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1、会计学1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 1、主要技术指标、主要技术指标、主要技术指标、主要技术指标 额定功率额定功率 18 W18 W 额定电压额定电压27 V27 V 额定转速额定转速 10000 r/min10000 r/min 工作方式工作方式 长期长期 第1页/共18页2 2、主要参数确定、主要参数确定、主要参数确定、主要参数确定 预取效率预取效率 0.63 0.63计算功率计算功率 21.52 W21.52 W预取线负载预取线负载 S S 70 70 A/cm A/cm 预取气隙磁感应强度预取气隙磁感应强度 BB 5000 Gs 5000 Gs预取
2、计算极弧系数预取计算极弧系数 a ai i 0.910.91长径比长径比 1.13 1.13电枢内径电枢内径 1.54 cm1.54 cm 取电枢内径取电枢内径 D Di1 i1 1.5 cm 1.5 cm 第2页/共18页2 2、主要参数确定、主要参数确定、主要参数确定、主要参数确定 取极对数取极对数p p2 2取电枢铁芯长取电枢铁芯长 L=DL=Di1 i1 1.7 cm1.7 cm极距极距 =D=Di1 i1/2p/2p1.18 cm 1.18 cm 取永磁体轴向长取永磁体轴向长L Lm m1.71.7 cm cm 第3页/共18页3 3 3 3、定子结构定子结构定子结构定子结构 齿数齿
3、数Z Z 12 12 齿距齿距t=t=d/zd/z0.39 cm0.39 cm齿距角齿距角 t tj j=360=360/Z/Z3030 定子槽型定子槽型 梯形口扇形槽梯形口扇形槽槽型尺寸槽型尺寸槽口宽槽口宽 b b01010.12 cm0.12 cm槽口高槽口高 h h01010.05 cm0.05 cm槽肩高槽肩高 h hX1X10.01 cm0.01 cm槽深槽深 h hS1S1 0.440.44 cmcm电枢轭高电枢轭高 h hj1 j1 0.19 cm0.19 cm平均齿宽平均齿宽 bt bt 0.14 cm 0.14 cm 第4页/共18页3 3 3 3、定子结构定子结构定子结构定
4、子结构 齿高齿高h ht t 0.5 cm0.5 cm气隙系数气隙系数 1.1 1.1 槽面积槽面积 S SS S 0.17 cm0.17 cm2 2电枢铁芯沿轭部磁路长电枢铁芯沿轭部磁路长 1.34 cm1.34 cm定子冲片材料定子冲片材料 DW310-0.35DW310-0.35电枢冲片叠片系数电枢冲片叠片系数K KFeFe 0.930.93电枢冲片材料名密度电枢冲片材料名密度 7.65 g 7.65 g cmcm电枢冲片比损耗电枢冲片比损耗P(10/50)P(10/50)1.23 W/Kg 1.23 W/Kg 第5页/共18页4 4 4 4、转子结构转子结构转子结构转子结构 瓦片磁钢径
5、向冲磁瓦片磁钢径向冲磁磁钢外径磁钢外径D Dm m=D=Di1 i1-2-21.39 cm1.39 cm磁钢厚度磁钢厚度HHm m 0.2 cm0.2 cm磁钢内径磁钢内径 D Dmi mi 0.99 0.99 cmcm磁钢磁化方向截面积磁钢磁化方向截面积1.446 cm1.446 cm2 2 第6页/共18页4 4 4 4、转子结构转子结构转子结构转子结构 磁钢材料参数磁钢材料参数磁钢材料磁钢材料 NNF27SHNNF27SH 剩磁感应强度剩磁感应强度 B Br r 10700 10700 GsGs矫顽力矫顽力 HHc c9400 A9400 A材料密度材料密度 8.1 8.1 g/cmg/
6、cm3 3r r对应的磁通对应的磁通 r r=B=Br r S Sm m 14535 Ma14535 MaHcHc对应的磁势对应的磁势 Fmc=2Hc0.8HmFmc=2Hc0.8Hm2333 A2333 A转子磁轭材料转子磁轭材料 10#10#钢钢转子磁轭磁路计算长度转子磁轭磁路计算长度 Lj2Lj2 0.59 cm0.59 cm转子轭高转子轭高 bj2bj20.29 cm0.29 cm 第7页/共18页5 5 5 5、磁路计算磁路计算磁路计算磁路计算 取漏磁系数取漏磁系数 1.2 1.2气隙磁通气隙磁通 =B=B a ai i LmLm电枢齿磁感应强度电枢齿磁感应强度电枢轭磁感应强度电枢轭
7、磁感应强度转子轭磁感应强度转子轭磁感应强度 第8页/共18页5 5 5 5、磁路计算磁路计算磁路计算磁路计算 气隙磁势气隙磁势F F =1.6=1.6 K K B B 电枢齿磁势电枢齿磁势F Ft t=2H=2Ht t h ht t电枢轭磁势电枢轭磁势F Fj1 j1=H=Hj1 j1 L Lj1 j1转子轭磁势转子轭磁势F Fj2 j2=H=Hj2 j2 L Lj2 j2总磁势总磁势F=FF=F+F Ft t+F+Fj2 j2+F+Fj1 j1总磁通总磁通 m m=第9页/共18页5 5 5 5、磁路计算磁路计算磁路计算磁路计算 空载工作点：空载工作点：空载气隙磁密空载气隙磁密B B 511
8、5 Gs5115 Gs空载气隙磁通空载气隙磁通 9321 Ma9321 Ma空载电枢齿磁感应强度空载电枢齿磁感应强度B Bt t15046 Gs15046 Gs空载电枢轭磁感应强度空载电枢轭磁感应强度B Bj1 j114997 Gs 14997 Gs 空载转子轭磁感应强度空载转子轭磁感应强度B Bj2 j211152 Gs11152 Gs第10页/共18页6 6 6 6、电路计算电路计算电路计算电路计算 三相六状态三相六状态 绕组系数绕组系数1 1预取空载转速预取空载转速 nn 11000 r/min 11000 r/min每相绕组串联匝数每相绕组串联匝数 87 87 电枢总导体数电枢总导体数
9、N=2mN=2m522522每槽导体数每槽导体数 NNS S =N/Z=N/Z4444选取每槽导体数选取每槽导体数NNS S4444实际空载转速实际空载转速 10856 r/min10856 r/min绕组端部长绕组端部长 2.05 cm2.05 cm绕组每匝平均长绕组每匝平均长L Lavav=2(L+bl)=2(L+bl)7.5 7.5 cm cm 第11页/共18页6 6 6 6、电路计算电路计算电路计算电路计算 预估槽满率预估槽满率 K KS S 0.50.5选取导线选取导线QYZQYZ 0.4 mm0.4 mm导线最大外径导线最大外径d dmaxmax0.46 0.46 mmmm温度范
10、围温度范围 -60-60155155绝缘等级绝缘等级 F F槽满率槽满率K KS S=N=NS S d ddmaxdmax2 2/S/SS S 0.40.4每相电枢绕组电阻每相电枢绕组电阻 0.910.91导线截面积导线截面积 0.12570.1257设工作温度为设工作温度为7575 1.111 1.111第12页/共18页7 7 7 7、电枢反应计算电枢反应计算电枢反应计算电枢反应计算 起动电流起动电流 I IStSt=(U-2U)/2R=(U-2U)/2R2020 11.61 A11.61 A起动时直轴电枢反应最大值起动时直轴电枢反应最大值 437 A437 A额定工作时的反电势额定工作时
11、的反电势 2343 V2343 V额定工作时的电枢电流额定工作时的电枢电流 I Ia a=(U-E-2U)/2R=(U-E-2U)/2Ra75 a75 1.07 A1.07 A额定工作时的最大直轴去磁电势额定工作时的最大直轴去磁电势 F Fwdmwdm=3=30.50.5 I Ia aw w /2/2 40 A 40 A 第13页/共18页7 7 7 7、电枢反应计算电枢反应计算电枢反应计算电枢反应计算 负载工作点：负载工作点：负载时气隙磁通负载时气隙磁通 9190 Ma9190 Ma负载时气隙磁感应强度负载时气隙磁感应强度B B 5042 Gs5042 Gs负载时定子齿磁感应强度负载时定子齿
12、磁感应强度B Bt t14834 Gs14834 Gs负载时定子轭磁感应强度负载时定子轭磁感应强度B Bj j14785 Gs14785 Gs额定工作时电磁转矩额定工作时电磁转矩0.02649 Nm0.02649 Nm起动电磁转矩起动电磁转矩0.243 N0.243 N m m 第14页/共18页8 8 8 8、性能计算性能计算性能计算性能计算 转转 速速 n n 9997 r/min 9997 r/min 取工艺系数取工艺系数 a a 3.5 3.5 电枢铁耗电枢铁耗 3.74 3.74 WW电枢铜耗电枢铜耗 P PCuCu=2I=2Ia a2 2R Ra75a752.53 W2.53 W第
13、15页/共18页8 8 8 8、性能计算性能计算性能计算性能计算 轴承摩擦损耗轴承摩擦损耗P Pmpnmpn=3G=3GP P n nNN1010-3-3 0.52W0.52W G GP P转子重转子重风损风损 P Pmpbmpb=2D=2D2 23 3 n nNN3 3L L 0.11*100.11*105 5 W W机械损耗和铁损机械损耗和铁损P P=P=PFeFe+P+Pmpnmpn+P+Pmpb mpb 开关管损耗开关管损耗 P P=2I=2Ia aUU 1.28 W 1.28 W 第16页/共18页8 8 8 8、性能计算性能计算性能计算性能计算 总损耗总损耗P=PP=Pcn cn+BP+P+BP+P 9.49W 9.49W 额定输入功率额定输入功率P P1 1=U=UNN I Ia a28.8 W28.8 W额定输出功率额定输出功率 P PNN=P=P1 1-P-P19.31 W19.31 W电机效率电机效率 =P=PNN/P/P1 1100%100%0.670.67输出转矩输出转矩 0.0188 N0.0188 N mm线负荷线负荷 AAS S 79 A/cm 79 A/cm第17页/共18页