稀土永磁无刷直流电动机的设计实例

稀土永磁无刷直流电动机的设计实例1、主要技术指标额定功率18W额定电压27V额定转速10000r/min工作方式长期2、主要参数确定预取效率η´0.63计算功率21.52W预取线负载ＡS70A/cm预取气隙磁感应强度B´δ5000Gs预取计算极弧系数ai0.91长径比λ1.13电枢内径1.54cm取电枢内径Di11.5cmNPP'3'21'NSiinBAPD''1.6'12、主要参数确定取极对数p2取电枢铁芯长L=λ´Di11.7cm极距τ=πDi1/2p1.18cm取永磁体轴向长Lm1.7cm3、定子结构齿数Z12齿距t=d/z0.39cm齿距角tj=360゜/Z30゜定子槽型梯形口扇形槽槽型尺寸槽口宽b010.12cm槽口高h010.05cm槽肩高hX10.01cm槽深hS10.44cm电枢轭高hj10.19cm平均齿宽bt0.14cm3、定子结构齿高ht0.5cm气隙系数1.1槽面积SS0.17cm2电枢铁芯沿轭部磁路长1.34cm定子冲片材料DW310-0.35电枢冲片叠片系数KFe0.93电枢冲片材料名密度ρ7.65g·cm电枢冲片比损耗P(10/50)1.23W/Kg2020101)5()5(bbtbtK)21(2)(111ijjaphDL4、转子结构瓦片磁钢径向冲磁磁钢外径Dm=Di1-2δ1.39cm磁钢厚度Hm0.2cm磁钢内径Dmi0.99cm磁钢磁化方向截面积1.446cm2pDLaSmmmm44、转子结构磁钢材料参数磁钢材料NNF27SH剩磁感应强度Br10700Gs矫顽力Hc9400A材料密度ρ8.1g/cm3Ｂr对应的磁通Φr=Br·Sm14535MaHc对应的磁势Fmc=2Hcх0.8Hm2333A转子磁轭材料10#钢转子磁轭磁路计算长度Lj20.59cm转子轭高bj20.29cm5、磁路计算取漏磁系数σ1.2气隙磁通Φ=Bδ·ai·τ·Lm电枢齿磁感应强度电枢轭磁感应强度转子轭磁感应强度FettKbBBLKhBFeji112LbBjj2225、磁路计算气隙磁势Fδ=1.6δ·Kδ·Bδ电枢齿磁势Ft=2Ht·ht电枢轭磁势Fj1=Hj1·Lj1转子轭磁势Fj2=Hj2·Lj2总磁势ΣF=Fδ+Ft+Fj2+Fj1总磁通Φm=σ·Φδ5、磁路计算空载工作点：空载气隙磁密Bδ5115Gs空载气隙磁通Φδ9321Ma空载电枢齿磁感应强度Bt15046Gs空载电枢轭磁感应强度Bj114997Gs空载转子轭磁感应强度Bj211152Gs6、电路计算三相六状态绕组系数1预取空载转速n´11000r/min每相绕组串联匝数87电枢总导体数N=2m522每槽导体数NS’=N/Z44选取每槽导体数NS44实际空载转速10856r/min绕组端部长2.05cm绕组每匝平均长Lav=2(L+bl')7.5cm'25.7'0nPUUawi0025.7PwUUanipDDbli2)2(2.1'11'w6、电路计算预估槽满率KS'0.5选取导线QYZΦ0.4mm导线最大外径dmax0.46mm温度范围-60℃~155℃绝缘等级F槽满率KS=NS·ddmax2/SS0.4每相电枢绕组电阻0.91Ω导线截面积0.1257设工作温度为75℃1.1116220102CavaSamLNr])20(1[02075Ptrr7、电枢反应计算起动电流ISt=(U-2ΔU)/2R2011.61A起动时直轴电枢反应最大值437A额定工作时的反电势2343V额定工作时的电枢电流Ia=(U-E-2ΔU)/2Ra751.07A额定工作时的最大直轴去磁电势Fwdm=30.5·Iawφ/240AWstsdmKwIF23iNanPwE15'27、电枢反应计算负载工作点：负载时气隙磁通Φδ9190Ma负载时气隙磁感应强度Bδ5042Gs负载时定子齿磁感应强度Bt14834Gs负载时定子轭磁感应强度Bj14785Gs额定工作时电磁转矩0.02649Nm起动电磁转矩0.243N·miaaIpwT4iststaIwpT48、性能计算转速n9997r/min取工艺系数Ｋa3.5电枢铁耗3.74W电枢铜耗PCu=2Ia2Ra752.53W1241243.1)10()10()50)(50/10(jjttaGBGBfpK8、性能计算轴承摩擦损耗Pmpn=3GP·nN×10-30.52WGP—转子重风损Pmpb=2D23·nN3L0.11*105W机械损耗和铁损P’=PFe+Pmpn+Pmpb开关管损耗PΔ=2IaΔU1.28W8、性能计算总损耗ΣP=Pcn+BP´+PΔ9.49W额定输入功率P1=UN·Ia28.8W额定输出功率PN=P1-ΣP19.31W电机效率η=PN/P1×100%0.67输出转矩0.0188N·m线负荷AS79A/cm132iaDNIT