maxwell软件-直流电机

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业17 直流电机在用户已经掌握RMxprt的基本使用的基础上，我们将一些过程简化，以便介绍一些更高级的使用。有关RMxprt的详细介绍请参考第一部分的章节。 17.1基本原理无论是直流发电机还是直流电动机，转子上都嵌有绕组，称为电枢绕组。电枢绕组通过电刷和直流电源相连，电刷与换向器滑动连接。当转子旋转时，电枢绕组在磁场中旋转并产生反电势。定子上有P对主磁极，主磁极由磁极铁心和套在上面的励磁绕组构成。励磁绕组有并联和串联之分，励磁绕组在气隙中产生N极和S极交替排列的定子磁场

2、。并励绕组可以分为他励和自励两种，他励励磁绕组是由独立的直流电源供电，自励励磁绕组是由电枢绕组供电。并励励磁绕组与电枢绕组并联，串励励磁绕组与电枢绕组串联。对于复励型励磁绕组，RMxprt假定电枢绕组先与串励励磁绕组串联，然后再与并励励磁绕组并联。电刷组件与换向片始终保持接触，直流电经电刷和换向片流入旋转的电枢绕组时，产生了一个转子磁场。由于换向器的机械整流作用，电枢绕组产生的转子磁场始终与定子磁场垂直。定、转子磁场相互作用产生电磁力矩。电枢电流产生的磁场称为电枢反应磁场，电枢反应磁场会导致换向不良。为了消除由于电枢反应带来的磁场畸变，改善换向，可以在两个临近的主磁极间安装换向磁极和换向绕组，

3、并在主磁极下安装补偿绕组。直流电机的反电势，是由并励励磁电流反电势(Ef)和串励励磁电流反电势(Es)合成。如下式所示：(17.1)式中的Cef和Ces分别表示并励和串励绕组的反电势系数，与磁场的饱和程度有关，单位为ohm.s/rad；表示转子的机械角速度，单位为rad/s；If和Ia分别为并励励磁电流和串励励磁电流。 电磁转矩方程如下，是由并联励磁电流产生的电磁转矩(Tf)和串联励磁电流产生的电磁转矩(Ts)合成。(17.2)式中的Ctf和Cts表示并励和串励绕组的转矩系数，数值上与Cef和Css分别相等，单位为Nm/A2。17.1.1直流电机的电动机运行电压方程为：(17.3)式中的Ub表

4、示电刷压降，R1表示电枢电阻，Ia表示电枢电流。当转子角速度一定时，电枢电流为 (17.4)输出转矩为：(17.5)式中的Tfw为风摩转矩。 输出机械功率为： (17.6)输入电功率为：(17.7)式中的Pfw、PCua、Pb、PFe分别表示风摩损耗、电枢铜损耗、电刷压降损耗和铁心损耗。 17.1.2直流电机的发电机运行电压方程为：(17.3)式中的Ub表示电刷压降，R1表示电枢电阻，Ia表示电枢电流。当转子角速度一定时，电枢电流为 (17.4)输入转矩为：(17.5)式中的Tfw为风摩转矩。 输出机械功率为： (17.6)输出电功率为：(17.7)式中的Pfw、PCua、Pb、PFe分别表示

5、风摩损耗、电枢铜损耗、电刷压降损耗和铁心损耗。 电动机和发电机的功率都可以用下式表示：(17.8)17.2主要特点17.2.1适用于直流发电机和直流电动机直流电动机和发电机结构相同，计算方法略有差别，输出性能数据有些不同。RMxprt 将直流电动机和直流发电机放在同一个设计模块中。 17.2.2支持单叠绕组和复叠绕组设计RMxprt支持叠绕组设计，并能通过下式自动计算并联支路对数。(17.9)式中的p为极对数，m为复倍系数。17.2.3支持单波绕组和复波绕组设计RMxprt支持波绕组的设计，并能通过下式自动计算并联支路对数。(17.10)式中的m为复倍系数。17.2.4支持虚槽结构设计直流电机

6、的电枢绕组一般为双层绕组。许多情况下，为了简化冲片结构，常把几个线圈边放在同一个槽内，因此槽数Z将比线圈数S少，他们的关系是(17.11)其中为槽中每一层的线圈边数，称为虚槽系数。因此每 槽导体数为2的倍数。RMxprt 能够处理 4的各种虚槽设计17.2.5绕组排列优化设计对于采用扁导线的电枢绕组，RMxprt将根据给定的导线规格自动排列。17.2.6支持并励、串励和复励绕组设计直流电机的励磁方式有并励、串励和复励（积复励、差复励）等多种形式，不同的励磁方式产生不同的电机特性，RMxprt支持上述所有励磁方式进行直流电机设计。 17.2.7支持补偿绕组设计电枢反应导致了气隙磁场发生畸变，RM

7、xprt支持补偿绕组的设计，以消除电枢反应带来的不良影响。17.2.8支持换向极绕组设计换向极绕组产生的磁场可在换向元件中感应出电势，以削弱电枢反应电势的不良影响。RMxprt 支持换向极绕组设计，以改善电机的换向性能。 17.2.9可分析气隙磁场波形分布RMxprt 可对空载下磁极的气隙磁场的波形和额定负载下电枢反应的气隙磁场波形进行分析，给出直观波形图，以便于设计人员了解电枢反应对换向的影响。17.2.10为有限元电磁场分析输出换向文件当用电磁场有限元法对直流电机进行分析时，需要知道换向元件的极性变化。RMxprt 将各元件的极性变化与位置的关系数据存放在 com_file.txt 文件中

8、，以方便在 Maxwell 2D 中调用。 17.3直流电机的设计这一节, 我们将演示三相感应电动机设计的一般流程。点击StartProgramsAnsoftMaxwell 12Maxwell 12从桌面进入Maxwell界面。从RMxprt主菜单条中点击 FileNew 新建一个空白的Maxwell工程文件Project1。从RMxprt主菜单栏中点击ProjectInsert RMxprt Design。在Select Machine Type 会话框中选择DC Machine，然后点击OK返回RMxprt主窗口。这样就添加一个新的RMxprt设计。从RMxprt菜单栏中点击FileSav

9、e。如果想把项目另存为DCM_4p1100rpm500kW.mxwl ，可从下拉菜单选择Save As然后点击Save返回RMxprt主窗口。(参见3.2.6设置默认的项目路径)分析这个算例，需要做以下几项设置：1. 设置模型单位(参考章节2.3.2.7设置模型单位)：2. 配置 RMxprt 材料库 (参考章节3.4.1配置材料库)：3. 编辑线规库 (参考章节3.3.2到3.3.6)： 当选择DC Machine做为电机模型时,必须输入如下几项： 1. General data. （基本性能数据）2. Stator data. （定子数据）3. Rotor data. （转子数据）4. S

10、olution data. （解算数据）用户还可以选择1.在转子上添加补偿绕组或从转子上移除已有的补偿绕组2.在转子添加换向极和换向绕组或从转子上移除已有的换向极和换向绕组3.在转子添加串励和（或）并励绕组或从转子上移除已有的串励和（或）并励绕组4.在转子添加通风口或从转子上移除已有的通风口17.3.1基本性能设计在项目树下双击Machine图标，可显示 Properties.对话框。在如图17.1所示的Machine列表下定义基本性能数据。图17.1 基本性能数据1. Machine Type：电机类型。2. Number of Poles：电机极数。其值为定子极数的总和（或极对数2）。3.

11、 Frictional Loss：在参考转速下测得的摩擦损耗（由摩擦产生） 注意：如果将摩擦损耗设为零，RMxprt将根据后面换向器和电刷的表页中定义的电刷压力和摩擦系数来计算摩擦损耗。4. Wind Loss：参考转速下测得的风阻损耗（由空气阻力产生） 5. Reference Speed：所给的参考转速。点击OK关闭Properties对话框。17.3.2定义设计定子由冲片叠压制成，三相交流绕组安放其中。双击项目树中的MachineStator图标，显示Properties对话框。在如图17.2所示的Stator列表中输入定子数据。图17.2 定子数据1.Frame Outer Diame

12、ter：定子机壳外径，对于多边形机壳，指机壳外径的内切圆直径。2.Frame Overall Width：定子机壳最大宽度，对于多边形机壳，指机壳外径最窄处的外接圆直径；对于圆形机壳，此项与机壳外径尺寸相同。3.Frame Thickness：机壳厚度。4.Frame Length：机壳轴向长度。5.Frame Material：机壳材料(参考7.3指定材料属性)。6.Pole Type：定子磁极类型。1）点击Pole Type，选择磁极类型Select Pole Type，如图17.3所示。2）选择一种磁极，1或2。图17.3 选择磁极类型注意：当鼠标在选项上移动时，下方的图形框将出现相应的

13、磁极形状，如图17.4所示。a. 磁极类型1b. 磁极类型2图17.4 磁极类型3）点击OK关闭Select Pole Type对话窗口。7、Pole Length：磁极铁心长度。8、Pole Stacking Factor：磁极叠压系数。9、Pole Material：磁极铁心材料(参考7.3指定材料属性)。10、Press Board Thickness：磁极压板厚度。11、Magnetic Press Board：磁极压板是否导磁。点击OK关闭特性Properties对话窗口。用户可以选择在普通直流电机中插入或移除换向器设计。插入换向器设计右击项目树上的MachineStator。2）从

14、右键快捷菜单中点击插入换向器设计Insert Commutating。3）Commutating选项出现在定子Stator的下方。移除已有的换向器设计右击项目树上的MachineStator。2）从右键快捷菜单中点击移除换向器设计Remove Commutating。3）定子Stator项的下方的Commutating项被移除。用户可以选择在普通直流电机中插入或移除补偿绕组设计。插入补偿绕组设计1）右击项目树上的MachineStator。2）从右键快捷菜单中点击插入补偿绕组设计Insert Compensating。3）Compensating项以及与之相关的Winding项出现在定子Sta

15、tor的下方。移除已有的补偿绕组设计右击项目树上的MachineStator。2）从右键快捷菜单中点击移除补偿绕组设计Remove Compensating。3）在定子Stator的下方，补偿Compensating项以及与之相关的Winding项被移除。17.3.2.1定子磁极设计双击项目树上的MachineStatorPole，显示Properties对话窗口，如图17.5所示。图17.5 磁极尺寸1、Dmin：磁极中心的内径。2、Dmax：磁极顶端的直径。3、Bp0：气隙极靴圆弧弦长，输入零为偏心气隙。4、Bp1：削极后气隙极靴宽度。5、Bp2：极靴背最大宽度。仅在磁极类型1下可用。6、

16、Bp3：极靴背最小宽度。仅在磁极类型1下可用。7、Rp0：极靴根部圆角半径。仅在磁极类型2下可用。 8、Rp1：极靴尖部圆角半径。仅在磁极类型2下可用。 9、Hp：极靴高度。点击OK关闭Properties窗口。17.3.2.2定子励磁绕组双击项目树上的MachineStatorField，显示特性Properties窗口，如图17.6所示。图17.6 励磁绕组设计Shoe Insulation：极靴绝缘厚度。Pole Insulation：极身绝缘厚度。Winding Clearance： 绕组间隙有两种定义，或者表示两个励磁绕组间的最小气隙，或者表示一个励磁绕组和一个补偿绕组间的最小气隙。

17、Winding Insulation： 串、并励绕组间的绝缘厚度，当采用复励方式时，输入此项数据。Compound Exciting Mode：。有积分型和微分型两种选项。点击OK关闭Properties窗口。用户可以选择在普通直流电机中插入或移除并励绕组设计。1、插入并励绕组设计1）右击项目树上的MachineStatorField。2）从快捷菜单中点击插入并励绕组设计Insert Shunt。3）并励Shunt项出现在Field项的下方。2、移除已有的并励绕组设计1）右击项目树上的MachineStatorField。2）从快捷菜单中点击移除并励绕组设计Remove Shunt。3）并励S

18、hunt项从项目树中被移除。用户可以选择在普通直流电机中插入或从中移除串励绕组设计。1、插入串励绕组设计1）右击项目树上的MachineStatorField。2）从快捷菜单中点击插入串励绕组设计Insert Series。3）串励Series项出现在Field项的下方。2、移除已有的串励绕组设计1）右击项目树上的MachineStatorField。2）从快捷菜单中点击移除串励绕组设计Remove Series。3）串励Series项从项目树中被移除。17.3.2.2.1定子并励绕组设计如果用户添加了并励绕组设计，Shunt项会出现在项目树上。双击项目树上的MachineStatorFiel

19、dShunt，显示Properties窗口，如图17.7所示，点击OK关闭对话窗口。并励绕组的设计数据如下：图17.7并励绕组设计1、Winding Type：并励绕组的类型（参考7.5.4节，设置磁极绕组类型）。2、Parallel Branches：并联支路数。3、Conductors per Pole：每极导体数。输入0表示自动设计，当输入边和输出边在不同侧时为奇数。4、Number of Strands：并绕根数。输入0表示自动设计。5、Wire Wrap：漆膜厚度。输入0表示在导线库中自动选择。6、Interturn Insulation：匝间绝缘厚度。7、Wire Size：导线规

20、格（0表示自动设计）。导线可以设置成圆形或矩形，参考7.4.1圆导线设置，参考7.4.2扁导线设置。8、Axial Clearance：励磁绕组与线圈内部极身之间的轴向气隙。9、Limited Cross Width：绕组交叉部分的宽度限制。0表示可获得的最大面积。10、Limited Cross Height：绕组交叉部分的高度限制。0表示可获得的最大面积。11、Winding Fillet：转弯圆角半径17.3.2.2.2串励绕组设计如果用户添加了串励绕组设计，Series项会出现在项目树力。双击项目树上的MachineStatorFieldSeries，显示Properties窗口。在S

21、eries项中输入串励绕组的数据，点击OK关闭对话窗口。串励绕组的设计方式与并励绕组相同。17.3.2.3补偿绕组设计如果用户添加了补偿绕组设计，Compensating项会出现在项目树里。双击项目树上的MachineStatorCompensating，显示Properties窗口。在Compensating项中输入定子补偿绕组的数据，如图17.8所示，点击OK关闭Properties窗口。图17.8补偿绕组设计补偿绕组设计包括：1、Slots per Pole：每极补偿绕组槽数；2、Bc0：补偿绕组的槽口宽度；3、Hc0：补偿绕组的槽口高度；4、Bc2：补偿绕组槽宽度；5、Hc2：补偿绕组

22、槽高度；6、Parallel Branches：并联支路数；7、Conductors per Slot：每槽导体数；8、Number of Strands：并绕根数，输入0表示自动设计；9、Wire Wrap：漆膜厚度，输入0表示在导线库中自动选择；10、Rectangle Wire：是否使用扁导线；11、Wire Size：导线规格（0表示自动设计）。导线可以设置成圆形或矩形，参考7.4.1圆导线设置，参考7.4.2扁导线设置。12、Coil Wrap：导线绝缘，仅在扁导线中使用；13、Slot Liner：槽绝缘厚度；14、End adjustment：线棒伸出磁极铁心的直线部分长度。17

23、.3.2.4换向极和换向绕组设计如果用户添加了换向极和换向绕组设计，Commutating项以及与之相关的Winding项会出现在项目树上。双击项目树上的MachineStatorCommutating，显示Properties窗口。在Commutating项中输入换向极和换向绕组的数据，如图17.9所示，点击OK关闭Properties窗口。图17.9换向极设计换向极设计包括：Pole Width：换向极宽度；Pole Height：换向极高度；Pole Length：换向极长度；Shoe Width：换向极极靴宽度；Shoe Height：换向极极靴高度；Second Air gap：第二

24、气隙；Pole Stacking factor：换向极叠压系数；Pole Material：换向极材料（参考7.3节设置材料属性）；Pole Insulation：换向极极身绝缘厚度。17.3.2.4.1换向绕组设计双击项目树上的MachineStatorCommutatingWinding项，显示Properties窗口。在Winding项中输入换向绕组的数据，如图17.10所示，点击OK关闭Properties窗口。图17.10 换向绕组设计换向绕组设计包括：1、Winding Type：换向绕组的类型（参考7.5.4节，设置磁极绕组类型）。2、Parallel Branches：并联支路

25、数。3、Conductors per Pole：每极导体数，0表示自动设计。当输入和输出边在不同侧时为奇数。4、Number of Strands：并绕根数，0表示自动设计。5、Wire Wrap：漆膜厚度，0表示在导线库中自动选择。6、Interturn Insulation：匝间绝缘厚度。7、Wire Size：导线规格（0表示自动设计）。导线可以设置成圆形或矩形，参考7.4.1圆导线设置，参考7.4.2扁导线设置。8、Axial Clearance：励磁绕组与线圈内部的极身之间的轴向气隙。9、Limited Cross Width：绕组交叉部分的宽度限制。0表示可获得的最大面积。10、L

26、imited Cross Height：绕组交叉部分的高度限制。0表示可获得的最大面积。11、Winding Fillet：绕组弯曲角17.3.3转子设计转子上开槽，槽里嵌有电枢绕组，与换向器相连，换向器在转子中起机械整流器的作用。双击项目树上的MachineRotor图标，显示Properties对话框。在Rotor表页中定义转子数据，如图17.11所示。图17.11转子设计1. Stacking Factor：迭压系数，此系数和转子铁心的有效铁心长度有关，值为0到1。由总长度减去所有冲片绝缘部分之差再除以总长度得到。值为1表示实心转子。 2. Number of Slot：槽数3. Slo

27、t Type：转子铁心槽型（参考7.1.1节槽型） 1) 点击Slot Type显示Select Slot Type对话框。2) 选择一种槽型（有6种类型可用） 3) 点击OK关闭Select Slot Type对话框。 4. Lamination Sectors： 冲片的数目。 5. Outer Diameter：转子铁心外径。 6. Inner Diameter：转子铁心内径。7. Length：转子铁心的轴向长度。 8. Steel Type：转子铁心材料类型（参考7.3节设置材料类型）9. Press Board Thickness： 磁极压板厚度。 10. Skew Width：用槽

28、数度量的斜槽宽度点击OK关闭Properties对话框。用户可以选择在普通直流电机中插入或移除通风孔设计。插入通风孔设计1) 右击项目树上的MachineRotor。2) 从快捷菜单中点击插入通风孔设计Insert Vent。3) Vent项会出现在Rotor下方。 2. 移除已有的通风孔设计1) 右击项目树上的MachineRotor。2) 从快捷菜单中点击移除通风孔设计Remove Vent。3) Vent项从项目树中移除。17.3.3.1转子槽型设计双击项目树中的Machine Rotor Slot图标，显示Properties对话框（参考7.1.1节槽型）。在如图17.12所示的Slo

29、t卷标中定义定子槽型的几何数据。点击OK关闭Properties对话框。图 17.12 转子槽型尺寸 17.3.3.2 转子绕组设计双击项目树中的Machine Rotor Winding图标，显示Properties对话框，其中包含两个列表：Winding 和End/Insulation。17.3.3.2.1 定义转子的绕组、导体和导线在如图17.13所示的Winding列表中定义导线、导体和转子绕组图 17.13 绕组、导体和导线1. Winding Type：绕组类型（参考7.5.2节的设置直流绕组类型）1) 点击Winding Type按键，显示绕组类型Winding Type对话窗口

30、。2) 从对话窗口的按键中选择叠式，波式或蛙式绕组。3) 点击OK关闭绕组类型Winding Type对话窗口。 2. Multiplex Number：套数，从下拉菜单中选择绕组数目，此处有三种选项。 1) 1：单套绕组。2) 2：两套绕组。 3) 3：三套绕组。对单叠绕组来说，套数是指进线端与出线端之间的换向片的数目，并联支路数等于极数乘上套数。对单波绕组来说，并联支路数等于套数乘以二。3. Virtual Slots：虚槽数，从下拉菜单中(1 4)选择每个实槽下的虚槽数。假设转子为双层绕组，分别为上层和下层，每一层有多个元件边，即对应多个虚槽。 注意：例如，虚槽数若为2，上层和下层可以各

31、有两个元件边；对于一个有12个槽的电机来说，就有24个换向片。4.Conductors per Slot：每槽导体数，槽中每个线圈的匝数与层数的乘积。输入0，RMxprt会进行自动设计。5. Coil Pitch：以槽数度量的节距，节距是指一个线圈跨过的槽数目。例如，如果一个线圈起始边在1号槽，终边在6号槽，则节距为5。6. Number of Strands：每个导体中导线的并绕根数。输入0，RMxprt会自动设计根数。7. Wire Wrap：漆包线的双边漆皮厚度。输入0后能从导线库中自动获得8. Wire Size：定子绕组导线的直径（输入0，RMxprt会自动设计）。用户可选择圆导线或

32、扁导线两种型号。当槽型为1到4时，圆形导线可用（参考7.4.1节设置圆导线）。当槽型为5或6时，扁导线可用（参考7.4.2节设置扁导线）。17.3.3.2.2 定义转子的端部绕组和绝缘 可参考7.5.3节端部绕组和槽绝缘中的详细介绍。在如图17.14所示的End/Insulation列表中定义绕组端部和槽绝缘。图 17.14 端部绕组和绝缘 1. Input Half-turn Length：选择或取消该选项框以指定是否想要键入半匝长度。选中该选项，用户下次打开Properties对话框会出现Half Turn Length。如未被选中，会有End Adjustment替代其位置。1)Half

33、-turn Length：电枢绕组的半匝长度。当Input Half-turn Length被选中时，可用。2)End Adjustment：定子绕组的端部长度调节项，及导线伸出定子的垂直距离。当Input Half-turn Length未被选中时，其可用。 2. Base Inner Radius：底角半径3. Tip Inner Diameter：线圈外弧半径4. End Clearance：两临近线圈的间隔5. Coil Wrap： 线圈的单边绝缘厚度。 6. Slot Liner：槽绝缘的厚度7. Wedge Thickness：槽楔的厚度8. Layer Insulation：层绝

34、缘的厚度9. Limited Fill Factor：设计槽满率的上限10.Equalizer Connection：均衡器连接，从下拉菜单中选择均衡器连接的类型。有三种选项： 1) 无均衡器连接 2) 半均衡器连接3) 全均衡器连接点击OK返回RMxprt的主窗口。17.3.3.3转子通风孔设计如果用户添加了转子通风孔设计，就会在项目树上出现一个通风孔Vent项。 在项目树上双击MachineVent项，显示Properties对话框。在Vent项中输入转子通风孔的数据，如图17.15所示，然后点击OK关闭Properties对话框。 图 17.15转子通风孔设计通风孔设计包括： 1. Ve

35、nt Ducts：径向通风道的数目。 2. Duct Width： 径向通风道的宽度。3. Magnetic Spacer Width： 通风道的磁隔离片的宽度。0表示没有磁隔离片。 4. Duct Pitch：通风道的节距。 5. Holes per Row： 每组轴向通风孔的数目。 6. Inner Hole Diameter： 里层的通风孔中心圆直径。7. Outer Hole Diameter： 外层的通风孔中心圆孔径。 8. Inner Hole Location：里层通风孔中心到中心之间的直径。9. Outer Hole Location：外层通风孔中心到中心之间的直径。 10.

36、Banding Slots： 固定转子绕组的轴向带槽数目。 11. Width of Banding Slots： 轴向带槽的宽度。 12. Depth of Banding Slots： 轴向带槽的深度。 17.3.4 换向器和电刷设计 电流通过换向器在直流端或电刷和转子线圈之间传递，从而使电机旋转。由于换向器的作用，产生的磁场相对于定子是静止的。 双击项目数上的MachineCommutator图标，以显示特性Properties对话框。有两个表页用来定义换向器和电刷的数据，点击OK关闭弹出的对话框。 17.3.4.1定义换向器 可参考7.7.1节换向器的类型和参数中的详细介绍。在换向器C

37、ommutator表页中定义换向器的数据，如图17.16所示。 图 17.16 换向器数据 1. Commutator Type： 选择换向器的类型。 1) 点击换向器类型Commutator Type按键，以显示选择换向器类型Select Commutator Type对话框。 2) 从下面的两种换向器类型中选择一种： a. 圆柱形。b. 圆盘形。 3) 点击OK关闭弹出的对话框。 2. 对于圆柱形的换向器有如下定义： 1) Commutator Diameter：换向器的直径。2) Commutator Length：换向器的长度。3. 对于圆盘形的换向器有如下定义： 1) Outer D

38、iameter：换向器的外径。 2) Inner Diameter：换向器的内径。 4. Commutator Insulation：两个连续的换向片间的绝缘厚度。17.3.4.2 电刷设计 可参考7.7.2节电刷参数中的详细介绍。在换向器Commutator表页中定义换向器的数据，如图17.17所示。 图 17.17电刷数据1. Brush Width：电刷的宽度。2. Brush Length：电刷的长度。3. Brush Pairs：使用波绕组时电刷的对数。 4. Brush Displacement：电刷偏离几何中心线的机械角度（反转的方向为正值）。5. Brush Drop：经过一对

39、电刷的电压降。 6. Brush Press：电刷压紧换向器时的机械压力。 7. Frictional Coefficient：电刷的摩擦系数。 17.3.5 转轴设计定义转轴数据：1.点击项目树中的MachineShaft图标，显示Properties对话框.2.在如图17.18所示的Shaft列表中，选择或清除Magnetic Shaft选项，以指定转轴是否由磁性材料制成。3.点击OK关闭Properties对话框Figure 17.18 转轴设计17.4 直流电机的求解17.4.1添加解决方案在对设计方案进行分析前，先进行几项选择设置：1. 在项目树下用右键点击Analysis图标，然后

40、右键菜单中点击Add Solution Setup，显示Solution Setup对话框.2. 在如图17.19的General列表中定义计算方案的数据。Figure 17.19 求解方案设置1) Operation Type：运行方式，选择电动机模式或发电机模式2) Load Type：从下拉列表中选择负载类型 (参考7.8.1电机负载类型)3) Rated Output Power：电动机转轴输出机械功率或发电机输出电功率4) Rated Voltage：额定电压。对于电动机，指输入的额定直流电压；对于发电机，指输出额定直流电压。5) Rated Speed：电机额定转速。6) Oper

41、ating Temperature：电机运行时的工作温度。工作温度会影响绕线的电阻，因此会影响电阻损耗。3. 在DC Machine项中设置激励数据，如图17.20所示：Figure 17.20 励磁方式1) Field Exciting Type： 励磁方式： a. 它励 b. 自励 2) Determined by Rated Speed： 是否由额定转速确定励磁电压。3) Exciting Voltage： 励磁电压。 4) Series Resistance： 串励电阻阻值。 4. 点击OK关闭对话框。17.4.2 求解 1. 点击RMxprtValidation Check，显示Va

42、lidation Check的消息框。 2. 如果设置有问题，可以通过窗口中的诊断消息解决。 3. 点击Close关闭Validation Check的消息框。4. 当设计被确认后，点击RMxprtAnalyze All。5. 分析过程会在过程Progress窗口中显示，分析信息会在Message Manager窗口中显示。 17.5 直流电机的设计输出 当RMxprt完成求解后，可采用下面的方法观察和分析设计结果。17.5.1 查看计算结果 点击RMxprtResultsSolution Data 显示Solutions对话框，其中包含4个列表。看完结果后，点击Close来关闭Solutio

43、n消息对话框。17.5.1.1解决方案数据在Solution Data表项的下拉菜单中，有11项不同的设计数据。 1. 换向绕组 每极匝数Number of Turns per Pole 12 导线宽度Wire Width 26.5 mm 导线高度Wire Thickness 7.1 mm 匝间绝缘Interturn Insulation 0.2 mm 半匝线圈长度Coil Half-Turn Length 544.626 mm 2. 材料消耗： 铜密度Copper Density 8900 电枢铁心密度Armature Core Steel Density 7750 定子磁极密度Stator

44、 Pole Steel Density 7690 定子机壳密度Stator Frame Steel Density 7690 换向极密度Commutating Pole Steel Density 7750 电枢绕组铜的重量Armature Copper Weight 83.947 kg 并励绕组铜的重量Shunt Copper Weight 121.684 kg 串励绕组铜的重量Series Copper Weight 0 kg 补偿绕组铜的重量Compensating Copper Weight 0 kg 换向绕组铜的重量Commutating Copper Weight 87.1521

45、kg 电枢铁心的重量Armature Core Steel Weight 311.321 kg 定子磁极的重量Stator Pole Steel Weight 273.19 kg 定子机壳的重量Stator Frame Steel Weight 586.421 kg 换向极的重量Commutating Pole Steel Weight 56.1024 kg 全部净重Total Net Weight 1519.82 kg 电枢铁心的消耗Armature Core Steel Consumption 544.382 kg 转子铁心的消耗Rotor Core Steel Consumption 3

46、94.675 kg 3. 空载数据： 气隙磁密Air-Gap Flux Density 1.21062 tesla 转子齿磁密Rotor-Teeth Flux Density 2.2695 tesla 转子轭磁密Rotor-Yoke Flux Density： 1.84213 tesla 定子磁极磁密Stator-Pole Flux Density 1.6846 tesla 定子轭磁密Stator-Yoke Flux Density 1.70676 tesla 气隙安匝数Air-Gap Ampere Turns 3253.26 转子齿部安匝数Rotor-Teeth Ampere Turns 5

47、861.5 转子轭部安匝数Rotor-Yoke Ampere Turns 1012.72 定子磁极安匝数Stator-Pole Ampere Turns 704.596 转子轭部安匝数Stator-Yoke Ampere Turns 1990.29 总安匝数Total Ampere Turns 12822.4 励磁电流Exciting Current 285.943 转子轭部修正系数Rotor-Yoke Correction Factor 0. 定子轭部修正系数Stator-Yoke Correction Factor 0. 饱和系数Saturation Factor 3.94139 漏磁系数

48、Leakage-Flux Factor 1.0872 4. 空载运行 电枢电流Armature Current 8.75664 A 电枢功率Armature Power 5078.85 W 输入功率Input Power 13657.2 W 空载转速No-Load Speed 1052.16 rpm 机械损耗Mechanical Loss 2244.62 W 铁损耗Core Loss 2790.06 W 励磁损耗Exciting Loss 8578.3 W 其它损耗Other Losses 44.1718 W 5. 其它运行数据 堵转转矩Locked-Rotor Torque NewtonMe

49、ter 堵转电流Locked-Rotor Current 32632.4 A 最大输出功率Maximum Output Power W 最大输出转速Speed with Max. Output 526.223 rpm 6. 额定运行数据 电枢电流Armature Current 902.781 A 电枢输入功率Armature Input Power W 输出功率Output Power W 效率Efficiency 93.9512 额定转速Rated Speed 1023.33 rpm 额定转矩Rated Torque 4665.79 NewtonMeter 电枢绕组铜损Armature C

50、opper Loss 8845.78 W 换向绕组铜损Commutating Copper Loss 5590.12 W 电刷压降损耗Brush Voltage Drop Loss 1805.56 W 机械损耗Mechanical Loss 2149.37 W 铁损耗Core Loss 2685.4 W 励磁铜损Exciting Copper Loss 8578.3 W 附加损耗Additional Loss 2536.86 W 总损耗Total Loss 32191.4 W 7. 额定热负载数据 热负载Armature Thermal Load 317.712 线负荷Specific Ele

51、ctric Loading 51425.2 A_per_meter 电枢绕组电流密度Armature Current Density 6.17814 换向绕组电流密度Commutating Current Density 4.82019 并励绕组电流密度Shunt Winding Current Density 5.05331 8.转子槽型尺寸： 槽型 6 hs0 0.5 mm hs1 5.65 mm hs2 36.15 mm bs1 13 mm bs2 8.6 mm 齿顶宽Top Tooth Width 17.7269 mm 齿底宽Bottom Tooth Width 12.4149 mm

52、9. 转子绕组： 每槽导体数Number of Conductors per Slot 6 导线宽度Wire Width 7.1 mm 导线高度Wire Thickness 2.65 mm 宽度方向并绕根数Strands in Width Direction 1 高度方向并绕根数Strands in Thickness Direction 2 漆膜厚度Wire Wrap 0 mm 定子槽满率Stator Slot Fill Factor 107.157 半匝线圈长度Coil Half-Turn Length 860.656 mm 10. 并励绕组： 每槽导体数Number of Conduct

53、ors per Slot 45 导线宽度Wire Width 35.5 mm 导线高度Wire Thickness 1.6 mm 匝间绝缘Interturn Insulation 0.2 mm 半匝线圈长度Coil Half-Turn Length 671.178 mm 11. 不饱和参数： 电枢绕组阻值Armature Winding Resistance 0. ohm 电枢绕组漏电感Armature Leakage Inductance 0. H 电枢绕组自感Armature Self Inductance 0. H 并励绕组阻值Shunt Winding Resistance 0. oh

54、m 并励绕组漏电感Shunt Leakage Inductance 0. H 并励绕组自感Shent Self Inductance 0. H 旋转电压系数Rotating Voltage Coefficient Gaf 0. H 换向绕组阻值Commutating Winding Resistance 0. ohm 换向绕组漏电感Commutating Leakage Inductance 0. H 互感Mutual Inductance Mak 0. H 17.5.1.2 参数 在Parameter列表中可以看到预定义的参数值。 12.5.1.3 设计单 在 Design Sheet表共有

55、13组相关数据（参考图2.46）； 直流电机设计 文件： Setup1.res 1. 主要性能数据 电机类型Machine Type： 电动机 额定输出功率Rated Output Power (kW)： 500 额定电压Rated Voltage (V)： 580 极数Number of Poles： 4 给定额定转速Given Rated Speed (rpm)： 1100 摩擦损耗Frictional Loss (W)： 0 风摩损耗Wind Loss (W)： 0 负载类型Type of Load： 固定负载 运行温度Operating Temperature (C)： 116 励磁类

56、型Field Exciting Type： 它励 励磁电压Exciting Voltage (V)： 30 是否由给定的额定转速决定Determined by Given Rated Speed： No 2. 转子数据转子外径Outer Diameter of Rotor (mm)： 419.1 转子内径Inner Diameter of Rotor (mm)： 130 转子槽数Number of Rotor Slots： 50 转子槽型Type of Rotor Slot： 6 转子槽尺寸Dimension of Rotor Slot hr0 (mm)： 0.5 hr1 (mm)： 5.65

57、 hr2 (mm)： 36.15 br1 (mm)： 13 br2 (mm)： 8.6 齿顶宽Top Tooth Width (mm)： 17.7269 齿底宽Bottom Tooth Width (mm)： 12.4149 斜槽宽度Skew Width (槽数)： 0 冲片扇形Lamination Sectors： 1 转子铁心长度Length of Rotor Core (mm)： 415 转子铁心叠片系数Stacking Factor of Rotor Core： 0.95 铁心材料Type of Steel： DW540-50 磁极压板厚度Press Board Thickness (

58、mm)： 0.01 磁极压板是否导磁Magnetic Press Board： No 转轴是否导磁Magnetic Shaft： No 通风孔形状 1通风口类型Vent Type： 轴向孔 每排孔数Number of Holes per Row： 12 内部孔直径Inner Hole Diameter (mm)： 20 外部孔直径Outer Hole Diameter (mm)： 20 内部孔位置Inner Hole Location (mm)： 170 外部孔位置Outer Hole Location (mm)： 220 带槽数Number of Banding Slots： 0 3. 电枢

59、绕组 电枢绕组类型Type of Armature Winding： 叠式 每槽虚槽数Number of Virtual Slots per Slot： 3 每槽导体数Number of Conductors per Slot： 6 复倍系数Multiplex Number： 1 节距Coil Pitch ： 37 并绕根数Number of Wires per Conductor： 宽度方向1 厚度方向 2 线宽Wire Width (mm)： 7.1 线高Wire Thickness (mm)： 2.65 漆膜厚度Wire Wrap Thickness (mm)： 0 并联支路数Numbe

60、r of Parallel Branches： 4 槽楔厚Wedge Thickness (mm)： 5.65 槽绝缘Slot Liner Thickness (mm)： 0.5 端部间隙End Clearance (mm)： 3 线圈伸出铁心直线部分长度 End Length Adjustment (mm)： 30 层间绝缘Layer Insulation (mm)： 0.5 底部绝缘Bottom Insulation (mm)： 0 导线绝缘厚度Coil Wrap (mm)： 0.1 端伸弯弧半径 Base-End Inner Radius (mm)： 12 鼻端内径 Top-End In