最新永磁同步电机电磁设计实例(机秘)

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公式计算，不可改．

关键判定，

提示说明．

数据引用

序号名称符号或算式单位一额定数据

1额定功率P N W 2额定电压U N V

额定转速n N rpm 额定电流I N A

额定转矩T N=9.549*P N/n N N.m 起动转矩倍数T stN

二主要尺寸及永磁体尺寸选择

额定效率ηN =P N/(U N*I N*COS?)*100%

计算功率P'=((1+2η/100)/(3ηN/100))*P N W

感应电势E'a=((1+(2ηN/100))/3)*U N V

极对数p

永磁材料类型

预计永磁体工作温度t℃

永磁体剩磁密度Bt20T

工作时永磁体剩磁密度Br=(1-(t-20)*αBr/100)*(1-

IL/100)*Bt20

T

剩磁温度系数αBr%K-1剩磁温度不可逆损失率IL%

永磁体计算矫顽力Hc20KA/M

工作时永磁体计算矫顽力Hc=(1-(t-20)*αBr/100)*(1-

IL/100)*Hc20

KA/M

永磁体相对回复磁导率μr=Br/(μ0*Hc)/1000

真空磁导率μ

=4*PI*10-7

工作温度下退磁曲线的拐点b k

电枢铁心材料

铁芯叠加系数K Fe

电负荷预估值A'A/cm 气隙磁密预估值B'δ=(0.60-0.85)Br =0.8Br T

永磁直流电机电磁计算程序和算例:

支路电流Ia=I N/(2*a)

预计电枢电流密度j'2=5-13A/mm2预计导线截面积A'Cua=Ia/j'2

并绕根数N t

计算导线裸线线径d'

=(4A'Cua/PI)1/2

导线裸线线径d0mm

导线绝缘后线径d mm

实际导线截面积A

CUa

=PI*Nt*d02/4mm2实际电枢电流密度j2=Ia/A CUa

实际热负荷△=AJ2

槽形选择

槽口宽度b02cm

槽口高度h02cm

槽下度半径r22cm

槽上部倒角半径r23cm

槽上部高度h2, h2=r23cm

槽上部宽度d1cm

槽中部高度h22cm

槽下部宽度d2cm

槽下部倒角圆心距d3cm

槽高ht2cm

齿宽bt2, 近似取平行齿cm

槽净面积As=PI*(r222+r232)/2+h22(d1+2r22)+r2

3*d3-Ci(PI*r22+2*h22+d1)

cm2槽绝缘厚度Ci cm

槽满率S

f

=Nt*Ns*d2/As%线圆平均半匝长度Lav=La+Ke*Da, Ke=(1.35,p=1)cm 电枢绕组电阻Ra=ρ*N*Lav/(4*Acua*a2)

Ra20(ρa20=0.1785*10-3Ω.mm2/cm)Ω

Ra75(ρa75=0.217*10-3Ω.mm3/cm)Ω转子冲片内径D i2, D i2=(0.15-0.25)Da mm

转子冲片内径圆整mm 电枢轭高h J2=(Da-2*ht2-Di2)/2mm 电枢轭有效高h j21=h j2+Di2/8mm 四磁路计算

气隙系数Kδ, Kδ=(1.01-1.1)

气隙磁通密度B

δ

=Ф'δ*104/(α*τ*Lef)T

每对极气隙磁位差F

δ

=1.6*Kδ*δ*Bδ*104A

突然起动时I max=(U N-△U b)/Ra20

瞬间堵转时I max=(U N-△U b)/Ra75

突然停转时I max=(Ea-△U b)/Ra75

突然反转时I max=(U N+Ea-△U b)/Ra75直轴电枢磁动势-

交轴电枢磁动势-

换向元件电枢磁动势-

电枢总去磁磁动势-

电大去磁时永磁体工作点-

可逆退磁校核

八工作特性

电枢绕组铜耗P

cua

=I N2*Ra75

电刷接触电阻损耗p b=I N*△U b

电枢铁损耗P Fe=k*p10/50(f/50)1.3*(mt2*Bt22+mj2*B j22 )

k=2-3

铁损系数p10/50, 查铁损手则W/kg

f=p*n N/60Hz

电枢齿质量mt2=7.84*K fe*La*(PI/4*(Da2-(Da-

2*ht2)2)-Q*As)*10-3

kg

电枢轭质量mj2=7.84*K fe*La*PI/4*((Da-2*ht2)2-

Dt22)*10-3

kg

电刷对换向器的磨擦损耗p Kbm=2*μ*p b*A b*p S*V k W

电刷单位面积压力Ps=2-6N/cm2(或=200-600g/cm2)N/cm2电刷摩擦系数μ, μ=0.2-0.3

轴承磨擦和电枢对空气磨擦损耗p Bf+p Wf≈0.04P N W

总机械损耗p tW=p Kbm+p Bf+p Wf W

总损耗∑P=P cua+P b+P fe+P tW W

输入功率P1=P N+∑P W

效率η=P N/P1*100%

电流校核I'N=P1/U N A

实际感应电动势Ea=U N-△U b-I'N*Ra75V

满载实际转速n=60*α*Ea/p*Фδ*N rpm 起动电流Ist=(U N-△U b)/Ra20A

起动电流倍数Ist/I'N

起动转矩Tst=p*N*Фδ*Ist/(2*PI*a)N.m 起动转矩倍数Tst/T N

电机设计图参考

0.29

7

0.041428571

1

0.229670406

0.23OK

0.25 漆膜厚度0.01mm

0.041547563

6.979952136

531.1938393

半梨形槽

0.27

0.115

0.2

0.1

0.1

0.6950.694441291

0.7230.723

0.4

0.495

1.138

0.249441291

0.46018799

0.023

36.66979661

10.374

11

48.13518732

58.51728654

0.786

0.8OK

1.082

1.182

1.089

0.269372444

375.4836378

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 "×p b"是错误的

3.2

0.25

3

6.324760072

35.03630388

110.04

68.1593232

0.478418713NO

199.5042351

4398.241515

4.726272249

9.878945211

2.047213622

12.57254155