无刷直流永磁电动机设计流程和实例
无刷直流电机设计流程
无刷直流电机设计流程嘿，朋友！今天咱就来唠唠无刷直流电机设计这档子事儿。
这无刷直流电机啊，就像是一个神奇的小宇宙，里面藏着好多学问呢。
要开始设计无刷直流电机，第一步就得明确它的用途。
这就好比你要盖房子，得先知道这房子是用来住人啊，还是做仓库。
我有个朋友叫小李，他想设计一个用于小型无人机的无刷直流电机。
那他就得考虑这个电机要足够轻便，动力还得强劲，能让无人机飞得又稳又快。
这时候就像是给这个电机定了个大方向，就像航海的时候有了指南针一样。
接下来就是确定电机的主要参数啦。
这里面的门道可不少呢。
比如说额定功率、额定转速、转矩这些。
这额定功率啊，就像是一个人的力气大小。
要是功率定小了，就像让一个小孩去干大人的活，根本带不动嘛！而转速就好比一个人跑步的速度，转矩呢，有点像一个人能使出来的爆发力。
我曾经见过一个新手在设计无刷直流电机时，乱定参数，结果电机造出来，那性能差得呀，就像一辆破自行车，怎么骑都费劲。
选磁钢材料也是很关键的一步。
这磁钢材料就像是电机的灵魂所在。
不同的磁钢材料性能差别可大了去了。
有铁氧体磁钢，还有稀土永磁材料呢。
稀土永磁材料虽然贵一些，但是它的性能就像超级英雄一样厉害。
我跟同行老张讨论的时候，他就说：“这稀土永磁材料就像魔法材料一样，能让电机的性能一下子提升好几个档次，不过成本就像个拦路虎啊。
”这时候就得在性能和成本之间权衡，就像走钢丝一样，得小心翼翼。
然后就是绕组的设计啦。
绕组就像是电机的经脉一样。
绕组的匝数、线径这些都很重要。
匝数多了，就像给电机穿上了厚厚的衣服，电阻增大，电流就不好通过了。
匝数少了呢，又像是衣服穿得太薄，性能也会受影响。
这时候就得像裁缝一样，精心剪裁，找到最合适的匝数和线径。
我在学习绕组设计的时候，可没少向老师傅请教。
老师傅就说：“这绕组设计啊，就像绣花，一针一线都得恰到好处。
”转子和定子的设计也不能马虎。
转子就像电机的心脏，定子就像它的外壳。
转子的结构形状会影响电机的转动惯量。
永磁无刷直流电机设计
汽车用永磁无刷直流电机设计发布时间：2012-09-12来源：互联网我要说几句 |•» 数据采集系统基础知识视频•» NI开放平台助力汽车电子领域测控应用的发•» LabVIEW 2013常用工具包集锦•» LabVIEW 2013评估版软件永磁无刷直流电机是近年随着稀土永磁材料和电力电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型电机，随着汽车电子器件的迅猛发展，车用电控单元的日新月异，无刷直流电机在汽车电器设备中的应用受到越来越多的重视。
引言永磁无刷直流电机是近年随着稀土永磁材料和电力电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型电机，随着汽车电子器件的迅猛发展，车用电控单元的日新月异，无刷直流电机在汽车电器设备中的应用受到越来越多的重视。
由于其具有调速范围宽、体积小、起动迅速、运行可靠、效率高、寿命长等优点，人们开始将其运用于汽车缓速器的研制方面。
本文以4 kW无刷直流电机安装于汽车缓速器中的研发为依托，介绍利用VB 6.O编程语言实现永磁无刷电机的设计，并得出实验数据。
1 无刷直流电动机的基本原理用图1所示的无刷直流电动机系统来说明无刷直流电动机的基本工作原理。
电动机的定子绕组为三相星形联结，位置传感器与电动机转子同轴，控制电路对位置信号进行逻辑变换后产生驱动信号，驱动信号经驱动电路放大后控制逆变器的功率开关管，使电动机的各相绕组按一定的顺序工作。
当转子旋转到图2(a)所示的位置时，转子位置传感器输出的信号经控制电路逻辑变换后驱动逆变器，使VI1，VI 6(见图1)导通，及A，B两相绕组通电，电流从电源的正级流出，经VI1流入A相绕组，再从B相绕组流出，经VI6回到电源负极。
电枢绕组在空间产生的磁动势Fa如图2(a)所示，此时定转子磁场相互作用，使电动机的转子顺时针转动。
当转子在空间转过60°电角度，到达图2(b)所示位置时，同理此时VI1，VI2导通，使电动机的转子继续顺时针转动。
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1.电机模型的建立：建立电机的数学模型是进行控制系统设计的第一步。
永磁无刷直流电机可以使用动态数学模型来描述其动态特性，常用的模型包括简化的转子动态模型和电动机状态空间模型。
简化的转子动态模型以电机的电磁转矩方程为基础，通过建立电机的电流-转速模型来描述电机的动态响应。
这个模型通常用于低频控制和电机启动阶段的设计。
电动机状态空间模型则是通过将电机的状态变量表示为电流和转速变量，用微分方程的形式描述电机的动态特性。
这个模型适用于高频控制和电机稳态响应分析。
2.控制器设计：经典的控制方法包括比例积分控制器（PI）和比例积分微分控制器（PID）。
比例积分控制器是最简单的控制器，通过调节电流的比例增益和积分时间来控制电机的速度。
这种控制器适用于低精度控制和对动态响应要求不高的应用。
比例积分微分控制器在比例积分控制器的基础上增加了微分项，通过调节微分时间来控制系统的阻尼比，提高系统的稳定性和动态响应。
3.参数调节：在控制器设计中，参数调节和整定是非常重要的环节，主要包括根据系统的要求选择合适的控制器参数，并进行优化。
参数调节可以通过试探法、经验法和优化算法等方法进行。
其中，试探法和经验法是相对简单的方法，通过调整控制器的参数值来达到稳定运行或者较好的控制性能。
优化算法可以通过数学模型和计算机仿真的方式进行，通过优化目标函数和约束条件，得到最合适的控制器参数。
总结起来，永磁无刷直流电机控制系统设计主要包括电机模型的建立、控制器设计和参数调节。
在设计过程中，需要根据系统的要求选择合适的控制器，通过参数调节和优化算法来提高系统的稳定性和动态性能。
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=-=。
永磁无刷直流电机的设计与电磁分析
本次演示采用有限元模拟和优化设计等方法对永磁无刷直流电机进行设计和 电磁分析。最后，对永磁无刷直流电机的电磁性能进行分析和讨论，包括磁场分 布、功率损耗、效率等，并指出了研究的不足和未来研究方向。
引言：
永磁无刷直流电机是一种具有高效率、低噪音、长寿命等优点的电机，在工 业自动化、电动汽车、航空航天等领域得到了广泛应用。随着技术的不断发展， 对永磁无刷直流电机的性能要求也不断提高。因此，本次演示旨在通过对永磁无 刷直流电机的设计与电磁分析，提高其性能指标，以满足不同领域的应用需求。
参考内容
基本内容
盘式永磁无刷直流电机是一种先进的电动设备，具有高效率、低噪音、长寿 命等优点。本次演示将详细介绍盘式永磁无刷直流电机的电磁设计过程，包括磁 场分布、线圈绕制、绝缘设计、冷却系统等，旨在为优化电机性能提供理论支持 和实践指导。
盘式永磁无刷直流电机是一种结合了永磁电机和无刷直流电机的优点的新型 电动设备。它采用永磁体作为磁源，可直接产生恒定的磁场，避免了传统有刷直 流电机需要定期更换电刷的缺点。盘式结构使得电机散热性能好、机械强度高， 能够在恶劣环境中稳定运行。
电磁设计是盘式永磁无刷直流电机设计的核心环节。磁场分布是电磁设计的 首要环节，合理的磁场分布可以提高电机性能、降低谐波损耗。线圈绕制方法对 电机的功率密度、电气性能和机械特性有着重要影响。在电磁设计中，需要综合 考虑线圈材料、线径、匝数等因素，以实现电机的高效运行。
绝缘设计对于盘式永磁无刷直流电机的可靠性至关重要。线圈绝缘材料的选 用和结构设计直接影响到电机的电气性能和机械特性。在电磁设计中，应充分考 虑绝缘材料的电气性能和机械性能，以满足电机在高温、高湿等恶劣环境下的正 常运行。
文献综述：
自20世纪50年代第一台永磁无刷直流电机问世以来，国内外学者对其进行了 广泛研究。研究内容主要包括电磁场分析、优化设计、控制策略、可靠性等方面。 在电磁场分析方面，有限元法等效磁路法、模拟仿真等方法被广泛应用。在优化 设计方面，主要从电机结构、材料、工艺等方面进行优化。
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。
永磁无刷直流电动机驱动设计的设计方法
永磁无刷直流电动机驱动设计的设计方法永磁无刷直流电动机是一种高效、低噪音、低维护成本的电动机，因其在工业、家电、电动车等领域的广泛应用而备受关注。
本文将介绍永磁无刷直流电动机驱动设计的设计方法。
首先，需要确定电机的参数，包括电机的额定电压、额定电流、额定转速、额定扭矩等。
然后，根据这些参数设计电机的控制器，控制器通常包括功率级、控制模块、电流感应模块等。
在功率级方面，通常采用功率MOS管来实现电机的驱动；在控制模块方面，通常采用PID控制算法来调节电机的转速和转矩；在电流感应模块方面，通常采用霍尔元件或电流互感器来实现电流的采集。
其次，需要确定电机的控制方式，通常有FOC和SVPWM两种方式。
FOC是一种基于空间矢量的控制方式，可以通过调节电机的电流和转矩来实现高效、精确的控制；SVPWM是一种基于正弦信号的控制方式，可以通过调节电机的频率和相位来实现高效、平滑的转速和转矩控制。
最后，需要进行电机的驱动测试和调试。
在测试中，需要对电机的转速、转矩、效率等进行测试，并对控制参数进行调整；在调试中，需要对电机的控制器进行调试，例如调整PID控制算法的参数、调整FOC或SVPWM算法的参数等。
综上所述，永磁无刷直流电动机的驱动设计需要确定电机的参数、设计控制器、确定控制方式，并进行测试和调试。
通过合理的设计和调试，可以实现高效、低噪音、低维护成本的电机控制。
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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。
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.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。