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1、稀土永磁无刷直流电动机的设计实例第1页，本讲稿共18页1、主要技术指标、主要技术指标 额定功率 75k W 额定电压320 V 额定转速 6000 r/min 工作方式 长期 第2页，本讲稿共18页2、主要参数确定、主要参数确定 预取效率 0.63计算功率 89.68kW预取线负载 S 100A/cm 预取气隙磁感应强度 B 5000 Gs预取计算极弧系数 ai 0.91长径比 1.13电枢内径 1.54 cm 取电枢内径 Di1 1.5 cm 第3页，本讲稿共18页2、主要参数确定、主要参数确定 取极对数p2取电枢铁芯长 L=Di1 1.7 cm极距 =Di1/2p1.18 cm 取永磁体轴
2、向长Lm1.7 cm 第4页，本讲稿共18页3 3、定子结构定子结构 齿数Z 12 齿距t=d/z0.39 cm齿距角 tj=360/Z30 定子槽型 梯形口扇形槽槽型尺寸槽口宽 b010.12 cm槽口高 h010.05 cm槽肩高 hX10.01 cm槽深 hS1 0.44 cm电枢轭高 hj1 0.19 cm平均齿宽 bt 0.14 cm 第5页，本讲稿共18页3 3、定子结构定子结构 齿高ht 0.5 cm气隙系数 1.1 槽面积 SS 0.17 cm2电枢铁芯沿轭部磁路长 1.34 cm定子冲片材料 DW310-0.35电枢冲片叠片系数KFe 0.93电枢冲片材料名密度 7.65 g
3、cm电枢冲片比损耗P(10/50)1.23 W/Kg 第6页，本讲稿共18页4 4、转子结构转子结构 瓦片磁钢径向冲磁磁钢外径Dm=Di1-21.39 cm磁钢厚度Hm 0.2 cm磁钢内径 Dmi 0.99 cm磁钢磁化方向截面积1.446 cm2 第7页，本讲稿共18页4 4、转子结构转子结构 磁钢材料参数磁钢材料 NNF27SH 剩磁感应强度 Br 10700 Gs矫顽力 Hc9400 A材料密度 8.1 g/cm3r对应的磁通 r=BrSm 14535 MaHc对应的磁势 Fmc=2Hc0.8Hm2333 A转子磁轭材料 10#钢转子磁轭磁路计算长度 Lj2 0.59 cm转子轭高 b
4、j20.29 cm 第8页，本讲稿共18页5 5、磁路计算磁路计算 取漏磁系数 1.2气隙磁通 =B aiLm电枢齿磁感应强度电枢轭磁感应强度转子轭磁感应强度 第9页，本讲稿共18页5 5、磁路计算磁路计算 气隙磁势F=1.6KB电枢齿磁势Ft=2Htht电枢轭磁势Fj1=Hj1Lj1转子轭磁势Fj2=Hj2Lj2总磁势F=F+Ft+Fj2+Fj1总磁通 m=第10页，本讲稿共18页5 5、磁路计算磁路计算 空载工作点：空载气隙磁密B5115 Gs空载气隙磁通9321 Ma空载电枢齿磁感应强度Bt15046 Gs空载电枢轭磁感应强度Bj114997 Gs 空载转子轭磁感应强度Bj211152
5、Gs第11页，本讲稿共18页6 6、电路计算电路计算 三相六状态 绕组系数1预取空载转速 n 11000 r/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 10856 r/min绕组端部长 2.05 cm绕组每匝平均长Lav=2(L+bl)7.5 cm 第12页，本讲稿共18页6 6、电路计算电路计算 预估槽满率 KS0.5选取导线QYZ0.4 mm导线最大外径dmax0.46 mm温度范围-60155绝缘等级 F槽满率KS=NSddmax2/SS 0.4每相电枢绕组电阻 0.91导线截面积 0.1257设工作温度为75
6、 1.111第13页，本讲稿共18页7 7、电枢反应计算电枢反应计算 起动电流 ISt=(U-2U)/2R20 11.61 A起动时直轴电枢反应最大值 437 A额定工作时的反电势 2343 V额定工作时的电枢电流 Ia=(U-E-2U)/2Ra75 1.07 A额定工作时的最大直轴去磁电势 Fwdm=30.5Iaw/2 40 A 第14页，本讲稿共18页7 7、电枢反应计算电枢反应计算 负载工作点：负载时气隙磁通 9190 Ma负载时气隙磁感应强度B5042 Gs负载时定子齿磁感应强度Bt14834 Gs负载时定子轭磁感应强度Bj14785 Gs额定工作时电磁转矩0.02649 Nm起动电磁
7、转矩0.243 Nm 第15页，本讲稿共18页8 8、性能计算性能计算 转 速 n 9997 r/min 取工艺系数 a 3.5 电枢铁耗 3.74 W电枢铜耗 PCu=2Ia2Ra752.53 W第16页，本讲稿共18页8 8、性能计算性能计算 轴承摩擦损耗Pmpn=3GPnN10-3 0.52W GP转子重风损 Pmpb=2D23nN3L 0.11*105 W机械损耗和铁损P=PFe+Pmpn+Pmpb 开关管损耗 P=2IaU 1.28 W 第17页，本讲稿共18页8 8、性能计算性能计算 总损耗P=Pcn+BP+P 9.49W 额定输入功率P1=UNIa28.8 W额定输出功率 PN=P1-P19.31 W电机效率 =PN/P1100%0.67输出转矩 0.0188 Nm线负荷 AS 79 A/cm第18页，本讲稿共18页