有槽无刷直流电动机设计流程

有槽无刷直流电动机设计流程一.主要技术指标的输入额定电压NU、额定转速Nn、额定功率NP、预取效率、工作状态、设计方式。其中工作方式有短期运行和长期运行两个选项，设计方式有按方波设计和按正弦波设计两种方式。二．主要尺寸的确定1.计算功率iP长期运行NiPP321短期运行NiPP4312.预取值的输入预取线负荷sA预取气隙磁密B预取计算极弧系数i预取长径比λ′（L/D）3.计算电枢内径311.6NsiiinBAPD根据计算电枢内径取电枢内径值1iD4.极对数p5.计算电枢铁芯长1iDL根据计算电枢铁芯长取电枢铁芯长L6.实际长径比DL7.输入永磁体轴向长mL、转子铁芯轴向长Lj18.极距pDi219.输入电枢外径1D以及气隙宽度(包含紧圈)的值三．定子结构1.齿数Z2.齿距zDti13.槽形选择共七种，分别如下表。4.预估齿宽:FettKBtBb(tB可由设计者经验得)5.预估轭高:11122jFeiFejjBKBaKlBh(1jB可由设计者经验得)6.齿高th7.电枢轭高tijhDDh21118.气隙系数2010101)5()5(bbtbtK9.电枢铁心轭部沿磁路计算长度1111)21(2)2(jijtiihphhDL10.电枢铁芯材料确定(从数据库中读取)电枢冲片材料电枢冲片叠片系数1FeK电枢冲片材料密度1j电枢冲片比损耗)50/10(sp电枢铁损工艺系数aK开口梯形槽1开口口半梨形槽2图形结参构数槽口宽01b槽口深01h槽肩宽1xb槽肩深1xh槽底宽1db槽身深1sh槽口宽01b槽口深01h槽肩圆弧直径1xb槽底宽1db槽深1sh净面槽积101111122xxsxdshbbhbbS211118sin2xsxdsbaahbbS101arcsin2xbba平均齿宽1101112/sxihhhDR101122/xihhDR)]2arcsin(sin[21111RbZRbdt)]2arcsin(sin[22122RbZRbxt若21ttbb,则3212ttttbbbb否则:3121ttttbbbb（1tb、2tb为最大齿宽或最小齿宽，视大小而定。tb为平均齿宽，取离最小齿宽1/3处的齿宽，以下表示均与此相同）1101112/2/sxihbhDR2/2/10112xibhDR)]2arcsin(sin[21111RbZRbdt)]2arcsin(sin[22122RbZRbxt若21ttbb,则3212ttttbbbb否则:3121ttttbbbb开口梨形槽3开口圆形槽4图形结构参数槽口宽01b槽口深01h槽肩圆弧直径1xb槽底圆弧直径1db槽深1sh槽口宽01b槽口深01h槽直径1db净槽面积21211118sin82xdsdxSbaabhbbS101arcsin2xbba21218sin8ddSbaabS101arcsin2dbba平均齿宽1101112/2/sxihbhDR2/2/10112xibhDR)]2arcsin(sin[21111RbZRbdt)]2arcsin(sin[22122RbZRbxt若21ttbb,则3212ttttbbbb否则:3121ttttbbbb2/2/10111dibhDR01122/hDRi)]2arcsin(sin[21111RbZRbdt)]2arcsin(sin[22122RbZRbxt若21ttbb,则3212ttttbbbb否则:3121ttttbbbb开口底半梨形槽5梨形口扇形槽6图形参数槽口宽01b槽口深01h槽肩宽1xb槽肩深1xh槽底圆弧直径1db槽深1sh槽口宽01b槽口深01h槽肩圆弧直径1xb槽底宽1db槽深1sh净槽面积2101121111282xxdsdxShbbbhbbS110112sxihhhDR101arcsin2xbbaRbd2arcsin212122dbRhhRhgs1212122111221218sin2ddxxdsbRbRbaagbbS平均齿宽1101112/sxihhhDR101122/xihhDR)]2arcsin(sin[21111RbZRbdt)]2arcsin(sin[22122RbZRbxt若21ttbb,则3212ttttbbbb否则:3121ttttbbbb1101112/sxihhhDR101122/xihhDR)]2arcsin(sin[21111RbZRbdt)]2arcsin(sin[22122RbZRbxt若21ttbb,则3212ttttbbbb否则:3121ttttbbbb梯形口扇形槽7图形结构参数槽口宽01b槽口深01h槽肩宽1xb槽肩深1xh槽底宽1db槽身深1sh净槽面积110112sxihhhDR2122dbRhRbd2arcsin21hRhgs1212121011112212122ddxxxdsbRbRhbbgbbS平均齿宽1101112/sxihhhDR101122/xihhDR)]2arcsin(sin[21111RbZRbdt)]2arcsin(sin[22122RbZRbxt若21ttbb,则3212ttttbbbb否则:3121ttttbbbb四.转子结构转子结构类型:瓦片磁钢径向冲磁环形磁钢切向冲磁式磁钢1．转子结构:永磁体磁化方向厚度mH永磁体内、外极弧系数mime永磁体外径21imDD永磁体内径mmmiHDD2转子轭外径mieDD2转子轭内径2iD紧圈外经D22．永磁材料的选取(从数据库)材料名剩磁20rB矫顽力20cH永磁体材料密度m可逆温度系数Br3．转子轭材料选择材料名密度2j4．轴材料选择材料名密度b5．电机工作温度t6．磁钢在工作温度下的剩磁20100)20(1rBrrBtB(Br为rB的可逆温度系数,rB有负的温度系数，本公式中Br为正值)。7．磁钢在工作温度下的矫顽力20100)20(1cHccHtH(Hc为Hc的可逆温度系数，Hc有负的可逆温度系数,本公式中为正值)。8．转子磁轭等效宽度2222iejDDb9．转子磁轭沿磁路方向长度)21(4)(2222miiejjpDDbL[瓦片]10．磁体磁化方向截面积pDDLSmimmmemim8)()([瓦片]五、磁路计算1．磁钢剩磁对应的磁通mrrSB2．对应的磁势mccHHF*0.23．预取漏磁系数4．空载及负载磁路特性计算空载气隙磁密B空载气隙磁通LBm空载电枢齿磁密FettKbtBB空载电枢轭磁密LKhBFejj112空载转子轭磁密LbBjj222电枢齿磁场强度（从数据库查表）电枢轭磁场强度（从数据库查表）转子轭磁场强度（从数据库查表）气隙磁势6106.1BKF齿磁势ttthHF2转子轭部磁势222jjjLHF定子轭部磁势111jjjLHF总磁势21jjtFFFFF总磁通m负载时总磁势admLFFF起动时总磁势sdmLFFF采用迭代算法计算空载曲线与去磁曲线的交点，可得出电机的空载工作点（求空载和负载工作点算法详见《求取空载负载工作点》文档）。六．电路计算1.绕组形式：a）星形三相三状态b）星形三相六状态2.状态导通相数(对a为一相,对b为二相)3.磁状态角(对a为120度,对b为60度)4.导通角(120度)5.每极每相槽数mpzq26.槽距电角度Zp217.以槽数表示的极距pZ208.分布系数)5.0sin()5.0sin(11aqaqKd9.以槽数表示的节距Y110.短距系数015.0sinYKp11.绕组系数pdWKKK12.并联支路数a13.管压降U14.预取空载转速0n15.每相绕组串联匝数Wa．按方波设计0025.7pnUUWi(星形三相六状态)0015pnUUWi(星形三相三状态)b．按正弦波设计002785.5WKpnUUW(星形三相六状态)0055.11WKpnUUW(星形三相三状态)16.根据W取每相绕组串联匝数W17.实际空载转速0na．按方波设计0025.7pWUUni(星形三相六状态)0015pWUUni(星形三相三状态)b．按正弦波设计002785.5WKpWUUn(星形三相六状态)0055.11WKpWUUn(星形三相三状态)18.层数(单层或双层)C19.电枢绕组总元件数2CZWc20.实际总导体数amWN221.计算绕组每元件匝数csWNW222.实际每槽导体数Ns=N/Z23.计算绕组端部长度pDDpDavlib2)2)(2.122.11124.计算电枢绕组每匝平均长度)(2bavlLL25.实取电枢绕组每匝平均长度avL26.并绕根数brn27.导线电流密度aJ28.预估导线截面积anJUPSbraNNc29.预估导线直径ccSd430.导线选取：导线型号（从数据库）标称直径dc（从数据库）导线最大直径dcmax（从数据库）导线电阻率)20(（从数据库）电阻温度系数tp（从数据库）31.导线计算截面积42ccdS32.导线最大截面积42maxmaxccdS33.槽满率计算公式选择a．按裸线圆线计算b．按裸线方线计算c．按漆包线最大外径圆线计算d．按漆包线最大外径方线计算e．34.槽满率a．SbrcssSnSNKb．SbrcssSnSNK4c．SbrcssSnSNKmaxd．SbrcssSnSNKmax4（a、b、c、d分别与33中a、b、c、d对应）35.实际导线电流密度anSUPJbrcNNa36.每相电枢绕组电阻brcavbrcavanSlWnSmNlr)20(2)20(20237.导线工作温度电阻])20(1[20taatptrr七．电枢反应计算1.起动电流atstrUUI22（星形三相六状态）atstrUUI（星形三相三状态）2.起动时每极直轴电枢反应最大值wstsdmKWIpF233.预取一电枢负载工作时的气隙磁通4.额定时反电动势最大值NenCEa．按方波设计wieKWpC152（星形三星六状态）wieKWpC15（星形三相三状态）b．按正弦波设计weKpWC0.086582（星形三星六状态）weKpWC0.08658（星形三相三状态）5.额定工作时的平均电枢电流a．按方波设计:atarEUUI22(星形三相六状态)atarEUUI(星形三相三状态)b．按正弦波设计:atatarErUUI2827.022(星形三相六状态)atatarErUUI827.0(星形三相三状态)6.额定工作时每极最大去磁磁势WaadmKWIpF237.负载工作点：（求取电机负载工作点要进行迭代计算，详见《求取空载负载工作点》文档）。负载气隙磁感应强度B负载气隙磁通负载电枢轭磁感应强度jB负载电枢齿磁感应强度tB负载转子轭磁感应强度2jB8.把代入4、5、6中的公式，即可得出电机额定负载的反电势