1、永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)8-10直流無刷電機(jī)的設(shè)計(jì)8-10-1直流無刷電機(jī)的概述永磁直流無刷電機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，如干擾?。娐凡糠钟幸欢ǖ碾姶鸥蓴_的），運(yùn)行壽命長，調(diào)速性能好，控制方法多，輸出力矩大，過載能力強(qiáng)，調(diào)速范圍寬，起動響應(yīng)快，運(yùn)行平穩(wěn)，效率高等。永磁無刷直流電機(jī)有許多交流異步電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)不具備的優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于辦公機(jī)械，電腦，音響，通風(fēng)行業(yè)，自動控制，儀器儀表，汽車，國防工業(yè)等等領(lǐng)域，特別一提的是，在電腦中，光驅(qū)動器，硬盤，DVD等大量用了非常精密的形式不一的永磁無刷直流電機(jī)，永磁直流無刷電機(jī)已經(jīng)在時刻影響著人們的生活。隨著控制器的小型化，模塊化

2、，以前做得較大的控制器現(xiàn)在可以做得更小，有的可以和電機(jī)做在一起，使永磁無刷電機(jī)使用起來那么方便，那么的得心應(yīng)手。許多永磁直流電機(jī)日益被永磁無刷直流電機(jī)所替代。在電機(jī)界，研究，開發(fā)永磁直流無刷電機(jī)是一種新的趨勢。這方面的論著也比以往多起來了。無刷電機(jī)的種類很多，內(nèi)容也多。在“典型電機(jī)設(shè)計(jì)”的一章內(nèi)的這一節(jié)“直流無刷電機(jī)的設(shè)計(jì)”中僅闡述了用永磁直流電機(jī)的設(shè)計(jì)思路在無刷電機(jī)設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用，不少無刷電機(jī)的內(nèi)容因?yàn)槠邢?，沒有涉及，請讀者參看相關(guān)無刷電機(jī)的書籍。8-10-2永磁直流無刷電機(jī)機(jī)械特性的關(guān)系分析和計(jì)算永磁無刷直流電機(jī)和永磁直流電機(jī)有些區(qū)別，電機(jī)的定子和交流異步電機(jī)的定子相差不多，轉(zhuǎn)子又和直

3、流電機(jī)的定子原理差異不大，供電又類似交流電機(jī)供電，供電方式也各式各樣。因此作者還沒有看見過介紹整個無刷電機(jī)的機(jī)械特性曲線計(jì)算公式的書籍，求取電機(jī)的空載點(diǎn)和負(fù)載點(diǎn)的計(jì)算公式非常復(fù)雜，但是電機(jī)千變?nèi)f化也不會偏離電機(jī)電磁關(guān)系的主要原理。是否可以從復(fù)雜的直流無刷電機(jī)的機(jī)械特性找出其規(guī)律，能夠抓住這種電機(jī)的內(nèi)在聯(lián)系，從而提高我們對無刷電機(jī)的本質(zhì)的認(rèn)識。所以作者從新的角度出發(fā)來看無刷電機(jī)的機(jī)械特性的內(nèi)在關(guān)系。我們可以看到，從上面介紹的各種無刷電機(jī)測量，其計(jì)算電機(jī)的輸入功率都是視換向電路和電機(jī)聯(lián)在一起作為一個系統(tǒng)來考慮電機(jī)的效率的。而且換向系統(tǒng)僅起電子換向作用，在這種情況下，無刷電機(jī)就是把機(jī)械換向器成了電子

4、換向器罷了。從另外的角度看，電機(jī)的性能和相關(guān)特性常數(shù)與永磁電機(jī)的非常相象，是否可以認(rèn)為直流永磁無刷電機(jī)和直流永磁電機(jī)的機(jī)械特性曲線內(nèi)部的關(guān)系是否相同呢？是否可以把永磁直流電機(jī)的機(jī)械特性計(jì)算公式用于永磁直流無刷電機(jī)呢？如果可行的話，將對我們設(shè)計(jì)、計(jì)算永磁無刷電機(jī)帶來了極大的方便。我們可以以90無刷電機(jī)的最大效率點(diǎn)數(shù)據(jù)，用第8章的的計(jì)算機(jī)械特性的方法和公式來推算出該出90無刷電機(jī)永磁無刷直流電機(jī)的整個機(jī)械特性，并作對比。表8-10-1某90永磁直流無刷電機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)U(V)I(A)T(N.m)n(r/min)Po(W)Pi(W)n(%)KE=8.3V/Krpm241.5028920.0036.000

5、.00KT(N.m/A)243.80.2277458.0991.2063.700.0870245.20.3271685.32124.8068.360.08182480.52600136.13192.0070.900.0777249.60.632544167.82230.4072.840.07772411.80.82464206.41283.2072.880.07772414.412393250.58345.6072.500.077524171.22311290.39408.0071.170.0774表8-10-1內(nèi)粗體黑字并有下劃線的點(diǎn)，作為電機(jī)的最大效率點(diǎn)，該點(diǎn)僅是最大效率點(diǎn)附近，設(shè)為最大效

6、率點(diǎn)，這樣計(jì)算有些誤差，另外我把Nm化為gfcm用的是10.19關(guān)系，計(jì)算還要受一點(diǎn)影響的。最大效率為0.7288最大效率點(diǎn)轉(zhuǎn)矩：0.8Nm=8152gfcm最大效率點(diǎn)轉(zhuǎn)速:2464rpm最大功率點(diǎn)電流：11.8A計(jì)算整個機(jī)械特性曲線:電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速：24640.728824640.853724640.728824640.8537=2886.26rpm永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速n0：n=n(2,)=2464(20.8537)=2824rpm0,電機(jī)的空載電流10:電機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩T0:0電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩

7、TD:I=(1,)I=(10.8537)電機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩T0:0電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TD:10.85378152=1394gfcm0.8537T=T,(2n)=8152(2一8537)=63873.12gfcm10.8537D1一,八err10.8537電機(jī)的計(jì)算堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩T:DT=T+T=63873.12+1394=65267.12gfcmDD0電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kt:8152=I11.88152=I11.81.72630=809.23gf.cm/A=0.0794Nm/A0.0777,KO.。794-。.。7770.020.0777T電機(jī)的電勢常數(shù)KEK809.23Ke9735973750.00831V/

8、rpm(用對拖法測出：8.3V/Krpm)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流IDTT65267.12.I4+1+1.726382.376ADK0809.23T電機(jī)的電樞電阻R:RU0.291I82.376D電機(jī)的輸出功率P,:P匚24648152206.28W29737597375電機(jī)的輸入功率化:PUI2411.8283.21電機(jī)任何點(diǎn)的轉(zhuǎn)速n:(1T)RTnn(1-)n-0T0KKDTE我們?nèi)∪稳∫稽c(diǎn)的轉(zhuǎn)矩，如表上的0.5N-m5095gf-cm作為驗(yàn)算其轉(zhuǎn)速和計(jì)算轉(zhuǎn)速的差別:T5005nn(1-)2824(1-)=2603rpm(實(shí)測2600rpm)oT65267.12D2600TT+T二0KKTT聖8存2

9、600TT+T二0KKTT聖8存801A（實(shí)測8A）8018相對誤差:，0.001258我們?nèi)∪稳∫稽c(diǎn)的轉(zhuǎn)矩，如表上的1.2N-m12228gf-cm作為驗(yàn)算其轉(zhuǎn)速和計(jì)算轉(zhuǎn)速的差別:T12228nn(1-一)2824,(1-)=2295rpm(實(shí)測2311rpm)oT65267.12D相對誤差:An=2311-22952311o.oo69TTT122281394相對誤差:An=2311-22952311o.oo69TTT122281394KK809.23TT16.33A(實(shí)測17A)71AOOO相對誤差:AI170.0098以上計(jì)算其推算值和實(shí)測值的相對誤差極小，這個誤差包括了該點(diǎn)僅是最大效率

10、附近的點(diǎn)，與最大效率點(diǎn)之間的誤差和電機(jī)測量該點(diǎn)的誤差等。從上面的計(jì)算和分析，我們可以這樣認(rèn)為:永磁無刷直流電機(jī)和永磁直流電機(jī)的機(jī)械特性曲線的內(nèi)在關(guān)系是相同的。因此我們用本書推導(dǎo)出的永磁直流電機(jī)的機(jī)械特性關(guān)系公式來計(jì)算永磁直流無刷電機(jī)是完全可行的。這樣只要知道無刷電機(jī)的相關(guān)的幾個量，我們就可以用本書介紹的方法把整個無刷電機(jī)的機(jī)械特性曲線很方便的計(jì)算出來，這也是非常高興的事。8-10-3永磁直流無刷電機(jī)力矩常數(shù)和電勢常數(shù)KE無刷電機(jī)（系統(tǒng)）的力矩常數(shù)計(jì)算公式為:K1623,N,10-8公式（8-10-1）N是電機(jī)通電工作時的通電電流的線圈有效匝數(shù)。是電機(jī)通電繞組的總工作磁通。無刷電機(jī)電勢常數(shù)Ke（

11、系統(tǒng)）:Ke97375(8-10-3)實(shí)際上，“euux(2n-n)K一Ennn00(8-10-4)當(dāng)電機(jī)的最大效率從0.650.85時2n-n的值接近于1，數(shù)據(jù)見表8-10-6。表8-10-5電機(jī)最大效率n2Jn-n0.650.96240.70.97330.80.98880.850.9939一般電機(jī)的最大效率在0.70.85之內(nèi)，所以以上公式可以近似:(8-10-5)“EUU,(2-)U(8-10-5)K=Ennnn000從我們的另外一個思路看:Un0一個電機(jī)的工乍是電壓確定的如果電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速確定后Un0(8-10-6)或者這個電機(jī)的最大效率大概知道的話這個電機(jī)的k可以很精確的確定:K二(

12、2-)XK二(2-)XEn0從公式1-22看kt=97375K，所以:TEKe-973751623N,10-897375二0.01667N,10-8K二0.01667N,10-8二En0(8-10-7)(8-10-8)(8-10-9)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)(8-10-10)(8-10-11)“U,10860,U,108(8-10-10)(8-10-11)N=0.01667,n，n，00如果要求精確一些的話:一60,U,108N=(2-)，nx0這個公式是從電勢常數(shù)角度求出電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù)的實(shí)用公式在實(shí)際的工作中，設(shè)

13、計(jì)工作者看重的是無刷電機(jī)的電勢常數(shù)K，我們也可以用這個公式求E出電機(jī)的有效匝數(shù)。60,K,108N二E(8-10-12)8-10-4永磁直流無刷的Y-A等效繞組方波驅(qū)動的永磁直流無刷電機(jī)的Y-A等效繞組和交流三相電機(jī)繞組關(guān)系一樣，這個結(jié)論已經(jīng)有許多人討論和驗(yàn)證了，即三角形繞組的每相匝數(shù)是星形繞組的3倍，繞組導(dǎo)體截面積是斗倍:N，3xN(8-10-13)AA，A/3(8-10-15)A就是講，這二個不同繞組接法的無刷電機(jī)在同一個方波驅(qū)動器，它們的空載轉(zhuǎn)速應(yīng)該是一樣的，由于二個電機(jī)的繞組接法不一樣。因此電機(jī)的內(nèi)部電阻，橋臂電壓，電源內(nèi)阻和換向電阻壓降是不一樣的。但是表征它們基本性能電機(jī)的電勢常數(shù)和

14、轉(zhuǎn)矩常數(shù)應(yīng)該是一樣的事實(shí)上因?yàn)槿切蔚膬?nèi)阻小，工作電流大，驅(qū)動器的晶休管壓降就大，加在電機(jī)上的電壓反而小，特性反而軟。因?yàn)殡姍C(jī)的電勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)在電機(jī)的機(jī)械特性中的唯一性，在永磁無刷直流電機(jī)的產(chǎn)品規(guī)格中經(jīng)常用測量出來的電機(jī)線電勢常數(shù)換算出的電機(jī)的電勢常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)來表示電機(jī)的基本機(jī)械性能。如果二個電機(jī)每相繞組相同，接法不同，那么星形接法的電壓應(yīng)該是三角形接法的3倍時，它們的空載轉(zhuǎn)速應(yīng)該是相等的。如果星形接法的電機(jī)的36VDC,那么接成三角形接36法的話，其電壓就應(yīng)該為:V,20.78(V)，因?yàn)槿切蔚奶匦攒浶?4V作為三A3角形的工作電壓，雖然空載時的轉(zhuǎn)速高些，在負(fù)載時可以和三角形的接

15、法的性能相近。8-10-5永磁直流無刷電機(jī)的線反電勢常數(shù)K和電機(jī)電勢常數(shù)KESE實(shí)際工作中，因?yàn)殡姍C(jī)的空載轉(zhuǎn)速是相近于電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速，但空載轉(zhuǎn)速和電機(jī)的最大效率點(diǎn)有關(guān)，所以從空載轉(zhuǎn)速計(jì)算電機(jī)的K還是有誤差的。為此工廠用發(fā)電機(jī)法求電E機(jī)的線反電勢常數(shù)K。ES方法介紹如下:用電機(jī)拖動無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動在一個恒定轉(zhuǎn)速n，如1000rpm,測量無刷電機(jī)的其中二根引線端的電壓U，這個無刷電機(jī)在1000rpm時的二相反電勢，這個反電勢對于每轉(zhuǎn)的比是一個常數(shù)，稱無刷電機(jī)線反電勢常數(shù):K，U(V/Krpm)(8-10-16)ESn星形或三角形的線電勢常數(shù)K和無刷電機(jī)系統(tǒng)的電勢常數(shù)K的關(guān)系

16、為：ESE(8-10-17)K(V/rpm)=2xK(V/rpm)(8-10-17)EES因?yàn)楫?dāng)無刷電機(jī)作為同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電勢，其波形是交變的正弦波，而如果我們是用萬用表測出的是其波形的有效值，為此其幅值必須是它的2倍，而我們是用其幅值的直流電壓進(jìn)行電子換向后輸入無刷電機(jī)后，其發(fā)電機(jī)的產(chǎn)生的電勢幅值和電動機(jī)輸入的電壓值相同。這時我們不考慮無刷電機(jī)的電子換向器的各種形式和無刷電機(jī)在工作時驅(qū)動電源內(nèi)部的損耗和壓降，這時電機(jī)的電勢常數(shù)是唯一的，那時的電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)也是唯一的，因此電機(jī)的電勢常數(shù)為:K(gf.K(gf.cm/A)二297375K(V/rpm)TE(8-10-18)EES電機(jī)的電勢常數(shù)K和

17、線電勢常數(shù)K是2關(guān)系，星形和三角形都一樣。EES從上面的分析看，用發(fā)電機(jī)法測出電機(jī)的電勢常數(shù)，再換算成電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)來表示電機(jī)的機(jī)械特性是可以代表該無刷電機(jī)最佳狀態(tài)的機(jī)械特性(驅(qū)動器沒有任何損耗)。8-10-6永磁直流無刷電機(jī)的電勢常數(shù)K和電機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù)KET如果我們討論的永磁無刷電機(jī)的電源是直流電源，驅(qū)動的晶體管是MOS管,在電機(jī)的負(fù)載很小時，那么在晶體管上的壓降很小，如果忽略不計(jì)，產(chǎn)生的波形是典型的方波，那么無刷電機(jī)的驅(qū)動器等于的永磁直流電機(jī)的換向器，不考慮電機(jī)的電子換向，電機(jī)的電流，電機(jī)的電感等等和永磁直流電機(jī)不同的的因素，那么在大略的方面的意義上，用測出無刷電機(jī)的線電勢常數(shù)后求出的電機(jī)的

18、電勢常數(shù)和相應(yīng)的電機(jī)的力矩常數(shù)的有一定的關(guān)聯(lián)的:電機(jī)線電勢常數(shù)K(V/rpm)2=電機(jī)電勢常數(shù)K(V/rpm)(8-10-19)ESE電機(jī)電勢常數(shù)K(V/rpm)97375二電機(jī)力矩常數(shù)K(gf，cm/A)(8-10-20)ET如果電勢常數(shù)用V/rpm,力矩常數(shù)用Nm/A,那么它們的關(guān)系就是：K(N，m/A)二9.55K(V/Krpm)(8-10-21)TE并不是我們要牽強(qiáng)附會地一定要把電機(jī)的線電勢常數(shù)和電機(jī)的電勢常數(shù)及電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)聯(lián)系在一起，事實(shí)上，在基本的條件下，上面的公式對我們設(shè)計(jì)無刷電機(jī)時有極大的幫助。由于無刷電機(jī)有了驅(qū)動器的緣故，所以其機(jī)械特性T-n曲線不是一條理想的直線。是一條上

19、翹下彎的曲線，如圖8-10-49所示。n(rpn)5000-cIIIIIIIIIIn(rpn)5000-cIIIIIIIIII002345T(N.n)圖8-10-49其特點(diǎn)是無刷電機(jī)在輕載時的轉(zhuǎn)速相對要高，重載時轉(zhuǎn)速相應(yīng)就低。就是講無刷電機(jī)在輕載和重載時的特性都比較軟。因此用電機(jī)的發(fā)電機(jī)法求出電機(jī)的電勢常數(shù)求出電機(jī)的力矩常數(shù)是有誤差的。因?yàn)闊o刷電機(jī)的空載比較高，電機(jī)的K相對比較小，這時計(jì)算的電機(jī)的EK就比較小，從圖8-10-49上看無刷電機(jī)T-n曲線的中部的線條特性比較硬，這時電機(jī)T的K值和從電機(jī)的K推算值求出的電機(jī)K值相比要大，有時相差很大。但是無刷電機(jī)TET和串激電機(jī)的機(jī)械特性相比，無刷電

20、機(jī)的的機(jī)械特性曲線就要平直得多了。因此電機(jī)的力矩常數(shù)K最好不應(yīng)該用:K二二，應(yīng)該用1-2點(diǎn)相鄰數(shù)值之間求TTIIn0取電機(jī)的力矩常數(shù)，這樣可以準(zhǔn)確些。表8-10-8U(V)I(A)M(N.m)n(rpm)Pa(W)Pi(W)n(%)kt與第一點(diǎn)計(jì)算kt用相鄰點(diǎn)計(jì)算480.76033650.0036.480.000484.90.53251170.21235.2072.371231.521231.52486.40.73219235.95307.2076.811265.591359.60488.213170331.94393.6084.331370.561699.5048101.23140394.5

21、5480.0082.201324.291133.0048121.53092485.65576.0084.321360.811529.554814.11.83050574.87676.8084.941375.911456.714819.12.52950772.25916.8084.231389.991427.58(0.45*15根)*5匝反拖KE:10.234V/Krpm1164.831405.35從電勢法計(jì)算:10.234,2二14.47V/Krpm=0.01447V/rpm0.01447x97375=1409gf-cm/A這個數(shù)值和相鄰二個值計(jì)算的K的平均值比誤差要小些，但是如果測量不正確的

22、話，T還不如和第一點(diǎn)相比。有的無刷電機(jī)T-n曲線也不是太彎曲，驅(qū)動電源的MOS管的內(nèi)阻也不是很大的，因此壓降也不太大，電機(jī)的電感影響不大，無刷電機(jī)的T-n曲線幾乎就是一條直線。表8-10-10某57無刷電機(jī)的機(jī)械特性曲線星形20V鐵心厚度27.5KE=4.27V/KrpmKT=0.041NmI0=0.5A31匝d=0.7557SW轉(zhuǎn)矩(N.m)轉(zhuǎn)速(rpm)輸出功率(W)電壓(V)電流(A)輸入功率(W)效率()kt10.019839798.2519.891.631.8225.920.0363378314.3819.851.9839.336.6442.7630.0747330225.8319.

23、743.0159.4243.5397.0340.1276270836.1919.653.5770.1551.6557.9950.1609236439.8319.534.7592.7742.9456.7660.2068224848.6819.465.31103.3347.1513.9770.2547194951.9919.356.39123.6542500.0680.3045164552.4619.27.61146.1135.9483.0490.3574133149.8219.058.94170.3129.3469.01100.412199342.8518.8810.46197.4821.745

24、1.50110.464864031.1518.712.04225.1513.8434.64120.514829716.0118.5213.63252.436.3419.58130.561096.3918.4114.46266.212.4428.34462.89這是57無刷電機(jī)，其電機(jī)的機(jī)械機(jī)械特性曲線也是比較平直的。該電機(jī)的線電勢常數(shù)為:K4.27V/rpmE折算到電機(jī)的力矩常數(shù)為:K9.55,K9.55,0.00427=0.04078N-m/A=415.55gf-cm/ATE如果從最大效率點(diǎn)求電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速:電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速n0:n二n(2)二2708(20.516)=3470rpm0但在測試

25、第一點(diǎn)的負(fù)載0.0198N.m時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就是3979rpm，比計(jì)算的空載轉(zhuǎn)速高500rpm,所以用線電勢常數(shù)求出的力矩常數(shù)和無刷電機(jī)的實(shí)際力矩常數(shù)相差較多。0.1462.89415.550.1462.898-10-7永磁直流無刷電機(jī)的設(shè)計(jì)思路我們可以看到，從電機(jī)的線電勢常數(shù)來算電機(jī)的力矩常數(shù)的誤差較大，如果不大可以用如下公式計(jì)算電機(jī)的有效根數(shù):60,K,108(8-10-22)(8-10-22)還有一個問題，電機(jī)設(shè)計(jì)為我們不可能先預(yù)知電機(jī)的線電勢常數(shù)，那么必須從先設(shè)定電機(jī)的工作電壓和電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速，確定電機(jī)的最大效率，求出電機(jī)的匝數(shù):(8-10-23)60 xUx108(8-10-23)N

26、(2),nx0我們也可以用電機(jī)通用公式求電機(jī)的匝數(shù):60,U,108,N(8-10-24)0 xn如果額定點(diǎn)知道的話，我們用下面的公式計(jì)算還是準(zhǔn)一些。還有一種方法就是，如果我們要求電機(jī)單位電流應(yīng)該輸出多少轉(zhuǎn)矩，即我們的轉(zhuǎn)矩常數(shù)已經(jīng)確定，那么電機(jī)的有效匝數(shù)就可以用下式確定:(8-10-25)，108(8-10-25)1623，e這里關(guān)鍵是電機(jī)的工作磁通和電機(jī)的有效根數(shù)N和電機(jī)的極磁通，電機(jī)的每相繞組匝數(shù)的關(guān)系如何。如果這個關(guān)系能夠確定，那么無刷電機(jī)的繞組基本上能夠求出來。KX108作者認(rèn)為，公式N二尋的關(guān)系式比較簡單，如果我們確定了電機(jī)的K，只要1623xt計(jì)算或測量岀電機(jī)的有效工作磁通電機(jī)的有

27、效匝數(shù)就可以方便的求而。且這里的K是電T機(jī)額定要求的，這樣從確定的K,和實(shí)際電機(jī)的工作磁通求電機(jī)的有效根數(shù)就思路清晰T簡單方便。這樣的計(jì)算誤差相比其他方法不會太大。8-10-8永磁直流無刷電機(jī)電機(jī)匝數(shù)的求取分析無刷電機(jī)的力矩常數(shù)K:TK，1623xNx10-8(8-10-26)我們可以知道這兩個系數(shù)主要是和n和的乘積，即磁鏈相關(guān)，磁通是電機(jī)有效匝數(shù)的交鏈的工作磁通，這是毫無疑問的。這個磁通是可以計(jì)算或測量岀來。因?yàn)榫€圈都是繞在無刷電機(jī)的定子上的，所以作者認(rèn)為計(jì)算電機(jī)的工作磁通必須計(jì)算或測量岀來的無刷電機(jī)的齒磁通。電樞一個齒的磁通:，bXBxLxK(8-10-27)tZFEb:電樞齒寬tBZ:電

28、樞沖片磁密L:電樞沖片迭厚KFE:電樞沖片迭壓系數(shù)FE如果無刷電機(jī)的線圈繞在N個極上，那么這個線圈的工作磁通就是：，NxbxBxxLxK(8-10-28)tZiFE現(xiàn)在，我們要分析同一個磁通下作用的線圈的確定。圖8-10-50圖8-10-50的兩種方法產(chǎn)生的效果是一樣的，因此在一個無刷電機(jī)的定子線圈的接法關(guān)系到計(jì)算繞組有效根數(shù)的問題。如果繞組都接成同一個極性的那么每個線圈就認(rèn)為是二對極的線圈，如果繞組接成兩兩相反的極性的話那么兩個相反極性的線圈就認(rèn)為是一對極的線圈。圖8-10-51中的1和4是一相繞組，它們的接法都是產(chǎn)生同一個極性的，那么一相繞組有2對極，如果每個極繞55匝，那么該對極的磁通交

29、鏈線圈就是5匝。如果它們聯(lián)接成不同極性，那么一相繞組有對極，那么該對極的磁通交鏈線圈就是55匝。但每相總匝數(shù)仍是255匝。這個問題在永磁直流電機(jī)中是不會發(fā)生的。從以上分析，可以知道，如果確定電機(jī)的有效磁通的交鏈線圈齒的齒磁通，那么就是說，無刷電機(jī)的工作磁通就是的交鏈線圈齒的齒磁通。在永磁直流電機(jī)設(shè)計(jì)中電機(jī)的工作磁通是這樣判定的:1、電機(jī)的有效工作磁通是通過電機(jī)工作線圈所交鏈的齒的齒磁通。2、電機(jī)的齒磁通的計(jì)算看磁鋼的否對齒飽和與否，如果不飽和，則線圈的工作磁通基本上就是齒所對應(yīng)面積的磁鋼磁通，如果齒的磁通飽和了。則線圈的工作磁通就是齒的飽和磁通。這種判斷使求取電機(jī)的工作磁通比較簡單和直觀，計(jì)算

30、非常方便。這樣在計(jì)算電機(jī)的工作磁通是看工作線圈，再看線圈交鏈的齒，再看選擇的磁鋼對線圈交鏈的齒的磁通的飽和程度。最后求出線圈的工作磁通。8-10-9永磁直流無刷電機(jī)工作磁通的測量要想較精確地計(jì)算無刷電機(jī)的有效工作匝數(shù)，必須把電機(jī)的工作磁通計(jì)算正確。無刷電機(jī)的工作磁通是有效線圈交鏈的齒磁通，這點(diǎn)作者已經(jīng)在上面講明了。無刷電機(jī)比一般的永磁直流電機(jī)的繞組要復(fù)雜，每種無刷電機(jī)的情況不一樣，電機(jī)的工作磁通的形式就不一樣。獨(dú)立繞組的和分布繞組的就不一樣。電機(jī)設(shè)計(jì)工作最重要的是要認(rèn)真吃透該電機(jī)的磁路是如何走向的。電機(jī)的設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)的電機(jī)的磁路和電路。在8-10-10中已經(jīng)談到了電機(jī)的工作磁通的判別和計(jì)算方法

31、。對于工廠實(shí)際設(shè)計(jì)工作者來講，電機(jī)設(shè)計(jì)要簡單，實(shí)用，正確，方便。無刷電機(jī)也可以和本書介紹的那樣，先測出無刷電機(jī)的實(shí)際工作磁通，那么再按照公式8-10-22，8-10-23，8-10-24，8-10-25介紹的公式根據(jù)各種情況計(jì)算出無刷電機(jī)的有效匝數(shù)。測量無刷電機(jī)的有效工作磁通和永磁直流電機(jī)的方法一樣:確定無刷電機(jī)定子極對數(shù)和有效工作極。把適當(dāng)線圈繞在定子該工作極上。把線圈二根引線接到磁通表上。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，根據(jù)磁通表的不同讀出或計(jì)算出該極的工作磁通。磁通表的工作磁通：,=200線圈匝數(shù)(MX)。根據(jù)電機(jī)的工作情況求出電機(jī)有效工作磁通。下面的設(shè)計(jì)舉例中也可以看出如何確定無刷電機(jī)的有效工作極和工作磁通

32、的確定8-10-10永磁直流無刷電機(jī)設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例:例1:57WSZ定子六槽轉(zhuǎn)子四極直流無刷電機(jī)，電機(jī)定子星形接法見圖8-10-52:圖8-10-53為電機(jī)的沖片與轉(zhuǎn)子磁鋼相對位置圖:圖8-10-53轉(zhuǎn)子磁鋼用粘結(jié)釹鐵硼磁鋼。實(shí)際測每極磁通:032850(MX)這里必須要指出，在測量磁通時，對于測一個極的磁通和測二個極的磁通的數(shù)值是一樣的，這是圖8-10-55中轉(zhuǎn)子磁鋼的磁通從一個極經(jīng)過軛后，通過二個齒后回到轉(zhuǎn)子的另外一塊磁鋼，在這個磁路內(nèi)，磁通是一樣的。因此這種情況，只好依測一個極的磁通為準(zhǔn)。因?yàn)樵撾姍C(jī)的每相的接線方法形成NN,定子每相的工作磁通就是二極的磁通。因此二相四對極(每相雖然只有

33、2個齒，但是為同極性，因此為2對極)產(chǎn)生的磁通為:04,0總測量每極的工作磁通0=4x0=4x32850=131400(MX)表8-10-11星形20V鐵心厚度27.5KE=4.27V/KrpmKT=0.041NmI0=0.5A31匝d=0.7557SW轉(zhuǎn)矩(N.m)轉(zhuǎn)速(rpm)輸出功率(W)電壓(V)電流(A)輸入功率(W)效率()kt10.019839798.2519.891.631.8225.920.0363378314.3819.851.9839.336.6442.7630.0747330225.8319.743.0159.4243.5397.0340.1276270836.1919

34、.653.5770.1551.6557.9950.1609236439.8319.534.7592.7742.9456.7660.2068224848.6819.465.31103.3347.1513.9770.2547194951.9919.356.39123.6542500.0680.3045164552.4619.27.61146.1135.9483.0490.3574133149.8219.058.94170.3129.3469.01100.412199342.8518.8810.46197.4821.7451.50110.464864031.1518.712.04225.1513.8

35、434.64120.514829716.0118.5213.63252.436.3419.58130.561096.3918.4114.46266.212.4428.34電機(jī)特性:558Kt5gf5,Ke973750.00573V曲無刷電機(jī)電機(jī)有效工作匝數(shù)的求取電機(jī)有效導(dǎo)體數(shù):NNKX108557.99X1081623x,1623x131400261（根）（電機(jī)實(shí)際為:248根）永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)9每對極繞組的匝數(shù):261每極匝數(shù)：32.5（匝）2x4相對誤差：相對誤差：N32.5-31310.048永磁直流

36、電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)我們可以用8-10-10小節(jié)中提供的計(jì)算無刷有效工作匝數(shù)的幾個公式計(jì)算電機(jī)的有效工作匝數(shù)：1）公式計(jì)算電機(jī)的有效根數(shù)：131400N60XKEX10860XTX108261(根)131400相對誤差：N261-2480.0522482）我們可以用已知電壓，最大功率點(diǎn)效率，電機(jī)的空載點(diǎn)求有效根數(shù)：空載點(diǎn)是未知的，所以用n0*2-）求出，因?yàn)闊o刷電機(jī)機(jī)械特性曲線實(shí)際空載點(diǎn)高于計(jì)算空載點(diǎn)，這樣計(jì)算出的電機(jī)有效工作匝數(shù)就要多些：一60 xUx10860 xUx108N（2一）xnx,（2一）x（n（2一）X

37、,060 x19.65x1081179x108(20.5160.516)x(2708(20.516)1179x1080.92066x3471x131400280(根)相對誤差：N28024-82480.1293）我們也可以用電機(jī)通用公式求電機(jī)的匝數(shù)：60 xUx108x,N9xn60 x19.65x108x0.516131400 x2708相對誤差:N2382480.04248因?yàn)樯厦鎺讉€公式是設(shè)電機(jī)的機(jī)械特性T-n曲線是一根直線的前提下的，所以有些誤差，其最大相對誤差僅0.12。因?yàn)槲覀兌际怯猛挥^點(diǎn)求出的電機(jī)有效磁通，用不同的求電機(jī)有效工作匝數(shù)公式求出電機(jī)的有效工作匝數(shù)相差不大，因此:從另

38、外的角度可以看出，作者提供的分析和計(jì)算無刷電機(jī)的工作磁通的方法是對的用。這種方法從實(shí)用的角度計(jì)算無刷電機(jī)的有效工作匝數(shù)是相當(dāng)方便，直觀和有相當(dāng)?shù)恼_度的。如果該電機(jī)輸入的電壓不變，性能不變，要求無刷電機(jī)的線圈用三角形接法，每極繞組就要有:每極匝數(shù)：31x354（匝）每根導(dǎo)體線徑:d0.65823例2:該例是無刷電機(jī)的定子一個極的有效工作磁通沒有用磁通表測量出來，但轉(zhuǎn)子磁鋼的材料數(shù)據(jù)都有，因此用計(jì)算法計(jì)算電機(jī)定子一個極的有效工作磁通。57WSZ定子六槽轉(zhuǎn)子四極直流無刷電機(jī)，電機(jī)定子三角形接法L4.05cm用粘結(jié)釹鐵硼磁鋼B=7000（G）轉(zhuǎn)子外徑D=2.6cm定子每齒（極）N48（匝）表8-10

39、-12電機(jī)的機(jī)械特性數(shù)據(jù):VOLTAGE(V)TORQUE(N.m)CURRENT(A)SPEED(RPM)POWER(W)EFF(%)KTgf.cm/A2400.648620.000.00240.051.6465124.3463.39509.85240.12.5443946.4677.44536.6842240.153.5422866.3879.02527.431240.24.4403184.3879.91536.6842240.255.3379199.2077.99542.3936240.36.23628113.9276.56546.2679永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與

40、技術(shù)圖8-10-54永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)圖8-10-55電機(jī)定子每極磁通:轉(zhuǎn)子是粘結(jié)釹鐵硼磁鋼，所以該磁鋼的磁性能不是太強(qiáng)，它不可能足以把齒磁密變得完全飽和，因此不能以齒的飽和磁密的飽和磁通作為齒磁通，它因?yàn)橐粋€齒在轉(zhuǎn)子的一個極內(nèi)面積比較小，因此不可能以轉(zhuǎn)子一個極的磁通作為定子一個齒的齒磁通。定子的齒磁通小于轉(zhuǎn)子一個極的極磁通。齒在一個轉(zhuǎn)子極內(nèi)占的面積較小，因?yàn)槭菆A形磁鋼，充磁波形不可能是絕對方波，類似正弦波，不能像瓦形磁鋼那樣，極弧系數(shù)取0.72,所以取極弧數(shù):a0.63i電機(jī)定子一個齒（極）的磁通:兀xD兀xD,B,L,ari4兀,2.6,7000,4.05

41、,0.63436471(M)定子每相磁通:=2,=2,36471=72943(M)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)兩相磁通:,2,2X72943=145887（M）兩相導(dǎo)體總導(dǎo)體數(shù):NKX108:353$68X108X3392.6（根）1623x,1623x145887定子每相每齒匝數(shù)：N392.6N49（匝）4x28相對誤差：N49-480.02482）我們可以用已知電壓，最大功率點(diǎn)效率，電機(jī)的空載點(diǎn)求有效根數(shù):空載點(diǎn)是未知的，所以用叮*2-）求出，因?yàn)闊o刷電機(jī)機(jī)械特性曲線實(shí)際空載點(diǎn)高于計(jì)算空載點(diǎn)，這樣計(jì)算出的電機(jī)有效工

42、作匝數(shù)就要多些:60 xUx108x360 xUx108x3N（2一）xnx,（2一）x（n（2-）x,060 x24x108x3（20.799-0.799）x（4031（2-0.799）x145887一1440 x108x30.9887x4458.8x145887一387.8（根）每齒匝數(shù):387.8N48（匝）2x4相對誤差：N387.8-3840.009893843）我們也可以用電機(jī)通用公式求電機(jī)的匝數(shù):60 xUx108xx3N60X24X108X0.799X3379（根）145887x4031相對誤差:379一384N90.013384永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與

43、技術(shù)N48X4X2384是電機(jī)提供的實(shí)際的二相的總導(dǎo)體數(shù)。例3：已知電壓24V要求額定力矩：0.8N，m，額定轉(zhuǎn)速:2464rpm，額定電流11.8A定子18槽，b0.45cm，L=3.2cm，轉(zhuǎn)子2對極，釹鐵硼燒結(jié)磁鋼。t無刷電機(jī)定子選用星形接法換算:0.8N-m8152gf-cm初估:該電機(jī)的最大效率在0.70.8左右,表8-10-13電機(jī)最大效率耳2耳-耳0.650.96240.70.97330.80.98880.850.9939取2nn0.98,耳=0.7434計(jì)算電機(jī)的主要機(jī)械特性曲線的數(shù)值:表8-1-14電機(jī)最大效率點(diǎn)求電機(jī)機(jī)械特性曲線電壓轉(zhuǎn)矩gf.cm轉(zhuǎn)連rpm電流A24a125

44、剎n.s0.7288電機(jī)理想它載轉(zhuǎn)速2886.267117電機(jī)的今戲轉(zhuǎn)遼m4.488525實(shí)測轉(zhuǎn)矩常數(shù)gf.cm/A電機(jī)的今裁電沆21.72636550279L763電機(jī)的空戟轉(zhuǎn)矩To=1392.4189&3EKT=電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩T滬63660.748310.018346945電機(jī)的計(jì)算堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Tp-65053.1672?電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kt=H06.,560929I電機(jī)的電勢常數(shù)90.008283039電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流Id-電機(jī)的電樞電陰0.2QI328038電機(jī)的輸出功率2=205+59691&1電機(jī)的輸入功率P|=283.2取任何點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩5095電機(jī)任何點(diǎn)的轉(zhuǎn)速In=2603.273023電

45、機(jī)任何點(diǎn)的電流II-8.043309227表8-10-15實(shí)際測試數(shù)據(jù)Model聯(lián)結(jié)方式Lef線徑匝數(shù)并繞根數(shù)DateR(ohm)90ZWS01Y340.455190.088U(V)I(A)T(N.m)n(r/min)Po(W)Pi(W)n(%)KT(N.m/A)241.5028920.0036.000.00243.80.2277458.0991.2063.700.0870245.20.3271685.32124.8068.360.08182480.52600136.13192.0070.900.0777249.60.632544167.82230.4072.840.07772411.80.8

46、2464206.41283.2072.880.07772414.412393250.58345.6072.500.077524171.22311290.39408.0071.170.0774Nm=5096gfcm,K=0.0777Nm/A=791.76gfcm/ATA=0.7434A=0.74340.72880.7288=0.022603，26002600=0.00115永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)以上說明，選用效率相對誤差為0.02,則額定轉(zhuǎn)速的計(jì)算誤差僅壬0左右。2選取現(xiàn)成沖片（圖8-10-56）:圖8-10-56

47、選用二對極轉(zhuǎn)子，在無刷電機(jī)中轉(zhuǎn)子取用燒結(jié)釹鐵鐵硼，因此如果定子沖片用DW370-50的話，齒磁密基本是飽和的，估計(jì)在24500（G）左右.畫出沖片和轉(zhuǎn)子磁鋼的相對位置（圖8-10-57）:圖8-10-575無刷電機(jī)定子選用星形接法，換向線路形式為三相六狀態(tài)導(dǎo)通（圖8-10-58）:圖8-10-58每60。通電時間有相鄰兩相導(dǎo)通。定子接線圖見圖8-10-59:78910111213141516171811I、沖1a二二丁1516171812378910111213141516171811I、沖1a二二二=+L1I_圖8-10-59這是每相8個線圈，頭一頭，尾一尾，形成S

48、NSN,極性。線圈形成4對極。6.分析線圈和磁鋼關(guān)系對于一相繞組有三個齒極，二相繞組的工作磁通原應(yīng)有6個齒的磁通，現(xiàn)在兩組線圈共用了一個齒，這個齒正好極性抵消，所以，每個線圈僅有二個齒起作用，每相僅有12個齒，每個極2個齒。7無刷電機(jī)電機(jī)工作磁通的求取:因?yàn)槭氢S鐵硼磁鋼，定子沖片用DW470-50,燒結(jié)磁鋼B108000(M)，齒磁密完全r飽和，齒磁密取24500(G)每線圈極磁通為,BxbxLxZ24500 x0.45x3.2x2(齒)=70560(M)Zt因?yàn)樵撾姍C(jī)的接線方法形成S-N-S-N,成3極磁通,3x,3x70560=211680(M)有效磁通:2x3,=6x70560=4233

49、60(M)8無刷電機(jī)電機(jī)有效工作匝數(shù)的求取二相有效導(dǎo)體數(shù):為了證明設(shè)計(jì)方法可行的，K取樣機(jī)實(shí)測值K791.76gf-cm/ATT115.22（根）N76X108115.22（根）1623x,1623x4233609每相繞組的匝數(shù):N115二相的總匝數(shù):-257(匝)2.二相總2每相匝數(shù):N57/228.5（匝）每極的匝數(shù):N每極的匝數(shù):N28.56（極）4.75（匝），(取5匝)(原樣機(jī)5匝，)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)我們也可以用電機(jī)通用公式求電機(jī)的匝數(shù)證明取用的磁通和求出的匝數(shù)是否正確:60 xUx108xnN,

50、n,xnn60 x2460 x24x108x0.7288423360 x2464117.84（根）永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)相對誤差:117.84120117.841201200.018(樣機(jī)120根)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)因此用這個觀點(diǎn)和方法求取電機(jī)的有效工作磁通和有效工作匝數(shù)和每極實(shí)際匝數(shù)是簡單方便，直觀和正確實(shí)用的永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)KSFqCU10KSFqCU10j二一qCU丄邑4.1222.862610求線徑:選線徑必須考慮到導(dǎo)體的電流密度和定子的槽利用率。電流密度在良好工作情況下取j4.5A/m

51、m2，電機(jī)做線模后人工下線或手工下線，槽利用率取K=0.35SF定子沖片的槽面積:A81.789mm2S因?yàn)閮山M線圈有一邊放在一個槽中，所以每個槽中有：5x210（根）NxqCUASKxA0.35x81.789sfj=2.8626mm2N永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)按原設(shè)計(jì)由19根并繞，qCU單286260.150719qCU單d4qcud4qcu4x0.15070.438（取0.45）（原樣機(jī)線徑0.45）8-10-18永磁直流無刷電機(jī)定子沖片的設(shè)計(jì)像永磁直流電機(jī)一樣，無刷電機(jī)的定子沖片的設(shè)計(jì)也是看重沖片的磁路分布是否合理，沖片和電機(jī)性能的配合是否合理。1）定子沖片的

52、外徑D可以像步進(jìn)電機(jī)沖片一樣有一個系列：外24，36，48，57，86，110定子外徑大，相對來講電機(jī)可以做得較大，如外徑57的無刷電機(jī)能做到300400瓦的輸出功率，但是外徑42的電機(jī)輸出功率只能做到幾十瓦左右了。沖片外徑大，相應(yīng)的槽面積就大，就可以放更多的導(dǎo)線，導(dǎo)線面積就可以相應(yīng)大些。2）我們拿例2的無刷電機(jī)作沖片設(shè)計(jì)一般顯極的電機(jī)，特別取用6槽電機(jī)，該沖片的齒寬b是如何求出的呢？t從齒磁通講:0bxBxLtZ,xD從轉(zhuǎn)子進(jìn)入齒磁通:0轉(zhuǎn)子xBxLx4ri,xD所以:bxBxL轉(zhuǎn)子xBxLxtZ4ri兀,DBb=轉(zhuǎn)子,-,t4BZ如果B如果B二7000(G),BrZ二20000(G),二0

53、.63i永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)兀,D7000,兀,D7000,420000,0.63定子槽面積可以用下面公式估算:AS,兀，DBb二轉(zhuǎn)子,t4BZ=0.173D如果轉(zhuǎn)子外徑D轉(zhuǎn)子=2.6無刷電機(jī)定子齒寬b=0.173,2.6=0.45cmt這里可以看出，定子的齒寬是和轉(zhuǎn)子磁鋼的剩磁B，轉(zhuǎn)子的外徑D轉(zhuǎn)子和我們要確定的定子沖片材料的工乍磁密BZ有關(guān)，當(dāng)然我們確定定子沖片材料的工乍磁密BZ不應(yīng)高它的最大磁密24500（G）。如果我們確定的沖片材料的工作磁密小些，那么如B=16000（G）,那Z么定子的齒寬7兀，DB兀，

54、2.67000門“b=轉(zhuǎn)子,-,=,0.63=0.56cmt4Bi416000Z齒寬大了，沖片的槽面積相應(yīng)就小。3）定子軛寬h的設(shè)計(jì)j這個6極的定子沖片，應(yīng)該從理論上講定子的軛寬只要定子的齒寬的一半就可以了，但是為了使沖片強(qiáng)度好些，包括定子軛上經(jīng)常有沖片固定鉚釘，所以軛必須寬些，軛寬是齒寬的0.80.9左右即可。如果選0.8,則定子的軛寬h=0.8，4.5=3.6cm,（實(shí)取3.5）j但是我認(rèn)為定子的鉚釘?shù)闹睆奖容^大，應(yīng)該適當(dāng)減小或用氬弧焊，這樣磁路更合理。這樣定子的軛寬不需要3.5cm的。4）定子槽面積的計(jì)算永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直

55、流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)如果D=5.5cm,D=2.6cm,b=0.45cm,Z=6外轉(zhuǎn)子t永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)AS,0.9-,2血-戶-1AS,0.9-,2血-戶-1%侶）-26,6,0.454L2x0.94.782.6_-（22.8484-6.76）,6,0.452x0.9112629l-b943I一-x0.9=1.4529cm2=145.29mm2（實(shí)際143.95）-0.3217mm22.67-2.67q0.3217cu-8.299A/mm26這個公式的優(yōu)點(diǎn)是只要知道定子的外徑，內(nèi)徑和定子的齒寬，定子的槽面積就可以求出了，這對我們用目標(biāo)設(shè)計(jì)法求出定子的主要尺

56、寸和定子繞組的匝數(shù)是非常有用的。5）確定導(dǎo)線電流密度j和槽利用率J計(jì)算電機(jī)每極的繞組匝數(shù)N原電機(jī)定子數(shù)據(jù)：定子參教4I線輕6*電謝刑1旳.6448因?yàn)樵撾姍C(jī)是三角形接法，所以電機(jī)在運(yùn)行時，控制器的線電流不等于電機(jī)不串聯(lián)的那一相的電流，該相電流應(yīng)該是控制器電流的3，該電機(jī)設(shè)定額定點(diǎn)為最大效率點(diǎn)，那么該電流從表8-10-11看應(yīng)該為4.4A。因此該相電流為2.67A。導(dǎo)線是0.57,那么該線的面積：,d2,0.642qcu-4-4該電機(jī)設(shè)計(jì)人員制定的電機(jī)電流密度：永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)KSF2N，qKSFcuASNS

57、F2,qcu“K,A0.34,144.o“/砧、N=sfs二=48.4748（匝）2,q2,0.505cu5）定子迭厚L的計(jì)算因?yàn)檫@個電機(jī)是粘結(jié)釹鐵硼磁鋼，齒磁通不飽和，轉(zhuǎn)子是二對極，三角形接法，因此用如下公式計(jì)算電機(jī)定子極的齒磁通:K,108,31623,N這里的N應(yīng)該是電機(jī)定子二相4極的總導(dǎo)體數(shù):N二48,4,2二384（根）,K,10,K,108,3e二t-1623,N536.68,108,31623,384二149155(M)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)永磁直流電機(jī)實(shí)用設(shè)計(jì)與技術(shù)這是電機(jī)的二相4個極的磁通，每極磁通為:149155=37

58、288（M）單極磁通可以這樣表示:=B,b,LZteB,beB,bZt20000,0.45二4.14Cm(實(shí)際4.05Cm)迭厚相對誤差:4.144.144.054.05二0.022如果我們設(shè)計(jì)時的目標(biāo)參數(shù):磁鋼剩磁B，沖片的工作磁密B，電流密度j，槽利用率rZK改變的話，電機(jī)定子的長L相應(yīng)會改變，但是用這種方法在電機(jī)該目標(biāo)參數(shù)時設(shè)計(jì)出SF的定子長度L是最佳長度。這就是無刷電機(jī)的主要尺寸的目標(biāo)設(shè)計(jì)法。上面大概介紹了無刷電機(jī)在齒不飽和時的定子沖片設(shè)計(jì)方法，齒飽和時的設(shè)計(jì)方法讀者可以按照這種電機(jī)目標(biāo)設(shè)計(jì)法的思路去分析考慮。8-10-19永磁直流無刷電機(jī)定子最佳沖片的設(shè)計(jì)所有的最佳是針對某一目標(biāo)值而

59、言，如果我們要求滿足無刷電機(jī)的工藝和性能的目標(biāo)參數(shù)的條件下要求定子體積（D2L）最小，那又如何求取呢？外我們可以看沖片的槽面積的公式:兀,DBb二轉(zhuǎn)子,-,at4BiAS,AS,0.9分析以上二個公式可以看出，電機(jī)的磁鋼，齒工作磁密是可以確定的，磁鋼的極弧系數(shù)在這個電機(jī)中是固定的，齒數(shù)是設(shè)計(jì)前確定的，那么如何確定電機(jī)定子內(nèi)徑（相當(dāng)于轉(zhuǎn)子直徑）是問題關(guān)鍵。在目標(biāo)條件下能夠設(shè)計(jì)出合理的定子內(nèi)外徑達(dá)到定子的體積最小，那么這就是電機(jī)的目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)了。如果我們把定子外徑作為確定值，那么我們可以求取內(nèi)外徑的比值:Dk二轉(zhuǎn)子D外D-k,D轉(zhuǎn)子定子AS這樣電機(jī)定子槽面積的公式就改為:,0.9AAS這樣電機(jī)定子

60、槽面積的公式就改為:,0.9AS,0.9Z.rH/k定子齒寬公式:兀,DBb=轉(zhuǎn)子,一xat4BZ,k,DBb=外,一,at4BZ0k1因?yàn)殡姍C(jī)的沖片外徑D是我們指定的，因此我們認(rèn)為要D2L最小，就是只要我們求出的外外L最小。我們把01分成99份，即從0.010.99,即k從0.010.99代入上面介紹求取電機(jī)沖片和匝數(shù)的公式去求電機(jī)定子的長L,在99個數(shù)據(jù)中如果存在L最小值，這個方案就是在這些確定的目標(biāo)參數(shù)要求下的電機(jī)定子體積最小。這個計(jì)算，我們可以排一個很簡單的計(jì)算程序，用電腦來完成。這個程序可以用來設(shè)計(jì)和優(yōu)化無刷電機(jī)的沖片和求出最佳的的定子長度和最小的定子體積。這個程序的設(shè)計(jì)思路，讀者可