稀土永磁无刷直流电动机的设计实例

稀土永磁无刷直流电动机的设计实例第1页，共18页，2023年，2月20日，星期六1、主要技术指标

额定功率

75kW

额定电压 320V

额定转速 6000r/min

工作方式长期

第2页，共18页，2023年，2月20日，星期六2、主要参数确定预取效率 η´ 0.63计算功率 89.68kW预取线负载 ＡS100A/cm预取气隙磁感应强度 B´δ 5000Gs预取计算极弧系数 ai

0.91长径比 λ 1.13电枢内径 1.54cm

取电枢内径Di11.5cm

第3页，共18页，2023年，2月20日，星期六2、主要参数确定取极对数 p 2取电枢铁芯长 L=λ´Di1

1.7cm极距 τ=πDi1/2p 1.18cm取永磁体轴向长 Lm

1.7

cm第4页，共18页，2023年，2月20日，星期六3、定子结构

齿数 Z12齿距 t=d/z 0.39cm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

0.12cm槽口高 h01

0.05cm槽肩高 hX1

0.01cm槽深 hS1

0.44

cm电枢轭高 hj1

0.19cm平均齿宽 bt 0.14cm

第5页，共18页，2023年，2月20日，星期六3、定子结构

齿高 ht

0.5cm气隙系数 1.1

槽面积 SS

0.17cm2电枢铁芯沿轭部磁路长 1.34cm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 ρ 7.65g·cm电枢冲片比损耗 P(10/50) 1.23W/Kg第6页，共18页，2023年，2月20日，星期六4、转子结构

瓦片磁钢径向冲磁磁钢外径 Dm=Di1-2δ 1.39cm磁钢厚度 Hm

0.2cm磁钢内径

Dmi

0.99cm磁钢磁化方向截面积 1.446cm2

第7页，共18页，2023年，2月20日，星期六4、转子结构

磁钢材料参数磁钢材料 NNF27SH

剩磁感应强度 Br

10700Gs矫顽力 Hc

9400A材料密度 ρ 8.1g/cm3Ｂr对应的磁通 Φr=Br·Sm 14535MaHc对应的磁势 Fmc=2Hcх0.8Hm

2333A转子磁轭材料 10#钢转子磁轭磁路计算长度Lj2

0.59cm转子轭高 bj2

0.29cm

第8页，共18页，2023年，2月20日，星期六5、磁路计算取漏磁系数 σ 1.2气隙磁通 Φ=Bδ·

ai·τ·Lm电枢齿磁感应强度 电枢轭磁感应强度 转子轭磁感应强度 第9页，共18页，2023年，2月20日，星期六5、磁路计算气隙磁势 Fδ=1.6δ·Kδ·Bδ电枢齿磁势 Ft=2Ht·ht电枢轭磁势 Fj1=Hj1·Lj1转子轭磁势 Fj2=Hj2·Lj2总磁势 ΣF=Fδ+

Ft+Fj2+Fj1总磁通 Φm=σ·Φδ

第10页，共18页，2023年，2月20日，星期六5、磁路计算空载工作点： 空载气隙磁密 Bδ

5115Gs空载气隙磁通 Φδ

9321Ma空载电枢齿磁感应强度 Bt

15046Gs空载电枢轭磁感应强度 Bj1

14997Gs空载转子轭磁感应强度 Bj2

11152Gs第11页，共18页，2023年，2月20日，星期六6、电路计算

三相六状态 绕组系数 1预取空载转速n´ 11000r/min每相绕组串联匝数 87电枢总导体数 N=2m 522每槽导体数 NS

’=N/Z 44选取每槽导体数 NS 44实际空载转速 10856r/min绕组端部长 2.05cm绕组每匝平均长 Lav=2(L+bl') 7.5cm第12页，共18页，2023年，2月20日，星期六6、电路计算预估槽满率 KS' 0.5选取导线QYZ Φ 0.4mm导线最大外径 dmax 0.46mm温度范围 -60℃~155℃绝缘等级 F槽满率 KS=NS·ddmax2/SS0.4每相电枢绕组电阻 0.91Ω导线截面积 0.1257设工作温度为75℃ 1.111第13页，共18页，2023年，2月20日，星期六7、电枢反应计算起动电流 ISt=(U-2ΔU)/2R20

11.61A起动时直轴电枢反应最大值 437A额定工作时的反电势 2343V额定工作时的电枢电流 Ia=(U-E-2ΔU)/2Ra75

1.07A额定工作时的最大直轴去磁电势 Fwdm=30.5·Iawφ/2 40A第14页，共18页，2023年，2月20日，星期六7、电枢反应计算负载工作点：负载时气隙磁通 Φδ

9190Ma负载时气隙磁感应强度 Bδ

5042Gs负载时定子齿磁感应强度 Bt

14834Gs负载时定子轭磁感应强度 Bj

14785Gs额定工作时电磁转矩 0.02649Nm起动电磁转矩 0.243N·m第15页，共18页，2023年，2月20日，星期六8、性能计算

转速n 9997r/min取工艺系数Ｋa 3.5电枢铁耗 3.74W电枢铜耗 PCu=2Ia2Ra75

2.53W第16页，共18页，2023年，2月20日，星期六8、性能计算轴承摩擦损耗 Pmpn=3GP·nN×10-3 0.52WGP—转子重风损 Pmpb=2D23·nN3L 0.11*105W机械损耗和铁损 P’=PFe+Pmpn+Pmpb

开关管损耗 PΔ=2IaΔU 1.28W第17页，共18页，2023年，2月20日，星期六8、性能计算总损耗 ΣP=Pcn+BP´+PΔ

9.49W