无刷直流电机实体设计..

无刷直流电机本体设计

摘要：无刷直流电机即不使用电刷进行换向，而采用电子方式进换向。由于其高转速、寿命长、机械损耗小等优点，具有更广的运用空间。通过此次设计，以了解无刷电机结构、性能；并进行其控制系统的简略介绍。 关键字：无刷直流电机 电刷 电子换向 控制系统 一、引言

本次主要是针对微型电机本体进行设计，了解无刷电机与有刷电机结构差异。针对其具体指标要求，进行电机本体计算，了解电机设计中一些具体细节及难点，如紧圈、极弧系数、空载负载工作点等，从而完成对电机本体设计。

二、电机主要指标

额定电压：P N =20W 额定转速：n N =1500r/min 额定电压：24U N =V 效率：η=70% 极对数：p=1

三、电机实体计算

本电机短期运行

=⨯+=N P P ，

，

η

η3211W 86.22200.730.721=⨯⨯⨯+ 取线负荷

A S =50A/cm

预取计算极弧系数

0.75~0.6=α

此处取0.7 预取长径

1.5~0.6=λ

此处取1 预取气隙磁密

B δ=0.5T

1、定子结构计算：

电枢内径

D 'n

=cm n B A P N S 74.11500

0.55010.722.86

1.610101.633

13=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=*****⨯δλα

取电枢内径

D n =1.7cm

电枢外径

D w =3.3cm

极对数

p=1

电枢铁芯长

L= D n λ•=1.7cm

极距

πτ=D n /2p=2.67cm

定子齿数Z=12 齿距

t 1=n D π/12=0.445cm

定子槽型：开口梯形槽

槽口宽

01b =0.1 cm

槽口深

01h =0.1cm

槽肩宽

1x b =0.2cm

槽肩深

1x h =0.05 cm

槽底宽

1d b =0.4cm

槽身深

1s h =0.3cm

槽面积

10111112

2x x s x d s h b

b h b b S ⨯++⨯+=

=0.0975cm 2 电枢轭高

h j =0.35cm

齿高

h=01h +1x h +1s h =0.45cm

平均齿宽

R 1=D n /2+h 01+h 1x +h 1s =1.3cm

10122/x n h h D R ++==1cm

)]2arcsin(sin[21

111R b

Z R b d t -=π=1.53cm

)]2arcsin(sin[22

1

22R b Z

R b x t -=π

=1.55cm

3

1

21t t t t b b b b -+

==1.54cm 单边气隙取

δ=0.02cm

气隙系数

2

01

011011)5()5(b b t b t K -++=

δδδ=0.9

电枢铁芯沿轭部磁路长

j L =(1-/2α)P

h j 2D n π

•

-•）（=1.38cm

电枢冲片选材 DW330-0.35 电枢冲片叠片系数

K Fe =0.95

电枢冲片密度

317.60cm g ⋅=ρ

电枢冲片比损耗

S P (10/50)=2.50W/Kg

2、转子结构计算： 磁钢外径

cm D n m 66.12D 1=-=δ

磁钢厚度 cm H m 0.1= 磁钢内径

m m m H D D 212-==1.46cm

紧圈外径

cm D 66.1=φ

转子轭高

h cm i 1.0=

转子轭外径

cm D m i 46.1D 21==

转子轭内径

cm i 26.1D 2=

转子磁轭沿磁路方向长度

磁钢磁化方向截面积

21

32.14cm p

D L S m m =•••=

τα

磁钢材料XGS165/80

最大剩磁积范围（max BH ）150~180kJ/3

m 顽磁（剩磁）

0.9Br =T

矫顽力m kA m kA H m kA c c /700H ;/800;/640H 2c1===其中 材料密度

32/2.8cm g =ρ

取漏磁系数

1.2=σ

顽磁温度系数

05.0-=Br α

气隙磁通

cm

p

D h m i i i 21.1)2/1(4D L 2i1=-++

=απ）

（

δδδταφ 3.18B L B =•••=

电枢轭部磁感应强度

δ

δ

φB L

K h B Fe j j 8.22==

电枢齿部磁感应强度

δδ

τB K b B Fe

t t 28.1B ==

转子轭部磁感应强度

δδσ

φB L

h B i i 22.112=•=

气隙磁势

δδδδδ0.029B B K 1.6F =••=

电枢轭部磁势

j j j L H •=F

电枢齿部磁势

h H F t t •=2

转子轭部磁势

i i i L H F •=

总磁势

j i t F F F F F +++=δ

总磁通

δφσφ•=

将B-H 曲线转换至-φF 曲线：

m S B •=φ

F=2•i h H

由于所选磁钢材料为硬磁材料所以去磁曲线为一条直线，过点（1.4,0）、（0，-4

101.19⨯）。