有槽无刷直流电动机设计流程

1、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、额定转速、额定功率、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 主要尺寸的确定计算功率长期运行 短期运行 预取值的输入预取线负荷 预取气隙磁密 预取计算极弧系数 预取长径比（L/D） 计算电枢内径 根据计算电枢内径取电枢内径值 极对数p计算电枢铁芯长 根据计算电枢铁芯长取电枢铁芯长L实际长径比 输入永磁体轴向长、转子铁芯轴向长Lj1极距 输入电枢外径以及气隙宽度(包含紧圈)的值三定子结构齿数 Z齿距 槽形选择共七种，分别如下表。预估齿宽: (可由设计者经验

2、得)预估轭高: (可由设计者经验得)齿高 电枢轭高气隙系数 电枢铁心轭部沿磁路计算长度 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电枢冲片材料密度电枢冲片比损耗电枢铁损工艺系数开口梯形槽1开口口半梨形槽2图形结 参构 数槽口宽 槽口深 槽肩宽槽肩深 槽底宽槽身深槽口宽 槽口深 槽肩圆弧直径 槽底宽 槽 深 净 面槽 积 平均齿宽若,则否则: （、为最大齿宽或最小齿宽，视大小而定。 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）开口梨形槽3若,则否则: 开口圆形槽4图形结构参数槽口宽 槽口深 槽肩圆弧直径槽底圆弧直径 槽 深 槽口宽 槽口深 槽直径净槽面积平均

3、齿宽若,则否则: 开口底半梨形槽5若,则否则: 梨形口扇形槽6图形参数槽口宽 槽口深 槽肩宽槽肩深 槽底圆弧直径 槽深 槽口宽 槽口深 槽肩圆弧直径槽底宽 槽深 净槽面 积 平均齿宽若,则否则: 若,则否则: 梯形口扇形槽7图形结构参数槽口宽 槽口深 槽肩宽槽肩深 槽底宽 槽身深 净槽面 积 平均齿宽若,则否则: 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永磁体内、外极弧系数 永磁体外径永磁体内径转子轭外径转子轭内径紧圈外经D22永磁材料的选取(从数据库)材料名剩磁矫顽力永磁体材料密度可逆温度系数3转子轭材料选择材料名密度4轴材料选择材料

4、名密度5电机工作温度t6磁钢在工作温度下的剩磁 (为的可逆温度系数, 有负的温度系数，本公式中为正值)。7磁钢在工作温度下的矫顽力 (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 9转子磁轭沿磁路方向长度瓦片10磁体磁化方向截面积 瓦片五、磁路计算磁钢剩磁对应的磁通对应的磁势预取漏磁系数空载及负载磁路特性计算空载气隙磁密空载气隙磁通空载电枢齿磁密空载电枢轭磁密空载转子轭磁密电枢齿磁场强度（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）气隙磁势齿磁势转子轭部磁势定子轭部磁势总磁势总磁通负载时总磁势起动时总磁势采用迭代算法计算空载曲

5、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）。六电路计算绕组形式： 星形三相三状态 b）星形三相六状态 状态导通相数(对a为一相,对b为二相)磁状态角(对a为120度,对b为60度)导通角(120度)每极每相槽数槽距电角度以槽数表示的极距分布系数以槽数表示的节距Y1短距系数绕组系数 并联支路数a管压降预取空载转速每相绕组串联匝数a按方波设计 (星形三相六状态) (星形三相三状态)b按正弦波设计 (星形三相六状态) (星形三相三状态)根据取每相绕组串联匝数实际空载转速a按方波设计 (星形三相六状态) (星形三相三状态)b按正弦波设计 (星形三相六

6、状态) (星形三相三状态)层数(单层或双层)C电枢绕组总元件数实际总导体数计算绕组每元件匝数实际每槽导体数Ns=N/Z计算绕组端部长度计算电枢绕组每匝平均长度实取电枢绕组每匝平均长度并绕根数导线电流密度预估导线截面积预估导线直径导线选取：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（从数据库 ）电阻温度系数（从数据库 ）导线计算截面积导线最大截面积槽满率计算公式选择按裸线圆线计算按裸线方线计算按漆包线最大外径圆线计算按漆包线最大外径方线计算槽满率abcd（a、b、c、d分别与33中a、b、c、d对应）实际导线电流密度每相电枢绕组电阻导线工作温度

7、电阻七电枢反应计算起动电流 （星形三相六状态） （星形三相三状态）起动时每极直轴电枢反应最大值预取一电枢负载工作时的气隙磁通额定时反电动势最大值a按方波设计 （星形三星六状态） （星形三相三状态） b按正弦波设计 （星形三星六状态） （星形三相三状态）额定工作时的平均电枢电流a按方波设计: (星形三相六状态) (星形三相三状态)b按正弦波设计: (星形三相六状态) (星形三相三状态)额定工作时每极最大去磁磁势负载工作点：（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负载气隙磁通负载电枢轭磁感应强度负载电枢齿磁感应强度负载转子轭磁感应强度 把代入4、5、6中

8、的公式，即可得出电机额定负载的反电势最大值、电枢电流以及最大去磁磁势。额定工作时电磁转矩a按方波设计: (星形三相六状态) (星形三相三状态)b按正弦波设计: (星形三相六状态) (星形三相三状态)起动电磁转矩 额定工作线负荷 (星形三相六状态) (星形三相三状态)八. 性能计算电枢铜损(三相六状态) (三相三状态)电枢铁损轴承摩擦损耗Km=3,为磁钢重 转子轭重 转轴重 传感器转子重的和 (为默认情况,可让用户自己指定)风损开关管损耗 (星形三相六状态) (星形三相三状态)机械损耗和铁损考虑到附加损耗后的机械损耗和铁损 (系数可选)电枢上的总损耗输入功率输出功率效率摩擦转距额定输出转距 电枢

9、轭重电枢齿重电枢冲片总重磁钢总重转子磁轭重转轴重电机各部分单价电机各部分价格总价格九.机械特性和工作特性曲线的绘制: 机械特性曲线的绘制:(0, )与(Tem , nN)的连线 工作特性曲线的绘制: 包括给定电压下电枢电流与输出转矩,效率与输出转矩,输出功率与输出转矩的关系给定某一电压U给定某一电枢电流电枢电阻上的压降 (星形三相三状态) (星形三相六状态)反电动势 (星形三相六状态) (星形三状三状态)每极电枢反应去磁磁势 求在的去磁磁势下,磁路磁化曲线和磁钢去磁曲线的交点,可得气隙磁密 电枢齿磁密 电枢轭磁密 线负荷 (星形三相六状态) (星形三相三状态)空载转速a按方波设计: (星形三相六状态) (星形三相三状态)b按正弦波设计: (星形三相六状态) (星形三相三状态)转速 转矩电枢铜损 (星形三相六状态) (星形三相三状态)电枢铁损 轴承