永磁无刷直流电机设计案例剖析

zzaq2004

永磁无刷直流电机设计案例剖析
初学电机设计的朋友都有同感，就是能找到一个详细设计示例学习一下，那是再好不过啦，本人找了好多资料，发现李钟明、刘卫国编的《稀土永磁电机》中的无刷直流电机设计示例（书中第164页）较好，朋友们若能对照学习，搞懂每一步，基本上就可以明白设计程序。但是经本人验算，发现里面有多处错误与不明白之处，为抛砖引玉，现举出几处，与朋友们共同分析：

1、第2步第（2）小问，计算功率结果有误；
2、第4步第（6）小问，永磁体磁化方向截面积计算有误，公式不对；
3、第4步第（11）小问，无计算公式，不明白如何算；
4、第4步第（12）小问，无计算公式，不明白如何算；
5、第5步第（12）小问，空载特性曲线表，不明白定子冲片查的是什么频率下的磁化曲线；

以上为本人举出的几个例子，请明白的朋友作答；
同时举出自己发现的错误点，让大家共同讨论，学习，从而将该设计示例完善。

accnet

照书上的样子干，几乎都会遇到书里错误百出的问题。只能说作者不想告诉你真话

llp008008

很稱贊樓主﹐老毛說過﹐世上事怕就怕認真二字﹐有了這樣的精神﹐是論壇之幸。關注此事的探討﹗

y1949b

可以把这个算例发上来 大家一起分析一下

zzaq2004

响应版主y1949b的建议, 现将算例发上.

因不会发截图, 所以打包后以附件发出.

附件:

qiuzhizhe

我来把图贴出！大家分析看看。

PLMOTOR

还是找另外的算例来看看吧,这个算例简直就是糊弄人

luowenhai

普通磁路法计算的算例仅仅有些参考价值！误差不是一般的大

lunmoumotor

误差不是一般的大

zzaq2004

个人以为：
1、第3步第（7）小问，电枢轭沿磁路计算长度：
   Li1=π×（D1—Hj1）/4P=2.064

2、第4步第（6）小问，永磁体磁化方向截面积：
Sm=αm•πDm Lm/2P=4.433

3、本示例转子结构为瓦片形磁极径向充磁，转子用10#钢，因较细故转轴、磁轭为一整体。
    这种结构极连轭的长度和宽度如何算，本人查了许多资料，都没找到，请知道的朋友跟帖告知。

yk7051050

我也来学习一下

weiniuzhu

好东西顶了

pull

我也算过n多书上的案例，n多错误的，郁闷啊

hardbaby

现在的很多文章都是秉承着天下文章一大抄的经典来出版的。 这些算例很多作者都没有做过验证。直接抄上来。

ljn000

我也来学习一下， 以后 看书还得 认真 一点啊

linyan116

书上给出的算例，不要太认真
有很多的计算公式还要根据自己的情况相应的修改或者添加系数

tuo339

我也来学习一下。

辟尘

教材之间相互抄袭的现象很多，有时候借的两本书中的其中一本就没有必要看了。

南牛

南牛无刷直流电机设计软件V1.0版
     [稀土永磁电机P164]电磁设计计算单2009-11-25
一、电机额定数据
   电机型号：稀土永磁电机P164   电源内阻：0.   绝缘等级：B级绝缘
   额定电压(V)：48.   额定指标：输入电流A1.
   工作温度：75.   极限温度：120.   最大去磁工况：突然起动
   输出减速比1：1   传动效率% 100   输出功率W：0.
二、定子数据[输入单位:毫米(mm)]
   定子外径：29.5   定子内径：14   定子槽数：6.   定子叠厚L1=28
   定子槽形：平底槽
   hs0=.5   hs1=.5   hs2=3.5
   b01=2   bs1=5.2   bs2=9.65
   计算：
   齿宽：0.2654厘米(cm)   齿长：0.4厘米(cm)
   轭高：0.325厘米(cm)   轭长：2.0617厘米(cm)   有效槽面积：25.1平方毫米(mm^2)
   槽距：0.733厘米(cm)   最外圆齿宽：0.533厘米(cm)
三、转子(磁钢磁座)数据[输入单位:毫米(mm)]
   电机极数p=2   转子外径：12.6
   磁钢安装方式：表面式   磁钢形状：同心瓦形
   分布方式：显极   充磁方向：径向充磁
   磁钢厚度 Hm =2   极弧角度 Wm =144   极弧系数 Ag =.8
   削角高度Hm1 =0   内径偏心距e =0   磁钢长度 Lm =28
   机座外径Dj2：8.6   转子内径Di2：1   机座长度Lj2：83
   计算：
   转子轭高hc1：0.38厘米(cm)   轭长：4.0369厘米(cm)
   磁钢计算截面积：4.3109平方厘米(cm^2)   磁钢磁化方向计算厚度：0.4厘米(cm)
四、其它及控制器与损耗
   铁芯自动对称分布   斜槽宽度(mm)SK=0
   波形：正弦波   漏磁系数修正：1   辅助极磁通量(麦克斯韦,Mx)：0
   驱动电路类型Y形三相六状态(桥式)   (2相导通)
   触发脉宽0(度)   触发超前角0(度)   控制器工作系数0
   限制最大电流20(A)   每个管压降Vbk：0. (V)
   转子铁损系数2.   风叶外径 Dfw=12.   空载转速r/min12000.   额定风摩耗(W)8.36
五、材料数据
   永磁材料性能文件名：西工大-稀土永磁电机.PMD
   剩磁密度 Br20=1.1   最大磁能积BHm=217.
   温度系数 aBr=-0.05   温度系数 aHc=-0.05   不可逆损失率IL0.
   计算：
   去磁曲线直线化的计算矫顽力Hc20=789.0909
   磁钢工作温度下磁性能 Br=1.0698   Hc=767.3909
   极端温度下磁钢磁性能 Br=1.045   Hc=749.6364
   机座磁化曲线文件名：10号低碳钢.B_H   价格(元/kg)：38.   密度(g/cm^3)：7.8
   铁芯叠压系数kfe=0.95   铁芯密度(g/cm)7.8   铁芯价格(元/kg)4.5
   定子片磁化曲线DR510-50.B_H   损耗曲线DR510-50.Pfe
   绕组导体:铜漆包圆线
   电阻率(10Ω*Km) 2.17   价格(元/kg) 38.   密度(g/cm) 8.9
   槽锲厚度(mm) 1.   槽纸厚度(mm) 0.25
六、绕组数据
   相数 3   线圈节距(槽) 3
   用户输入:分布系数=0.   谐波磁导∑S=0.   节距互感系数KB=0.
   绕组类型：双层叠式   端部长度系数 1.   并联支路数 1
   并绕根数 1   线径(mm)  0.29   每槽匝数 82.
   计算：
   导线外径(mm)  0.34   槽满率(%)37.75
   绕组系数kdp1=1.   谐波磁导∑S=1.096623   节距互感系数KB=2.
   每相电感(mH)：3.5692   每相工作电阻：4.1694   20℃电阻：3.4296
七、重量与成本
   定子毛重(g)190.1   定子净重(g)72.4   铁芯废料(g)117.6
   绕组重(g)  22.4   磁钢重(g)  11.   转子磁座重(g)  37.1
   绕组成本(元)：0.85   铁芯成本(元)：7.22   机座成本(元)：1.41
   磁钢成本(元)：1.32   总成本(元)：10.81
八、磁路计算
   计算气隙宽度：0.07厘米(cm)   气隙系数：1.1253
   铁芯计算长度：2.94厘米(cm)   漏磁系数：1.112   计算极弧系数：0.7779
   磁钢工作点 总磁通(Mx)：28539.2   气隙磁通(Mx)：25664.6   磁动势(A)：941.5
   磁密(Gs) 气隙5669.9   定子齿17306.4   定子轭14843.6   机座齿0.   机座轭4524.3
   磁动势(A)气隙714.6   定子齿133.4   定子轭91.7   机座齿0.   机座轭1.8
   最大去磁状态电流：13.9957   最大线负荷869.8   总磁动势：993.9
   转矩常数(Nm/A)：0.03480809   转动惯量(kg·cm^2)：0.0096   机电时间常数(ms)：0.3287
   磁钢工作图
        
九、额定性能计算
   基本性能
   电压U(V)=48.   电流I1(A)=1.   输入功率P1(W)=48.
   输出功率P2(W)=26.8115   输出扭矩T(Nm)=0.0217   转速N(r/min)=11815.85   效率η(%)=55.8572
   减速计算
   输出功率(W)=26.8115   输出扭矩(Nm)=0.0217   转速(r/min)=11815.85   效率η(%)=55.8572
   损耗计算
   铜耗(W) 8.3387   铁损耗(W) 4.6211   开关损耗(W) 0.
   机械风摩耗(W) 8.2288   总损耗(W) 21.1885
   发热计算[温升受工作条件影响很大,估算仅供类比参考]
   电流密度(A/mm^2) 15.1396   热负荷 1254.491   温升估算(K) 135.9281
十、工作特性曲线计算
   U(V)    I1(A)     P1(W)   T(Nm)    r/min     P2(W)   η(%)      热负荷  电密   温升(估)
   48.00   00.4605   022.1   00.0033   13996.3   004.8   21.85   266.0   6.97   86.9
   48.00   00.6908   033.2   00.0109   13032.9   014.9   44.79   598.6   10.46   102.3
   48.00   00.9210   044.2   00.0188   12118.7   023.9   54.11   1064.1   13.94   125.9
   48.00   01.1513   055.3   00.0272   11250.6   032.0   57.98   1662.7   17.43   157.8
   48.00   01.3815   066.3   00.0359   10425.1   039.2   59.13   2394.3   20.92   198.0
   48.00   01.6118   077.4   00.0450   9640.0   045.4   58.74   3258.9   24.40   246.4
   48.00   01.8420   088.4   00.0545   8890.9   050.7   57.39   4256.5   27.89   303.1
   48.00   02.0723   099.5   00.0644   8176.1   055.1   55.40   5387.1   31.37   367.9
   48.00   02.3025   110.5   00.0746   7494.3   058.5   52.96   6650.8   34.86   440.9
   48.00   02.5328   121.6   00.0852   6841.3   061.0   50.21   8047.4   38.35   522.1
   48.00   02.7630   132.6   00.0962   6216.3   062.6   47.22   9577.1   41.83   611.5
   48.00   02.9933   143.7   00.1076   5617.6   063.3   44.05   11239.8   45.32   708.9
   48.00   03.2235   154.7   00.1193   5044.5   063.0   40.74   13035.5   48.80   814.6
   48.00   03.4538   165.8   00.1315   4493.3   061.9   37.32   14964.3   52.29   928.3
   48.00   03.6840   176.8   00.1440   3963.9   059.8   33.81   17026.0   55.77   1053.2
   48.00   03.9143   187.9   00.1569   3455.2   056.8   30.22   19220.8   59.26   1183.1
   48.00   04.1445   198.9   00.1702   2965.8   052.9   26.58   21548.5   62.75   1321.2
   48.00   04.3748   210.0   00.1839   2495.3   048.0   22.88   24009.3   66.23   1467.4
   48.00   04.6050   221.0   00.1980   2041.2   042.3   19.14   26603.1   69.72   1621.7
   48.00   04.8353   232.1   00.2124   1603.5   035.7   15.37   29330.0   73.20   1787.1
   48.00   05.0655   243.1   00.2273   1181.3   028.1   11.57   32189.8   76.69   1957.6
   48.00   05.2958   254.2   00.2426   0773.9   019.7   07.74   35182.7   80.18   2136.2
   48.00   05.5260   265.2   00.2583   0380.5   010.3   03.88   38308.5   83.66   2322.9

vMars0324

这个算出来的也只是方案，实际中要要仿真实验，才能出样机，再做实验吧