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1、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 18 W 额定电压 27 V 额定转速 10000 r/min 工作方式 长期,2、主要参数确定,预取效率 0.63 计算功率 21.52 W 预取线负载 S 70 A/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,2、主要参数确定,取极对数 p 2 取电枢铁芯长 L=Di1 1.7 cm 极距 =Di1 /2p 1.18 cm 取永磁体轴向长 Lm 1.7 cm,3、定子结构,齿数 Z 12 齿距 t=d/z 0.39
2、cm 齿距角 tj =360/Z 30 定子槽型 梯形口扇形槽 槽型尺寸 槽口宽 b01 0.12 cm 槽口高 h01 0.05 cm 槽肩高 hX1 0.01 cm 槽深 hS1 0.44 cm 电枢轭高 hj1 0.19 cm 平均齿宽 bt 0.14 cm,3、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 gcm 电枢冲片比损耗 P(10/50) 1.23 W/Kg,4、转子结构,瓦片磁钢径向冲磁 磁钢外径
3、Dm =Di1 -2 1.39 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 cm2,4、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 Hc 9400 A 材料密度 8.1 g/cm3 r对应的磁通 r =BrSm 14535 Ma Hc对应的磁势 Fmc =2Hc0.8Hm 2333 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 bj2 0.29 cm,5、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
4、子轭磁感应强度,5、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 =,5、磁路计算,空载工作点： 空载气隙磁密 B 5115 Gs 空载气隙磁通 9321 Ma 空载电枢齿磁感应强度 Bt 15046 Gs 空载电枢轭磁感应强度 Bj1 14997 Gs 空载转子轭磁感应强度 Bj2 11152 Gs,6、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=2m 522 每槽导体数
5、 NS =N/Z 44 选取每槽导体数 NS 44 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,6、电路计算,预估槽满率 KS 0.5 选取导线QYZ 0.4 mm 导线最大外径 dmax 0.46 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 1.111,7、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
6、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,7、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 B 5042 Gs 负载时定子齿磁感应强度 Bt 14834 Gs 负载时定子轭磁感应强度 Bj 14785 Gs 额定工作时电磁转矩 0.02649 Nm 起动电磁转矩 0.243 Nm,8、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=2Ia2Ra75 2.53 W,8、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,8、性能计算,总损耗 P=Pcn+BP+P 9.49W 额定输入功率 P1=UNIa 28.8 W 额定输出功率 PN=P1-P 19.31 W 电机效率 =PN/P1100% 0.67 输出转矩 0.0188 Nm 线负荷 AS 79 A/cm,