4.414 6.153sin(245)]︒+⨯+⨯⨯-⨯⨯=16956.23（W ） （111）直轴电流 ()1021sin cos N q N d d q RU X E U I X X R θθ+-=+()()20.201219.39sin 45 6.153200.08219.39cos 454.414 6.1530.20111.75A ︒︒⨯⨯+⨯-⨯=⨯+=（112）交轴电流 ()1021sin cos d N N q d q X U R E U I X X R θθ--=+()()24.414219.39sin 450.201200.08219.39cos 454.414 6.1530.20124.85A ︒︒⨯⨯-⨯-=⨯+=误差：'q q I I -=24.86-24.85=0.010.01/24.86=0.0004<1%(113)功率因数 cos cos0.357960.9373ϕ== 式中，()/40.427040.35796rad ϕθψπ=-=-=()11.75arctanarctan 0.0.4270424.85d q I rad I ψ=== （114）定子电流()127.49I A ===（115）定子电阻损耗()2211327.490.201413.6Cu p mI R W ==⨯⨯=（116）负载气隙磁通()200.080.015214.44 4.44500.9554720.897dp E Wb fK NK δδφφ===⨯⨯⨯⨯式中，()208.46E V δ===(117)负载气隙磁密()4100.015210.63230.89113.35220.23d i i ef B T L δδφατ⨯===⨯⨯（118）负载定子齿磁密()11111.48420.230.6323 1.27530.7960.9320.1ef t d dt Fe t L B B T b K L δ⨯==⨯=⨯⨯（119）负载定子轭磁密()44111100.0152110 1.8142220.10.93 2.24j dFe j B T L K h δφ⨯⨯===⨯⨯⨯ （120）铁耗()111211 2.5 2.61943.772 3.5753063.88197.0Fe t d t j d j p k p V k p V W =+=⨯⨯+⨯⨯=式中，1t d p 、1j d p ——定子齿及轭单位铁损耗，可由1t d B 和1j d B 查附录2硅钢片损耗曲线1k 、2k ——铁耗修正系数，一般分别取2.5和2（121）杂散损耗()22*33127.29100.0151610187.128.11s sN N N I p p P W I ⎛⎫⎛⎫=⨯=⨯⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭*sN p 可参考实验值或凭经验给定（122）总损耗()413.6197.0160187.1953.7CuFe fw s p pp p p W =+++=+++=∑（123）输出功率 ()2116956.23953.716002.53p p p W =-=-=∑（124）效率 2116002.5310010094.37%16956.23p p η=⨯=⨯= （125）工作特性 给定一系列递增的转矩角θ，分别求出不同转矩角的2p 、η、1I 、cos ϕ等性能，即为电机的工作特性，见下表(126)失步转矩倍数 *max 28.9591.8116pN N P T P ===倍 式中，max P ——最大输出功率，由电机工作特性上求得 （127）永磁体额定负载工作点 ()()'1 5.17910.09950.76115.1791n aN mN n f b λλ-⨯-===++式中，'00.450.4530.79680.95547211.310.0995102 1.3817.250.5310ad dp dNaN c M mK K NI f p H h σ⨯⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯dN I ——输出额定功率时定子电流的直轴分量（128）电负荷 ()112237228.107241.4/17N i mNI A A m D ππ⨯⨯⨯===⨯（129）电密 112211121222t t I J d d a N N π=⎡⎤⎛⎫⎛⎫+⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦()22227.294.141/1.25 1.312322A mm π==⎡⎤⎛⎫⎛⎫⨯⨯+⨯⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦（130）热负荷11A J =241.4⨯4.141=999.63（()22/A cm mm •） （131）永磁体最大去磁工作点 ()()'1 5.17910.65300.29115.1791n adh mh n f b λλ-⨯-===++式中，'00.450.4530.79680.95547294.840.6530102 1.3817.250.5310ad dp adhadhc M mK K NI f p H h σ⨯⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯1adh dI =94.84()A ==。