永磁直流电动机开发培训资料一
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电机培训资料(1)
电机培训资料(1)
各种电机的介绍及对比
电机培训资料(1)
永磁同步电机的运用
日本电动车用永磁同步电机状况 日本1965年就开始研制电动车, 于1967 年成立了日本电动车 协会。由于永磁同步电机的性能优良, 所以一经问世就受到日 本汽车公司的青睐。1996年, 丰田汽车公司的电动车RAV4就 采用了东京电机公司的插入式永磁同步电机作为驱动电机,其 下属的日本富士电子研究所研制的永磁同步电机可以达到最 大功率50 kW, 最高转速1 300 r/min。1998年1月, 尼桑公司 研发的新一代电动小客车在美国加利福尼亚州投入使用。驱 动电机采用了钕铁硼材料, 电机体积很小。表2为该电动车驱 动电机的技术指标。
在电动汽车领域最早使用的就是直流电动机。直流电 动机结构简单, 易于控制, 具有良好的电磁转矩控制特性, 但是由于采用机械换向结构, 维护困难, 并产生火花, 容 易对无线电产生干扰, 这对高度智能化的未来电动汽车 是致命的弱点。另外,直流电动机驱动系统体积大、制造 成本高、速度范围有限、能量密度较低, 这些都限制和 妨碍了直流电动机在电动汽车中的进一步应用。
电机培训资料(1)
各种电机的介绍及对比
永磁电动机驱动系统
永磁电动机既具有交流电动机的无电刷结构、运行可靠等优点, 又 具有直流电动机的调速性能好的优点, 且无需励磁绕组, 可以做到体 积小、控制效率高, 是当前电动车用电动机研发与应用的热点。 永磁电动机驱动系统可以分为无刷直流电动机(BLD2CM)系统和永 磁同步电动机(PMSM)系统。无刷直流电动机(BLDCM)系统具有转 矩大、功率密度高、位置检测和控制方法简单的优点, 但是由于换 相电流很难达到理想状态, 因此会造成转矩脉动、振动噪声等问题。 对于车速要求不太高的电动汽车驱动领域,BLDCM系统具有一定的 优势, 得到了广泛的重视和普遍应用。
各种电机的介绍及对比
电机培训资料(1)
永磁同步电机的运用
日本电动车用永磁同步电机状况 日本1965年就开始研制电动车, 于1967 年成立了日本电动车 协会。由于永磁同步电机的性能优良, 所以一经问世就受到日 本汽车公司的青睐。1996年, 丰田汽车公司的电动车RAV4就 采用了东京电机公司的插入式永磁同步电机作为驱动电机,其 下属的日本富士电子研究所研制的永磁同步电机可以达到最 大功率50 kW, 最高转速1 300 r/min。1998年1月, 尼桑公司 研发的新一代电动小客车在美国加利福尼亚州投入使用。驱 动电机采用了钕铁硼材料, 电机体积很小。表2为该电动车驱 动电机的技术指标。
在电动汽车领域最早使用的就是直流电动机。直流电 动机结构简单, 易于控制, 具有良好的电磁转矩控制特性, 但是由于采用机械换向结构, 维护困难, 并产生火花, 容 易对无线电产生干扰, 这对高度智能化的未来电动汽车 是致命的弱点。另外,直流电动机驱动系统体积大、制造 成本高、速度范围有限、能量密度较低, 这些都限制和 妨碍了直流电动机在电动汽车中的进一步应用。
电机培训资料(1)
各种电机的介绍及对比
永磁电动机驱动系统
永磁电动机既具有交流电动机的无电刷结构、运行可靠等优点, 又 具有直流电动机的调速性能好的优点, 且无需励磁绕组, 可以做到体 积小、控制效率高, 是当前电动车用电动机研发与应用的热点。 永磁电动机驱动系统可以分为无刷直流电动机(BLD2CM)系统和永 磁同步电动机(PMSM)系统。无刷直流电动机(BLDCM)系统具有转 矩大、功率密度高、位置检测和控制方法简单的优点, 但是由于换 相电流很难达到理想状态, 因此会造成转矩脉动、振动噪声等问题。 对于车速要求不太高的电动汽车驱动领域,BLDCM系统具有一定的 优势, 得到了广泛的重视和普遍应用。
培训学习资料-永磁电机-2022年学习资料
中国名师教育网校一多媒体素材一物理-清华同方光-左手定则的演示-实验-根据如图实验-装置，闭合开-导线-电 -关观察金属杆-的运动方向。-十-磁铁-铁架台-开关-滑动变阻器-暂停-演示一-演示二演示三-演示四】-返 回-退出-PPT课件-6
2、我们常使用通电导体在磁场中某点受到的电-磁力与导体中电流和导体的有效长度的乘积的比值来-表示该点磁场的 质，并称为该点的磁感强度B。-即：R无-B:均匀磁场的磁感强度T-F:通电导体受到的电磁力N-I:导体中的 流强度A-L:导体在磁场中的有效长度m-PPT课件-7
ωt=240°-ωt=240°时电流和磁场情况-观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相 流-的顺序。-PPT课件-15
wt=360°-ωt=360°时电流和磁场情况-电流随时间变化一周，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋 转了360°。表明磁场的旋转速度与电流变化的频率有关。-PPT课件-16
☒电流入->0-⊙-电流出-wt=0时电流和磁场情况-A、C两相电流=0时为正，因此首端流入、-末端流出。 B相电流=0时为负，末端流入、首端流出。-相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场。-PPT课件-13
ωt=120°-ωt=120°时电流和磁场情况-可见当电流随时间变化120°，电动机的磁场在空间的位置也随 之旋转了120°。-观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流-的顺序，A→B→C正序 气隙磁场顺时针旋转。-PPT课件-14
单相异步电动机的定子磁场-单相机定子-0-单相机转子-在定子绕组中通入单相交流电-电流正半周，线圈导体中通 -电流的负半周，线圈导体中通-的电流始终为正值-过的电流方向始终为负-合成兹场随时间大小不断变化，-但兹场 线的位置始终不变。-显然，单相异步电动机的定子磁场是一个大小和方向随时间不断变化、-但磁场轴线位置始终不变 脉动磁场。所以单向异步机的转子不会自行-起动，也就是说单相异步电动机的起动转矩为零。-PPT课件-20
JMAG标准培训教程永磁电机
制定生产工艺
根据设计方案，制定生产工艺 流程和质量控制标准。
关键参数选择与计算
电机尺寸参数
根据设计目标和应用场景，选 择合适的电机尺寸参数，如定
子内径、铁心长度等。
电磁负荷参数
根据电机类型和性能要求，选 择合适的电磁负荷参数，如磁 通密度、电流密度等。
绕组设计参数
根据电磁方案和性能要求，选 择合适的绕组设计参数，如匝 数、线径、并绕根数等。
JMAG标准培训教程永磁电机
目录
• 永磁电机基础概念 • JMAG软件介绍与安装 • 永磁电机设计流程与规范 • JMAG在永磁电机仿真中应用 • 故障诊断与预防措施建议 • 实验验证与性能评估方法
01 永磁电机基础概念
永磁电机定义与分类
永磁电机定义
利用永磁体产生磁场，通过电磁 感应原理实现电能与机械能相互 转换的电机。
03 永磁电机设计流程与规范
设计流程梳理
选择电机类型
根据设计目标，选择合适的永 磁电机类型，如表面贴装式、 内嵌式等。
优化设计方案
通过仿真分析，对电磁方案进 行优化，提高电机性能。
明确设计目标
根据应用需求，确定电机的性 能参数，如功率、转速、效率 等。
设计电磁方案
根据电机类型和性能参数，设 计电磁方案，包括定子、转子 结构、绕组设计等。
02 JMAG软件介绍与安装
JMAG软件功能概述
强大的电磁场分析功能
JMAG软件可以对各种电磁设备 进行精确的三维电磁场分析，包
括电机、变压器、传感器等。
高效的求解器
软件内置了丰富的材料库，支持 用户自定义材料属性，方便用户 进行各种复杂电磁场问题的分析
。
ห้องสมุดไป่ตู้
永磁直流电机培训
滚动轴承可以将出轴紧密固定，因此其带 载能力更高、窜动量更小，特别是径向带 载能力的提高尤为显著，通过预加载后， 甚至可以完全消除轴向窜动。
18,Dec 2009
/user/index
12
基本结构-EMC组件
作用：主要是由于电机运行时产生的瞬态电压或电流（主要是换向时造成转子线圈电流不 平衡，导致电机的接触压降不同）产生的。 现在我们的直流电机遇到了越来越多的EMC问题，越来越高的EMC等级要求，如汽车项目中 按照CISPR25要求,所有的OEM客户都在不断地提高等级。 电机的干扰分为传导和辐射，最重要的是解决传导干扰 很多的项目证明，解决了传导干扰问题基本上就解决了辐射问题
优点
缺点
价格
一般 外形
18,Dec 2009
/user/index
8
基本结构-转子冲片/绝缘/漆包线
作用：转子槽中有电枢绕组,当电枢绕组通电时,就会在励磁作用下旋转. 转子冲片一般由硅钢片冲制。制造厂进行叠压后形成转子铁芯，根据不同的产品需要设计不 同的槽数，是否为斜槽等。 漆包线的主要是铜材，导电率比较低，发热小，连接可靠，现在也有用铝线和铜包铝等线圈， 对我们当前的产品来看，现在还没有能够到达可靠要求的工艺装备。 绝缘是保证绕组对铁芯的绝缘，是电机主要绝缘部分，分为熔槽绝缘，塑料绝缘，绝缘纸绝 缘等。
18,Dec 2009
/user/index
4
基本结构-爆炸图
18,Dec 2009
/user/index
5
基本结构-机壳1
作用：1）机械支撑左右；2）主磁极的一部分
类型
深拉伸冲压
卷制机壳
车加工机壳
优点
加工速度快,适合批量生产
簧片式结构
永磁直流电动机开发培训资料一
七、设计和工艺的薄弱点及采取的措施 （如某些结构的电机振动和噪声问题怎样解决） 八、相关的经验和教训 九、总结：将以上工程计算和模拟的结果以及所有 适用标准或性能以benchmark形式把以上电机概念 设计同样品电机或类似电机进行对比
Development Process
A DIVISION OF LEGGETT & PLATT INCORPORATED
培 训 目的
一、培训目的要明确，目标明确，瞄准目标，用对 技能，才能一靶中的。
二、此次培训目的是： 1.加强学员们关于永磁直流电动机的理论知识； 2.增强学员们用理论指导实践，用实践丰富理论的 能力； 3.提高学员们永磁直流电动机设计和开发能力； 4.提高学员们的工作效率； 5.减少或杜绝后期更改（少走弯路） 。
3.1 直流电动机的工作原理（4）
(C) 法拉第（英国）电磁感应 定律
如果线圈中流过电流，则在
与线圈交链的方向上产生磁通，
并且磁通与交链的线圈产生电动 势。
(D) 毕奥-萨伐尔（法国）定律 电流周围产生磁场和这个电
流之间的关系是：当匝数为N的 线圈中流过i(A)的电流时，则有 Ni=BL/μ=HL。式中的B为磁感 应强度(T)， L为磁路长度(m)， μ为磁导率(H/m)， H为磁场强 度(A/m)。
Head rest Motor
DEVELOPING
Motor Application
Oil Pump Motor
Window Lift /Sunroof A DIVISION OF LEGGETT & PDLAETVT IENCLOORPPOIRNATGED
DEVELOPING
DEVELOPING
5
PMDC Motor Training–Xinfa Zhang-2009
Development Process
A DIVISION OF LEGGETT & PLATT INCORPORATED
培 训 目的
一、培训目的要明确，目标明确，瞄准目标，用对 技能，才能一靶中的。
二、此次培训目的是： 1.加强学员们关于永磁直流电动机的理论知识； 2.增强学员们用理论指导实践，用实践丰富理论的 能力； 3.提高学员们永磁直流电动机设计和开发能力； 4.提高学员们的工作效率； 5.减少或杜绝后期更改（少走弯路） 。
3.1 直流电动机的工作原理（4）
(C) 法拉第（英国）电磁感应 定律
如果线圈中流过电流，则在
与线圈交链的方向上产生磁通，
并且磁通与交链的线圈产生电动 势。
(D) 毕奥-萨伐尔（法国）定律 电流周围产生磁场和这个电
流之间的关系是：当匝数为N的 线圈中流过i(A)的电流时，则有 Ni=BL/μ=HL。式中的B为磁感 应强度(T)， L为磁路长度(m)， μ为磁导率(H/m)， H为磁场强 度(A/m)。
Head rest Motor
DEVELOPING
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Window Lift /Sunroof A DIVISION OF LEGGETT & PDLAETVT IENCLOORPPOIRNATGED
DEVELOPING
DEVELOPING
5
PMDC Motor Training–Xinfa Zhang-2009
微型永磁直流电动机PPT讲座(第一讲)概要
（16）
式中，U ——电枢回路上两端的电压（V）； raj ——电枢电阻（ ）；T ——负载转矩（ N m ）；Tf —— 电动机内部的机械损耗转矩（ N m ）。经验表明，同一台永磁直流电动机在一般正常转速范围内（含空载）， 由铁芯损耗和机械损耗所产生的阻力矩基本不变。可用空载时的损耗所对应的转矩T ，来替代Tf 。
图8
19
Na
第一讲 UN
2、主要特性
2.1 机械特性
如果忽略电枢反应和其他引起磁通变化等次要因素，认为电动机的
气隙磁通 是一常数。此外，不计电势和电流的脉动分量，那末，电
动机在稳态运行情况下，电枢绕组的感应电势为
，电磁转
矩
，而且，电枢回路的电压平衡方程式为：
U raj I Ea
（15）
以及转矩方程式：Tem T Tf
对 求导数，且使导数为零，可得对应最大效率 时的感应电势
并得到
公式（28）表明：电动机的最大效率，取决于空载时电枢电阻压降的相 对值；在端电压 一定的情况下，取决于空载电流和电枢电阻。空载电流 由对应于转子铁芯损耗和机械损耗的损失转矩决定。
26
Na
第一讲 UN
2、主要特性
2.1 机械特性
对应于最大效率时的转速、电流、转矩和功率均可求得：
图1
图2
6
第一讲
1.2 工作原理
换向器和电刷的作用——能使线圈边电流方向改变 的作用。
图3
7
第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
通常在电动机的一个磁极下，气隙磁通沿电枢铁芯外圆圆周分布是不均匀的。 在磁极的中心位置磁通 磁密度B最大，且从磁极中心线位置向两磁极边缘时，磁通 密度逐渐变小，直至为零。磁通密度为零的位置恰好处在两磁极间的几何中心线上。 如图4所示。
微型永磁直流电动机PPT讲座(第一讲)解读
11
Na
第一讲
1.2.2 电枢感应电势
a
UN
如果电枢上串联布置有 N 根总导体数，气隙磁场的平均磁通
密度为 度）为
Bcp (T )
，电枢导体在气隙磁场中的有效长度（也称计算长 ，那末，电枢的串联总导体数 的总平均电
2a
Ld (m)
势 E = BCP Ldn Na (V ) ，如果电动机电枢线圈被电刷对称地分成
4
第一讲
1.2 工作原理
将电能从电网输入电动机后，通过电动机内部的电磁作用转为 机械能，带动机械负载旋转做功。作用在转轴和负载上的转矩，是 由转子线圈中的电流同气隙中的磁场相互作用产生的。而磁场是由 永磁体组成的磁极产生的。 在电动机内部的能量转换过程中，含四种能量形式：电能、机械 能、磁场储能、热能。 上述四种能量之间关系如下：
图1
图2
6
第一讲
1.2 工作原理
换向器和电刷的作用——能使线圈边电流方向改变 的作用。
图3
7
第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
通常在电动机的一个磁极下，气隙磁通沿电枢铁芯外圆圆周分布是不均匀的。 在磁极的中心位置磁通 磁密度B最大，且从磁极中心线位置向两磁极边缘时，磁通 密度逐渐变小，直至为零。磁通密度为零的位置恰好处在两磁极间的几何中心线上。 如图4所示。
1.2.2电枢感应电势
若一根导体，在磁通密度为B(单位为：T)的磁场中，并接上外加电压为 的直 流电源后，有电流 流过，导体将受到电磁力F的作用，并以线速度 (单位： )运动， 如图6所示。
图6
10
Na
第一讲
1.2.2电枢感应电势
UN
根据法拉第电磁感应定律，运动导体切割磁场的磁力线将产 生感应电势e，感应电势e加上导体电阻r上的电压降 ，同外加电 压 平衡： 感应电势e的大小为： e = BLdn (V ) 式中， ——为导体在磁场中的有效长度，单位为m。 感应电势e的方向可用右手定则确定。 在电机学中，e称运动电势或切割电势或旋转电势。
永磁直流电动机开发培训二概要ppt课件
单叠绕组的的特点： 1)同一主磁极下的元件串联 成一条支路，主磁极数与支 路数相同，即a=p。当电枢旋 转时，电刷位置不动，并联 支路图中的整个电枢绕组在 移动，每个元件不断地顺次 移到它前面一个元件的位置 上，但总的支路情况不变。
2)电刷位置应使感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路
电动势。
思考：采用单叠绕组时
叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前 一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。
波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串 联起来，象波浪式的前进。
10
6.1.3 单叠绕组
在本节及下节单波绕组中，均先介绍表述绕组联结规律 的节距、绕组展开图、元件联结图和并联支路图。这四个方 面是分析直流电机电枢绕组的基本方法，彼此互相关联。
24
单波绕组的特点
1 1)同极性下各元件串联起来组成一条支路，支路对数为 ，
与磁极对数无关； 2)当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置 对准主磁极中心线，支路电动势最大； 3)电刷数等于磁极数(也可只用1对电刷，视情况而定)； 4)电枢电动势等于支路感应电动势； 5)电枢电流等于两条支路电流之和。
电
4极10槽单叠绕组
18
6.1.4 单波绕组
1. 单波绕组的节距 单波绕组元件第一节距 的决定原则与单叠绕组是一样
的，区别是在换向器节距 上。应使两个串联元件放在相同 极性的磁极下差不多相对应的位置上， 空间位置相距约两个极 距，这两个元件感应电动势的方向相同，可以把它们串联在一 个支路中。其次，沿电枢圆周向一个方向绕一周经过了p个串 联的元件以后，其末尾所联的换向片必须落在与起始的换向片 相邻的位置，才能使第二周继续往下联结，即应满足
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培 训 目的
一、培训目的要明确，目标明确，瞄准目标，用对 技能，才能一靶中的。
二、此次培训目的是： 1.加强学员们关于永磁直流电动机的理论知识； 2.增强学员们用理论指导实践，用实践丰富理论的 能力； 3.提高学员们永磁直流电动机设计和开发能力； 4.提高学员们的工作效率； 5.减少或杜绝后期更改（少走弯路） 。
1 电机开发应掌握的九大核心
技术
——强调电机设计能力、工程能力；怎样设计电机，而不是只做样品，即使 这个样品能满足标准要求；要能对电机设计做工程计算和模拟(仿真)。
一、机械计算，包括：尺寸链计算和CPK、材料选择（如怎样达到强度和温 度的要求）等 二、电磁计算，主要包括：磁通计算、转速和扭矩计算等 三、电路和EMC设计 四、机械分析和仿真，包括：有限元（强度）分析、塑料件注塑流变分析等 五、电磁分析和仿真，包括：有限元分析、齿槽扭矩和纹波电流分析等 六、工艺流程，的工作原理（4）
(C) 法拉第（英国）电磁感应 定律
如果线圈中流过电流，则在
与线圈交链的方向上产生磁通，
并且磁通与交链的线圈产生电动 势。
(D) 毕奥-萨伐尔（法国）定律 电流周围产生磁场和这个电
流之间的关系是：当匝数为N的 线圈中流过i(A)的电流时，则有 Ni=BL/μ=HL。式中的B为磁感 应强度(T)， L为磁路长度(m)， μ为磁导率(H/m)， H为磁场强 度(A/m)。
两条电流线之所以存在 互作用力，是一条电流 线产生的磁场，作用于 另一条电流线的结果。
下图所示为用左手 定则确定力的方向， 电流、磁通和力三 者互相垂直。
3.1 直流电动机的工作原理（3）
(B) 佛莱明（英国）右手 定则
向磁场内放置的导体施 加力，如果沿磁场正交的方 向移动导体，在导体内就会 产生感应电势。如果将导体 短路，就会产生电流。伸开 右手，使拇指与其余四指垂 直，并在同一平面内，让磁 力线穿过掌心，让拇指指向 导体运动的方向，则四指所 指的方向就是感应电动势的 方向。
式中 F——力（N）；
B——磁通密度（T；Wb / m2）；
I——电流（A）； L——导体长度（m）。 该式表达了电动机的基本原理。
3.1 直流电动机的工作原理（2）
为了产生电磁力，必须同时存 在电流和磁通。
在磁场中的带电导体之所以产 生力，是由于磁通就像拉紧的橡皮 筋一样具有弹性，并力求通过最短 距离，如下图：
培训内容
1 电机开发应掌握的九大核心技术 2 永磁直流电动机的设计依据 3 基础知识
3.1 直流电动机的工作原理 3.2 永磁直流电动机的结构 4 永磁直流电动机的基本方程 5 永磁直流电动机的工作特性 6 永磁直流电动机的电枢绕组和电枢反应 7 永磁直流电动机的材料 7.1 电磁材料 7.2 绝缘材料 7.3 结构材料 8 永磁直流电动机的磁路设计与计算 9 永磁直流电动机的磁场分析 10 永磁直流电动机的齿槽转矩
14 永磁直流电动机的电路和EMC设计
15永磁直流电动机的机械设计、零部件设计、计算、分析和仿真
16 永磁直流电动机的制造工艺
17 设计和工艺的薄弱点及采取的措施
17.1 电机振动和噪声
18 永磁直流电动机开发技巧 18.1 电磁计算技巧一
19 综合实例：汽车玻璃升降器电机开发指导书
20 练习题 (练习题一 练习题二 .......)
培训内容
11 永磁直流电动机的电磁设计
11.1 永磁直流电动机的设计特点 11.2 主要尺寸的确定
11.3 永磁体尺寸的确定 11.4 电枢冲片的设计
11.5 换向器和电刷
11.6 换向条件的校核
12 永磁直流电动机电磁计算程序和实例
13 利用ANSOFT MAXWELL软件进行永磁直流
电动机电磁计算和仿真实例
额定数据：额定功率、额定电压、额定转速等； 性能指标主要有：效率、温升和火花等级等，有时 也可能给出起动转矩（堵转扭矩）、转速变化率等指标。
二、永磁直流电机的机械设计、电路及EMC设计 和工艺设计的依据：相关标准。
三、电机运行时，所有物理量与额定值相同—— 电机运行于额定状态。电机的运行电流小于额定电 流——欠载运行；运行电流大于额定电流——过载运 行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载运行 会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或 额定状态附近，此时电机的运行效率、工作性能等比 较好。
七、设计和工艺的薄弱点及采取的措施 （如某些结构的电机振动和噪声问题怎样解决） 八、相关的经验和教训 九、总结：将以上工程计算和模拟的结果以及所有 适用标准或性能以benchmark形式把以上电机概念 设计同样品电机或类似电机进行对比
Development Process
A DIVISION OF LEGGETT & PLATT INCORPORATED
5
PMDC Motor Training–Xinfa Zhang-2009
2 永磁直流电动机的设计依据
一、永磁直流电机的电磁设计是根据额定数据和性 能指标确定主要尺寸（电枢直径、电枢长度等）、永磁 体尺寸、冲片尺寸、电枢绕组数据、换向器和电刷尺寸 等，然后进行性能计算。若性能不满足要求，则调整结 构数据，重新进行性能计算，直至得到合格的设计方案。
客户经常给出如下设计依据：在某测试环境下 的堵转扭矩、最大电流和空载转速要求
永磁直流电机典型特性曲线
3 基础知识
3.1 直流电动机的工作原理（1）
在介绍工作原理之前， 我们先熟 悉一下有关电磁现象的定律和法则： (A) 电动机为什么旋转？
把通有电流的导体放置在磁场中， 则作用在导体上的电磁力
F=BIL
L&P Proprietary information. Unauthorized reproduction or distribution prohibited.
Purpose: 1.Enhance Design Standardization 2.Improve Reliability of Product 3.Ensure Design to Cost 4.Be beneficial to administrate
一、培训目的要明确，目标明确，瞄准目标，用对 技能，才能一靶中的。
二、此次培训目的是： 1.加强学员们关于永磁直流电动机的理论知识； 2.增强学员们用理论指导实践，用实践丰富理论的 能力； 3.提高学员们永磁直流电动机设计和开发能力； 4.提高学员们的工作效率； 5.减少或杜绝后期更改（少走弯路） 。
1 电机开发应掌握的九大核心
技术
——强调电机设计能力、工程能力；怎样设计电机，而不是只做样品，即使 这个样品能满足标准要求；要能对电机设计做工程计算和模拟(仿真)。
一、机械计算，包括：尺寸链计算和CPK、材料选择（如怎样达到强度和温 度的要求）等 二、电磁计算，主要包括：磁通计算、转速和扭矩计算等 三、电路和EMC设计 四、机械分析和仿真，包括：有限元（强度）分析、塑料件注塑流变分析等 五、电磁分析和仿真，包括：有限元分析、齿槽扭矩和纹波电流分析等 六、工艺流程，的工作原理（4）
(C) 法拉第（英国）电磁感应 定律
如果线圈中流过电流，则在
与线圈交链的方向上产生磁通，
并且磁通与交链的线圈产生电动 势。
(D) 毕奥-萨伐尔（法国）定律 电流周围产生磁场和这个电
流之间的关系是：当匝数为N的 线圈中流过i(A)的电流时，则有 Ni=BL/μ=HL。式中的B为磁感 应强度(T)， L为磁路长度(m)， μ为磁导率(H/m)， H为磁场强 度(A/m)。
两条电流线之所以存在 互作用力，是一条电流 线产生的磁场，作用于 另一条电流线的结果。
下图所示为用左手 定则确定力的方向， 电流、磁通和力三 者互相垂直。
3.1 直流电动机的工作原理（3）
(B) 佛莱明（英国）右手 定则
向磁场内放置的导体施 加力，如果沿磁场正交的方 向移动导体，在导体内就会 产生感应电势。如果将导体 短路，就会产生电流。伸开 右手，使拇指与其余四指垂 直，并在同一平面内，让磁 力线穿过掌心，让拇指指向 导体运动的方向，则四指所 指的方向就是感应电动势的 方向。
式中 F——力（N）；
B——磁通密度（T；Wb / m2）；
I——电流（A）； L——导体长度（m）。 该式表达了电动机的基本原理。
3.1 直流电动机的工作原理（2）
为了产生电磁力，必须同时存 在电流和磁通。
在磁场中的带电导体之所以产 生力，是由于磁通就像拉紧的橡皮 筋一样具有弹性，并力求通过最短 距离，如下图：
培训内容
1 电机开发应掌握的九大核心技术 2 永磁直流电动机的设计依据 3 基础知识
3.1 直流电动机的工作原理 3.2 永磁直流电动机的结构 4 永磁直流电动机的基本方程 5 永磁直流电动机的工作特性 6 永磁直流电动机的电枢绕组和电枢反应 7 永磁直流电动机的材料 7.1 电磁材料 7.2 绝缘材料 7.3 结构材料 8 永磁直流电动机的磁路设计与计算 9 永磁直流电动机的磁场分析 10 永磁直流电动机的齿槽转矩
14 永磁直流电动机的电路和EMC设计
15永磁直流电动机的机械设计、零部件设计、计算、分析和仿真
16 永磁直流电动机的制造工艺
17 设计和工艺的薄弱点及采取的措施
17.1 电机振动和噪声
18 永磁直流电动机开发技巧 18.1 电磁计算技巧一
19 综合实例：汽车玻璃升降器电机开发指导书
20 练习题 (练习题一 练习题二 .......)
培训内容
11 永磁直流电动机的电磁设计
11.1 永磁直流电动机的设计特点 11.2 主要尺寸的确定
11.3 永磁体尺寸的确定 11.4 电枢冲片的设计
11.5 换向器和电刷
11.6 换向条件的校核
12 永磁直流电动机电磁计算程序和实例
13 利用ANSOFT MAXWELL软件进行永磁直流
电动机电磁计算和仿真实例
额定数据：额定功率、额定电压、额定转速等； 性能指标主要有：效率、温升和火花等级等，有时 也可能给出起动转矩（堵转扭矩）、转速变化率等指标。
二、永磁直流电机的机械设计、电路及EMC设计 和工艺设计的依据：相关标准。
三、电机运行时，所有物理量与额定值相同—— 电机运行于额定状态。电机的运行电流小于额定电 流——欠载运行；运行电流大于额定电流——过载运 行。长期欠载运行将造成电机浪费，而长期过载运行 会缩短电机的使用寿命。电机最好运行于额定状态或 额定状态附近，此时电机的运行效率、工作性能等比 较好。
七、设计和工艺的薄弱点及采取的措施 （如某些结构的电机振动和噪声问题怎样解决） 八、相关的经验和教训 九、总结：将以上工程计算和模拟的结果以及所有 适用标准或性能以benchmark形式把以上电机概念 设计同样品电机或类似电机进行对比
Development Process
A DIVISION OF LEGGETT & PLATT INCORPORATED
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PMDC Motor Training–Xinfa Zhang-2009
2 永磁直流电动机的设计依据
一、永磁直流电机的电磁设计是根据额定数据和性 能指标确定主要尺寸（电枢直径、电枢长度等）、永磁 体尺寸、冲片尺寸、电枢绕组数据、换向器和电刷尺寸 等，然后进行性能计算。若性能不满足要求，则调整结 构数据，重新进行性能计算，直至得到合格的设计方案。
客户经常给出如下设计依据：在某测试环境下 的堵转扭矩、最大电流和空载转速要求
永磁直流电机典型特性曲线
3 基础知识
3.1 直流电动机的工作原理（1）
在介绍工作原理之前， 我们先熟 悉一下有关电磁现象的定律和法则： (A) 电动机为什么旋转？
把通有电流的导体放置在磁场中， 则作用在导体上的电磁力
F=BIL
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