永磁直流電機電磁設計算例

1、永永磁磁直直流流電電機機電電磁磁計計算算程程序序和和算算例例: :手工輸入公式計算，不可改關鍵判定，提示說明數據引用序序號號 名名稱稱符符號號或或算算式式一一額額定定數數據據1 額定功率PN2 額定電壓UN額定轉速n N額定電流IN額定轉矩TN=9.549*PN/nN起動轉矩倍數TstN二二主主要要尺尺寸寸及及永永磁磁體體尺尺寸寸選選擇擇額定效率N =PN/(UN*IN*COS)*100計算功率P=(1+2/100)/(3N/100)*PN感應電勢Ea=(1+(2N/100)/3)*UN極對數p永磁材料類型預計永磁體工作溫度t永磁體剩磁密度Bt20 工作時永磁體剩磁密度Br =(1-(t-20

2、)*Br/100)*(1-IL/100)*Bt20剩磁溫度系數Br剩磁溫度不可逆損失率IL永磁體計算矯頑力Hc20工作時永磁體計算矯頑力Hc=(1-(t-20)*Br/100)*(1-IL/100)*Hc20永磁體相對回復磁導率r=Br/(0*Hc)/1000真空磁導率0=4*PI*10-7工作溫度下退磁曲線的拐點bk電樞鐵心材料鐵芯疊加系數KFe電負荷預估值A氣隙磁密預估值B=(0.60-0.85)Br =0.8Br計算極弧系數i=0.6-0.75長徑比預估值=0.6-1.5電樞直徑Da=(6.1*P*104/*A*B*nN*)1/3電樞直徑圓整電樞長度La=Da電樞長度圓整極距=PI*Da

3、/(2p)氣隙長度永磁體結構型式極弧系數P, P=I磁瓦圓心角P, P=P*180永磁體厚度hM永磁體軸向長度LM, LM=LaLM, LM=(1.1-1.2)La電樞計算長度Lef,Lef=La+2Lef,Lef=La+La(hM+)La=(0.45-0.5)(LM-La)/(hM+)永磁體內徑Dmi=Da+2永磁體外徑Dmo=Dmi+2hM電樞圓周速度Va=pi*Da*nN/6000機座材料-機座長度Lj=(2.0-3.0)La, 取Lj=2.8La機座厚度hj=*i*Lef*B/(2*Lj*Bj)機座厚度圓整計算機座軛磁密Bj, Bj=(1.5-1.8)T漏磁系數, =(1.11.3)機

4、座外徑Dj=Dmo+2hj三三電電樞樞沖沖片片及及電電樞樞繞繞組組計計算算繞組型式繞組并聯支路對數a, a=p槽數Q槽距t2=pi*Da/Q預計滿載氣隙磁通=*Lef*B*10-4預計導體總數N=60*a*Ea/(p*nN)每槽導體數NS=N/Q每槽元件數u每元件匝數WS=NS/(2*u)每元件匝數圓整為Ws實際每槽導體數Ns=2*u*Ws實際導體總數N=Q*Ns換向片數K=u*Q實際電負荷A=N*IN/(2*pi*a*Da)支路電流Ia=IN/(2*a)預計電樞電流密度j2=5-13預計導線截面積ACua=Ia/j2并繞根數Nt計算導線裸線線徑d0=(4ACua/PI)1/2導線裸線線徑d0

5、導線絕緣后線徑d實際導線截面積ACUa=PI*Nt*d02/4實際電樞電流密度j2=Ia/ACUa實際熱負荷=AJ2槽形選擇槽口寬度b02槽口高度h02槽下度半徑r22槽上部倒角半徑r23槽上部高度h2, h2=r23槽上部寬度d1槽中部高度h22槽下部寬度d2槽下部倒角圓心距d3槽高ht2齒寬bt2, 近似取平行齒槽凈面積As=PI*(r222+r232)/2+h22(d1+2r22)+r23*d3-Ci(PI*r22+2*h22+d1)槽絕緣厚度Ci槽滿率Sf=Nt*Ns*d2/As線圓平均半匝長度Lav=La+Ke*Da, Ke=(1.35,p=1)電樞繞組電阻Ra=*N*Lav/(4*

6、Acua*a2)Ra20(a20=0.1785*10-3.mm2/cm)Ra75(a75=0.217*10-3.mm3/cm)轉子沖片內徑Di2, Di2=(0.15-0.25)Da轉子沖片內徑圓整電樞軛高hJ2=(Da-2*ht2-Di2)/2電樞軛有效高hj21=hj2+Di2/8四四磁磁路路計計算算氣隙系數K, K=(1.01-1.1)氣隙磁通密度B=*104/(*Lef)每對極氣隙磁位差F=1.6*K*B*104電樞齒磁通密度Bt2=t2*Lef*B/(bt2*La*Kfe)電樞齒磁場強度Ht2 (查磁化曲線圖表)電樞齒磁位差Ft2=2*ht2*Ht2電樞軛磁通密度Bj2=*104/(

7、hj21*La*Kfe)電樞軛磁場強度Hj2 (查磁化曲線圖表)電樞軛磁位差Fj2=Lj2*Hj2電樞軛部磁路平均計算長度Lj2=PI*(Dj2+hj2)/2p定子軛磁通密度Bj=*104/(2*hj*Lj)定子軛磁場強度Hj1, Hj1(查磁化曲線圖表)定子軛磁位差Fj1=Lj1*Hj1定子軛部磁路平均計算長度Lj1=PI*(Dj-hj)/2p外磁路總磁位差F=F+Ft2+Fj2+Fj1五五負負載載工工作作點點計計算算氣隙主磁導=/F磁導基值-主磁導標么值-外磁路總磁導-直軸電樞去磁磁動勢-永磁體負載工作點-實際氣隙磁通六六換換向向計計算算電刷尺寸, 電刷長Lb電刷尺寸, 電刷寬bb電刷尺寸

8、, 電刷對數pb電刷面積Ab=Lb*bb每桿電刷數Nb電刷電流密度Jb=IN/(Nb*pb*Lb*bb)換向器長度Lk一對電刷接觸壓降Ub換向器直徑DK, DK=(0.5-0.9)Da換向器圓周速度Vk=PI*DK*nN/6000換向器片距Tk=PI*DK/K換向元件電抗電動勢-換向元件交軸電樞反應電動勢-換向元件中合成電動勢-換向區(qū)寬度-換向區(qū)寬度檢查-七七最最大大去去磁磁校校核核不同工況時的最大瞬時電流 突然起動時Imax=(UN-Ub)/Ra20 瞬間堵轉時Imax=(UN-Ub)/Ra75 突然停轉時Imax=(Ea-Ub)/Ra75 突然反轉時Imax=(UN+Ea-Ub)/Ra75

9、直軸電樞磁動勢-交軸電樞磁動勢-換向元件電樞磁動勢-電樞總去磁磁動勢-電大去磁時永磁體工作點-可逆退磁校核八八工工作作特特性性電樞繞組銅耗Pcua=IN2*Ra75電刷接觸電阻損耗pb=IN*Ub電樞鐵損耗PFe=k*p10/50(f/50)1.3*(mt2*Bt22+mj2*Bj22)k=2-3鐵損系數p10/50, 查鐵損手則f=p*nN/60電樞齒質量mt2=7.84*Kfe*La*(PI/4*(Da2-(Da-2*ht2)2)-Q*As)*10-3電樞軛質量mj2=7.84*Kfe*La*PI/4*(Da-2*ht2)2-Dt22)*10-3電刷對換向器的磨擦損耗pKbm=2*pb*A

10、b*pS*Vk電刷單位面積壓力Ps=2-6N/cm2(或=200-600g/cm2)電刷摩擦系數, =0.2-0.3軸承磨擦和電樞對空氣磨擦損耗pBf+pWf0.04PN總機械損耗ptW=pKbm+pBf+pWf總損耗P=Pcua+Pb+Pfe+PtW輸入功率P1=PN+P效率=PN/P1*100電流校核IN=P1/UN實際感應電動勢Ea=UN-Ub-IN*Ra75滿載實際轉速n=60*Ea/p*N起動電流Ist=(UN-Ub)/Ra20起動電流倍數Ist/IN起動轉矩Tst=p*N*Ist/(2*PI*a)起動轉矩倍數Tst/TN單單位位算算例例W75.00V230.00rpm3,900.0

11、0A0.58N.m0.1628321224.5%66.14339889W87.79666667V178.086545 1鐵氧體40T0.395T0.3792%K-10.2%0KA/M290KA/M278.41.0839000431.25664E-060.15DR510-500.97A/cm70T0.30336 0.7 0.630.629770992永永磁磁直直流流電電機機電電磁磁計計算算程程序序和和算算例例: :cm5.264543122 cm5.24 OK cm3.3012cm3.3 OK cm8.230972752 cm0.08瓦片形0.72()129.60.85cm3.3 釹鐵硼cm3.

12、96 鐵氧體cm3.46 釹鐵硼cm3.6168 鐵氧體0.340645161cm5.4cm7.1m/s10.70026458mm9.242.803030303cm0.259340811 cm0.25 OKT1.61.2137.6 單疊116cm1.028871594Wb0.0006321674333.968375270.87302341135.4365117 135135422.573964527043201676.102791110.29A/mm70.04142857110.229670406mm0.23 OKmm0.25 漆膜厚度0.01mmmm0.0415475636.97995213

13、6531.1938393半梨形槽cm0.27cm0.115cm0.2cm0.1cm0.1cm0.6950.694441291cm0.7230.723cm0.4cm0.495cm1.138cm0.249441291cm0.46018799cm0.023%36.66979661cm10.3741148.13518732 58.51728654mm0.786 mm0.8 OKmm1.082mm1.182 1.089T0.269372444 A375.4836378 T1.255407786 A/cm65A147.94 T0.835408457A/cm21 A62.08101243 cm2.956238687T1.659781192 A/cm36A415.6327081 cm11.5453531001.1373586.31449E-070.000630.000632167cm0.6cm0.53 1cm0.3181A/cm21.823899371cm1.4V2.5cm3.2 m/s6.5345127190.628318531 4.7262722493.8877400763.000592737289.82188319.685215191