无刷电机设计基础知识二

1、3外转子无刷直流电动机的电磁设计故绕组系数kw=1/23.1磁路计算(1)漏磁系数：(2)气隙磁通：(3)电枢齿磁感应强度：(4)电枢腕磁感应强度：(5)转子腕磁感应强度：(6)气隙磁势：(7)电枢齿磁势：(8)电枢腕磁势：(9)转子腕磁势：(10)总磁势：(11)总磁通：(12)空载工作点：空载气隙磁感应强度：空载气隙磁通：空载电枢齿磁感应强度空载电枢腕磁感应强度空载转子腕磁感应强度预取负载气隙磁通：3.2绕组设计(1)绕组形式及电子开关形式两相导通星形三相六状态(2)绕组系数：每极每相槽数q=1/2(3)预取空载转速：n=1200r/min(4)每相绕组串联匝数：产1.266=1.23B6

2、X10-4mBt=1.45B6(T)Bi=0.577B6(T)Bi=2.26B6(T)F6=0.18B6X104mFt=HtFi=0.64HiFi=0.85HiEF=F6+Ft+Fi+Fi小m=(n|)6=1.476B6X0-4WbB6=0.5216T一二一-4小6n=0.6416104WbBt=0.756TBi=0.300TBt=1.179T6=0.6410-4Wb取WQ=52匝WM51.43匝(5)电枢总导体数：N=312根(6)每槽导体数：N=26根(7)实际空载转速：n0=989.1r/min(8)计算绕组端部长度：-2bi=1.110(9)电枢绕组每匝平均长度Lav=9.68W-2m

3、(10)预估导线截面积：Sc=0.0425W-6m(11)选取导线：选才?F级绝缘导线：ozy-2导线计算截面积：Sc=0.66W-6m2导线最大截面积：Sdmax=0.092w-6m2导线直径：dc=0.2910-3mdcmax=0.34210-3m(12)槽满率：Ks=0.11(13)导线电流密度：J=9.01W6A/m2(14)每相电枢绕组电阻：ra20=1.8设电机绕组的工作温度t为75度，则：775=2.193.3参数计算和性能计算(1)起动电流(2)起动时直轴电枢反应最大值额定工作时的反电势：额定工作时电枢电流：Ist=61.1AFsdm=1375.8AE=25.6VIa=4.44

4、A(5)额定工作时最大直轴去磁磁势：Fadm=100A4稀土永磁无刷直流电动机电磁设计4.1BLDCM磁路设计磁路系统设计的目的是要在磁钢获得最佳利用的基础之上，计算在空载和额定状态下工作气隙内每极磁通量，以便为电路计算提供条件。其主要任务是：给定电机的气隙磁通（或永磁体），求齿、腕等处的磁密及磁动势（或磁通）。=30mm66.8轴向长110毫米73.8图4.1位铁硼磁钢如图4.1是本次设计中转子的规格，图4.2是定子及槽的规格，首先计算槽漏磁导Gs,以1/6（单极）建立模型：（1）两片磁钢间的漏磁导Gs1,Gs11：两截面间的磁导由于截面间磁导的经验公式：GS11=Robin小得，R1GS1

5、1-JoblnR2=4二10，11010in738=1.973210,Wb/AfR1466.8J-L180GS12：两棱边问的磁导由于棱边的经验公式得：Gs12=0.26pb得，Gs12=0.26X4冗71010X03=3.5922M08Wb/AGS13：两端面间的磁导r=70.3mnfiUa=8二r=34.338mm1804:-=-r=4.9054mm1802a“m=二二15a由于两端面间的经验公式得：GS13-0ln2m2-12m.m2-11得,2二1GS13=4二10)ln450-130.224.i.-13.610,Wb/A2 二所以，Gsi=6(Gsii+Gsi2+2Gsi3)=177

6、.1945107Wb/A(2)单片磁钢的漏磁导Gs2,Gs2i：棱边磁场1/4实心球，由经验公式G=0.0776得GS21=0.077睽=0.077义4九女MC5103=3.38491010Wb/AGS22：两棱边1/2圆柱由经验公式G=0.26闿6得，Gs22=0.26X4冗义7KI10X03=3.5922汉08Wb/A所以，Gs2=6(4Gs2i+2Gs22)=7.6883107Wb/A所以总的漏磁通Gs=Gs1+Gs2=177.1945107+7.6883M07=184.8828汉07Wb/A（冷轧硅钢，型小fe3.2）W5458槽规格图4.3一对极分析模型-0.1537T00X08wb

7、,由图4.3将电机磁路等效为如图4,4所示，图中：Gfi为定子腕部磁导,Gt为定子齿部磁导,G6为气隙磁导,Gf2为转子腕部磁导，Goi为磁钢两侧附加气隙磁导(包括磁体内磁导)，Fm为磁钢磁动势，Gs为总漏磁导，6为气隙磁通，m为总磁通，s为漏磁通。(1)气隙段电枢计算长度：I,=la2：=112.2mm极弧计算长度：b,=b2c.=34.8mmp齿距：tz=-D=13.26mmZ气隙修正系数：K、；=tz10=1.47bz10、.(2)定子齿气隙磁密:46000010&B3_J3libi112,21034.810齿磁通：Gz=B&z|i=0.153713,26X03X112.2103=0.0

8、00228405Wb铁芯净长：卜二KFela=0,92110=101.2mmZ齿磁密：Bz=0.410358Tbz|Fe查表得出：Hz=2.21522A/m齿磁动势：Fz=Hzhz=0.0232598A(3)定子腕，一一、，一工1二8辆磁通：叼=一6=30000M0wb21腕晨j:hj=-(Dj-Di)=6.5mm2平均腕长：Lj=(Dj-Di)=54.1926mm2P辆磁密：Bj=-上=0.456066ThjlFe查表得：Hj=2.3682A/m腕磁动势：Fj=HjLii=0.128339A图4.4永磁电机等效磁路(4)转子腕ha=0.5(Da-D0)=18.4mm9&辆磁密：Ba=-=0.

9、15T2hal查表得：Ha=1.54111A/m磁动势：Fa=HLa=0.0390511Aaaa由上面计算得，总磁动势：F12=2F+2Fz+Fj+Fa=395.327A附加气隙磁导：Goi=la/A=3.48432105Wb/A、，-F12总磁通：im=Gs总磁动势：Fm=F12+mXG01漏磁系数：；:4.2BLDCM绕组设计4.2.1 电枢绕组形式的选择要选择合适的绕组形式和换向线路，才能进行磁路系统的设计。无刷直流电动机的电枢绕组形式，有星形式和封闭式。电子换向线路有桥式和非桥式，绕组相数也有两相和多相之别。要正确选用绕组和电路形式要从以下四个方面考虑：3 .电枢绕组的利用程度：从电动

10、机有相同的用铁和用铜量来看它们的输出功率和能力指标。在同一时刻通电相数越多，则能输出的功率越大，力能指标愈高。同样，电子换向电路为桥式优于非桥式。对于星形绕组，同一时刻通电绕组的相数愈多，要求功率晶体管导通角跨越的磁状态数也愈多，即导通角愈大，但导通角过分增大，将会使电动机的功耗增加超过转矩增所带来的好处。4 .电子线路的简易复杂及功耗：无刷直流电动机除了电动机本体所存在的功耗以外，还有电子换向线路和驱动线路的功耗。线路中使用的功率开关晶体管越多，线路结构越复杂，其功耗就越大。5 .转矩波动：由无刷直流电动机的特点可知，它主要使用在要求电机使用寿命长及火花干扰小的场合，但有时要求对及进行转速控

11、制，这就需要电动机的转矩波动小。6 .转子位置传感器实现的易难：这与导通状态的多少，电子换向线路是桥式还是非桥式以及电枢绕组相数密切相关。一般来讲，桥式换向线路，电枢绕组相数多。导通状态数的电路组合形式，与之相适应的转子位置传感器也就结构复杂，难以实现。而无刷电机对绕组的要求为：1.1 .它能通过一定的电流，产生足够的磁势以得到足够的转矩。2.2 .要求结构简单运行可靠，并应尽可能节省有色金属和绝缘材料。A相如图4.5综上所述，结合所给定技术指标的要求，我们选用三相星行分布绕组。其4.2,2绕组参数的计算已知技术参数:Z=18总槽数:定子冲片外经:Dj=110mm定子冲片内经:Di=76mm转

12、子内径:Ds=66.8mm额定电压:Un=300V额定功率:Pn=1500Wp=3m=3极对数:相数:电枢绕组每相串联匝数:极距:Z182p23二3短距系数:y1=3第一节距:ky二sin每极每相槽数:q二；2pmZ二1每槽占电角度：:=60=60Z计算极弧系数：0.8.zsinq(-)分布系数：kf=-=1qsin2所以，绕组系数为：k=kykf=1每相绕组串联匝数：缶中=7.5m%(U2AU)=500匝pnok.：，总导体数：N=2m-：=30血0每槽导体总数：N：=167匝Z贝U实际空载转速：n0=7.附(U_2U)=1990rad/minPk：二导线线经的选取：额定电流：1a=-P=5

13、.56AaUna取电流线密度：J=5.5A/mm2则，预估导线截面积为:SC=4=1.01mm2J故，预估导线线经为:de4SC=1.13mmji电枢绕组阻值计算：取导线电阻系数：k;-0.01571.1mm2/m3+D八JI计算绕组端部长度：bl=1.2-Da2=1.22=58.404mm2p2p电枢绕组每匝平均长度:lav-2(Lbl)-2(11058.404)=0.3368m所以，常温时，每相电阻值:KNav22maSC10-6=2.62温度为75对，每相电阻值为：r2-ri1t-20pt-3.19?3外转子无刷直流电动机电磁设计3.1BLDCM磁路设计磁路系统设计的目的是要在磁钢获得最

14、佳利用的基础之上，计算在空载和额定状态下工作气隙内每极磁通量，以便为电路计算提供条件。其主要任务是：给定电机的气隙磁通（或永磁体），求齿、腕等处的磁密及磁动势（或磁通）。66.873.8图3.1位铁硼磁钢如图3.1是本次设计中转子的规格，图3.2是定子及槽的规格，首先计算槽漏磁导Gs,以1/6（单极）建立模型：（1）两片磁钢间的漏磁导Gsi,Gsii：两截面间的磁导由于截面间磁导的经验公式：Gsii=%与此旦2得，R1bR271101073.87Gsii=Min=4:10-In=1.973210一Wb/AuRi466.8n180GS12：两棱边间的磁导由于棱边的经验公式得：Gs12=0.260

15、b得,Gs12=0.26X4冗71010X03=3.5922M08Wb/AGS13：两端面间的磁导r=70.3mnfiUa=必二r=34.338mm1804二=-：r=4.9054mm180.2am=；一=15cr由于两端面间的经验公式得：GS13-0ln2m2-12m.m2一11得，2二Gs13=4二10，工in450-130.224=13.610Wb/A2二所以，Gs1=6(Gs11+Gs12+2Gs13)=177.1945107Wb/A(2)单片磁钢的漏磁导Gs2,Gs21：棱边磁场1/4实心球，由经验公式G=0.077曲6得Gs21=0.077取6=0.077X4九女105103=3.

16、38491010Wb/AGs22：两棱边1/2圆柱由经验公式G=0.26由6得，Gs22=0.26X4兀X7W10103=3.5922X08Wb/A所以，Gs2=6(4Gs21+2Gs22)=7.6883107Wb/A所以总的漏磁通Gs=Gs1+Gs2=177.1945107+7.6883M07=184.8828汉07Wb/A定子铁心（冷轧硅钢，型号为DW54050）图3.2定子及定子槽规格以一点为例，假设气隙磁通s=60000108wb,由图3.3将电机磁路等3.4所示，图中：Gfi为定子腕部磁导，Gt为定子齿部磁导，Gs为气隙磁导，Gf2为转子腕部磁导，G01为磁钢两侧附加气隙磁导（包括磁

17、体内磁导），Fm为磁钢磁动势，Gs为总漏磁导，6为气隙磁通，m为总磁通，s为漏磁通。（5）气隙段电枢计算长度：li=la2=112.2mm图3.3一对极分析模型极弧计算长度：bi=bp2=34.8mmpDi齿距：tz=13.26mmZ效为如图气隙修正系数：K、一旦卫=1.47bz10、.(6)定子齿气隙磁密：B、.=J=60000-0.1537Tlibi112.21034.810多齿磁通：Gz=Bzli=0.153713.26X03X112.2103=0.000228405Wb铁芯净长：k=KFela=0.92110=101.2mm齿磁密：Bz=0.410358TbZlFe查表得出：Hz=2.

18、21522A/m齿磁动势：Fz=HZhZ=0.0232598A(7)定子腕“一、,、=1.8腕磁通：*=6=30000M0wb21辆另1：hj=(Dj-Di)=6.5mm2平均腕长：Lj=(D一D)=54.1926mm2P，一Vj辆磁密：Bj=0.456066ThjlFe查表得：hj=2.3682A/m腕磁动势：Fj=HjLi=0.128339A8sGs13图3.4永磁电机等效磁路(8)转子腕ha=0.5(Da-D0)=18.4mm辆磁密：Ba=-=0.15T2hal查表得：Ha=1.54111A/m磁动势：Fa=HaLa=0.0390511A由上面计算得，总磁动势：F12=2Fg+2FZ+F

19、j+Fa=395.327A附加气隙磁导：Gi=la/A=3.48432105Wb/A、-F12总磁通：ImGS总磁动势：Fm=F12+mXG01漏磁系数：二=m663.2BLDCM绕组设计电枢绕组形式的选择要选择合适的绕组形式和换向线路，才能进行磁路系统的设计。无刷直流电动机的电枢绕组形式，有星形式和封闭式。电子换向线路有桥式和非桥式，绕组相数也有两相和多相之别。要正确选用绕组和电路形式要从以下四个方面考虑：.电枢绕组的利用程度：从电动机有相同的用铁和用铜量来看它们的输出功率和能力指标。在同一时刻通电相数越多，则能输出的功率越大，力能指标愈高。同样，电子换向电路为桥式优于非桥式。对于星形绕组，

20、同一时刻通电绕组的相数愈多，要求功率晶体管导通角跨越的磁状态数也愈多，即导通角愈大，但导通角过分增大，将会使电动机的功耗增加超过转矩增所带来的好处。.电子线路的简易复杂及功耗：无刷直流电动机除了电动机本体所存在的功耗以外，还有电子换向线路和驱动线路的功耗。线路中使用的功率开关晶体管越多，线路结构越复杂，其功耗就越大。.转矩波动：由无刷直流电动机的特点可知，它主要使用在要求电机使用寿命长及火花干扰小的场合，但有时要求对及进行转速控制，这就需要电动机的转矩波动小。.转子位置传感器实现的易难：这与导通状态的多少，电子换向线路是桥式还是非桥式以及电枢绕组相数密切相关。一般来讲，桥式换向线路，电枢绕组相

21、数多。导通状态数的电路组合形式，与之相适应的转子位置传感器也就结构复杂，难以实现。而无刷电机对绕组的要求为：.它能通过一定的电流，产生足够的磁势以得到足够的转矩。.要求结构简单运行可靠，并应尽可能节省有色金属和绝缘材料。综上所述，结合所给定技术指标的要求，我们选用三相星行分布绕组。其A相如图4.5绕组参数的计算已知技术参数：总槽数：Z=18定子冲片外经：Dj=110mmDi=76mm定子冲片内经：转子内径：Da=66.8mm额定电压：Un=300V额定功率：Pn=1500W极对数：p=3相数：m=3电枢绕组每相串联匝数：极距：,=8_=32p23第一节距：yi=3短距系数：ky=sin义90=

22、11七)每极每相槽数：q=三=12pm每槽占电角度：=36=60Z计算极弧系数：=0.80(sinq(-)分布系数：kf=2=10(qsin-2所以，绕组系数为：k=ky，kf=1y每相绕组串联匝数：0牛=7.5父心-U)=500匝pnok,：二总导体数：N=2m，：=30血0每槽导体总数：N=旦=167匝则实际空载转速：n0=7炉02U)=1990rad/minpk.导线线经的选取：额定电流:Ia=-P=5.56AUna取电流线密度:2J=5.5A/mm则，预估导线截面积为:Ia2Se=1.01mmJ故，预估导线线经为:de%=1.13mm冗电枢绕组阻值计算:取导线电阻系数:k=0.0157

23、，mm2/m计算绕组端部长度:-Dobl=1.22pDjDi2=1.22p电枢绕组每匝平均长度:lav-2(Lbl)-2(11058.404):58.404mm-0.3368m所以,常温时，每相电阻值:kNIav22maSe10”=2.621温度为75对，每相电阻值为:1t-20pt1=3.193外转子无刷直流电动机的电磁设计基本要求和主要指标(1)电机设计的基本要求电机设计的任务是根据用户的产品规格(如功率、电压、转速)、技术要求(如效率、参数、温升限度、机械可靠性要求等)，结合技术方面国家的方针政策和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计时遇到的各种矛盾，从而设计出性能好，体

24、积小，结构简单，运行可靠的先进电机。电机设计是个复杂的过程，需要考虑的因素和确定的尺寸、数据很多，这就难免遇到错综复杂的矛盾。因此设计人员必须全面地、综合地看问题，并能因时因地制宜，针对具体的情况采取不同的解决方法。例如电机的各项性能之间以及技术指标和经济指标之间，经常存在矛盾。当采取措施改善某个性能时，常使其它一些性能变差，因此必须全面的照顾。又如在设计电机时，不能片面追求体积小和材料省，因为这样容易导致电机性能降低，特别是效率降低，加工工时增加，而使运行费用或制造成本上升，并造成能量浪费。电机设计的过程和内容准备阶段：首先是熟悉国家标准，收集相关电机的产品样品或技术资料，并听取生产和使用单

25、位的意见与要求。电磁设计：本阶段的任务是根据技术条件或技术任务书的规定，参照生产实践经验，通过计算和方案比较，来确定与所设计的电机电磁性能有关的尺寸和数据，选定有关材料，并核算其它电磁性能。结构设计：结构设计的任务是确定电机的机械结构、零部件尺寸、加工精度与材料的规格及性能要求，包括必要的机械计算及温升计算。结构设计通常是在电磁设计后进行，当有时也和电磁设计平行交叉地进行，以便相互调整。(2)电机设计主要指标电机设计时通常给定下列数据额定功率：电动机为轴上输出的机械功率额定电压：对直流电机指电枢端电压。相数及相间连接方式额定频率额定转速或同步转速额定功率因数对感应电机通常给定(1)(5),同步

26、电机给定(1)(6),直流电机给定(1)、(2)、(5)。除上述一般额定数据外，有时还给定其它数据。例如：对水轮发电机、内燃机驱动的同步发电机或负载具有脉动转矩的同步电动机，常再给定惯性矩的数值；对水轮发电机，还需给定飞逸转矩倍数K的数值；飞逸转速是指机组在最高水头运行，突然甩掉负荷，而水轮机的调速系统及其它保护装置失灵、导水机构发生故障致使导叶开度在最大的位置时，机组可能达到的最高转速。主要尺寸的确定已知主要参数：输出功率Pn=100W,电压Un=280V(Y接)，相数mi=3，频率=50Hz,极对数P=4,额定转速Nn=1000r/min,齿数z=12(1)预取效率=070(2)计算功率/

27、二匕率=3W(3)预取线负荷A.=110102A/m(4)预取计算极弧系数:i=08(5)预取长径比(L/D)d,=2(6)电枢内径_c61pi9Di1=3p=1725M10m:、力A.BnN(7)计算气隙、=0810&m(8)极对数p=4(9)电枢铁心长_2LDi1=3110m二Di1Z12=一=15匝2p2p8(11)齿数Z=12(12)齿距_2,二Di1314172510八，“二t-04410mZ12(13)齿距角,360tj=30Z(14)槽形尺寸槽口宽b01=0210m槽口高h1=00510m槽局htu04710m齿竟bt=031102m电枢蒯局h1=052510立m(15)气隙系数

28、t(5、b02)K(=1135t(5口b02)-bo2(16)槽向积Sav0572102m3.3磁路计算(1)漏磁系数二二13(2)气隙磁通=B、；m.L=45B、10Wb(3)电枢齿磁感应强度Bt.=26B、(T)btKFe(4)电枢腕磁感应强度Bji%2hji.KFeL=3.12B(T)(5)转子腕磁感应强度(6)气隙磁势(7)电枢磁势(8)电枢腕磁势(9)转子腕磁势Bj2a2bjL=4.19BJT)一一。p=1.6x0.08xl0-2l.135xlO6=03B610Y_2_2Ft=2Htht=20.4510Ht=0.9Ht10AFji=Hj2Lj1=2.064Hj10AFj2=Hj2Lj

29、2=0.83Ha102A(10)总磁势、F=FFtFj2Fj1(A)(10)总磁通m=c=1.24.926B104=5.911B10“wb(11)空载工作点由电动机的空载特性曲线和永磁体去磁曲线，两条曲线的交点为空载工作点空载气隙磁感应强度B.=0.589T5空载气隙磁通,-,0=2.9110“Wb空载电枢齿磁感应强度Bt-2.526T3空载电枢腕磁感应强度Bj1=1.8620T空载转子腕磁感应强度Bj2-1.9965T采用轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机，如下所述：(1)基本结构和原理为克服单边磁拉力，减少漏磁，设计目标拟定为双转子结构的轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机，具结构示意如图3,1所示

30、。双转子和单定子构成双气隙；电枢无槽无铁心，由绕组注塑而成；转子由高性能永磁材料与钢板粘接,主磁路从一个极出发，轴向穿过气隙和与之相对的另一极，沿周向经过转子腕，再穿过相邻的磁极和轴向气隙，最后沿转子腕部闭合，如图3.2所示,控制器根据位置传感器检测的转子位置信号，触发相应的电子开关元件，给电枢供电,径向通电导体在轴向磁场的作用下产生切向电磁力，驱动转子旋转,分析表明，采用双边磁体结构，气隙磁密比单边磁体结构高出10%左右，并且可改善极面下磁密分布的均匀性。即双转子结构可以更充分地利用永磁材料，这有利于提高电机性能、降低成本和缩小体积。止匕外，转子旋转时磁极具有风扇作用，还有利于电机的散热。图

31、3.1电动机结构示意图32主磁路示意困(2)基本设计法则空载工作点的确定：轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机的气隙较长，磁路一般不饱和，磁腕中的磁位差可以忽略，同时亦可忽略电枢反应，并视气隙磁场计算面积与磁极截面积相等。对于退磁曲线可近似线性化处理的永磁材料，气隙磁通密度Bb可给出为：B6=Bi/(仃+416/hm)(3-1)式中：Br永磁体剩磁密度相对回复磁导率建一一气隙总长度hm磁体厚度(7一一漏磁系数，定义为总磁通与气隙主磁通之比基本电磁关系：轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机的电枢绕组是在极平面内呈均匀分布的。考察导体微元dr,其位置可用半径r和极角8描述，如图3-3所示。记气隙磁密基波为Bm

32、lsin（p。），机械角速度为Q,在微元中产生的电动势为:(3-2)de-；：Bmisin(pi)rdr由此可得任一导体中电动势的有效值为：图3.3电动势分析计算用图Ee=c(D2mo一D2m)Bm/8.2二城7.2=二B、av(D2mo_D2mi)/2(3-4)设相绕组串联总匝数为N,(3-3)式中：Bbav是一个极距下的气隙磁密平均值，它与Bml的关系为Bbav=2Bml/：t；Dmi和Dmo分别为磁极平均内外径；为每极气隙磁通；f为频率。则相反电动势为：(3-5)E=2NEc=4.44Nf与交流电机在正弦磁场分布情况下的绕组相电动势结论一致。设相电流为I，相数为m,则反电动势为：E6=m

33、EM=K（D2mo-D2mi）Dmin（3-6）K=p&3AmaxB+V/960（3-7）式中:n为电机转速（r/min）;Ama为线负荷最大值（A/m）;取值在Dmi处Amax=2mNI/（兀Dmi）。磁极尺寸的确定：当外径Dmo和最大电负荷Amax一定时，可以通过确定最佳直径比（丫=Dmo/Dmi）获得盘式电机最大输出功率：Pe=K（D2mo-D2m）Dmin=KD、。2-1）n/3（3-8）上式对丫微分，可知当丫=73时，Pem最大。在实际设计时，直径比的选择还应综合考虑用铜量、效率、漏磁等因素。对于小型电机一般选取1.6左右。在磁极内外径确定以后，关键的问题是如何选用永磁体厚度。分析表

34、明，HmBm最大时，永磁体的利用最经济。进一步可知Bm=Br/2。对于被铁硼永磁材料可近似有小”0七仙0,而忽略漏磁时有Bb=Bm,则根据式（3-1）,可得理想情况下，当Lb=hm时，永磁体可得以最经济利用。但设计中，综合考虑，通常经验选取Lbhm。（3）磁极和线圈设计当磁体间距与极距呈比例时，较少的极数使极间距离增加，漏磁减少。但是对于一定的电枢导体数，极数少的电机端接部分较长，致使用铜量增加，电枢绕组铜损耗加大，效率降低。因此，为提高效率，对转速较低的轴向磁场无铁心无刷永磁盘式电机采用较多的极数，随着转速的增加可以适当减少极数。需要说明的是，极数增多时，电子器件换向损耗会有所增加，但影响不

35、显著。电机极数和磁体尺寸确定后，增大磁体间距有利于减少漏磁，但引起每极磁通量降低，而磁通的降低又会导致匝数和气隙长度的增加。从优化设计角度考虑，选取磁极厚度的1.21.8倍较为合适。相应的线圈形状如图3,4所示，以满足最薄型盘式电枢0图3.4战明股状优选方案设计要求采用以上结构还具有以下优点：（1）相对扇形磁极，该磁极形状可以更充分地利用永磁体。为保证电枢绕组在磁极部分双层无重叠，磁极内外径以外部分必须做成弧形，以完全包围磁极并尽量减少用铜量，而这正好与磁极在内外径处的圆弧形状相匹配。（2）相对于扇形线圈，该线圈结构在外径处无冗余，在内径处重叠相对较少，并可实现双层无交叉均匀叠放。电枢盘加工方

36、便，铜导线利用率高。3.4绕组设计电枢绕组是直流电机的主要电路，是直流电机的一个重要部件，对电枢绕组的要求是：在能通过规定的电流和产生足够的电动势前提下，尽可能节省有属和绝缘材料，并且要结构简单、运行可靠等。（一）直流电机电枢绕组的基本形式：1）单叠绕组2）单波绕组。实际电机中，为使元件端接部分能平整地排列，一般采用双层绕组。元件跨距：y1元件上层元件边与下层元件边之间空间距离（用槽数表示），一般等于或约等于电机的极距（二）绕组设计（1）根据设计的绕组型式、线径，绕到绕片模上，各个圈准备好分别嵌放到电枢槽中，再焊接线浸素一最后装配在一起电加工完成。(2)元件：线圈是组成绕组的元件(3)有效边：

37、有效边是指线圈的直线部分。端部：端部是指线圈非接触电枢铁心的那个部分。(4)电机的极距r极距用希腊字母T表示是电机的常用量之一。它有两个表达式：一是电机中每个磁极所占的电枢感槽数；Z12.=1.52P8二是电机中每个磁极所占的电枢周长方向的长度值。二D3.144,.=1.52P24(5)各节距(槽数)第一节矩Y1：元件的两条有效边在电枢表面上所跨的距离称为第一节矩，用y1表示。第一节矩的大小通常用所跨的虚槽数来计算。因为元件边置放在槽内，所以y1必定始一个整数。为得到较大的感应电动势和电磁转矩，y1最好等于或者接近于一个极矩，当第一节矩恰好等于一个极矩，称为整矩绕组，当第一节矩比极矩宵，称为短距绕组。第二节矩y2：在相串连的两个元件中，第