三相永磁同步電機(jī)之關(guān)于永磁直流電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)計(jì)算

    永磁直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合十分廣泛，不同的使用條件對(duì)電動(dòng)機(jī)性能則有不同的要求。如家用電器、電動(dòng)玩具要求價(jià)格低廉，電動(dòng)工具等則要求電動(dòng)機(jī)功率大、體積小。有些特殊使用場(chǎng)合的電動(dòng)機(jī)則要求其密封性能好，還有些電動(dòng)機(jī)對(duì)某種性能有特殊要求，不同的使用條件則要求的永磁材料不同，因而對(duì)材料的電磁負(fù)荷選擇就完全不同。永磁材料的生產(chǎn)廠很多，不同工廠對(duì)永磁材料生產(chǎn)質(zhì)量也不完全相同，而且同一工廠生產(chǎn)的不同批次材料也有較大的離散性。因而永磁直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果也不完全相同，所以在進(jìn)行電磁計(jì)算時(shí)，一些性能指標(biāo)必須留有較大的裕度。

4 . 6 . 1主要尺寸的選擇

主要尺寸是指電樞直徑D 。，電樞計(jì)算長(zhǎng)度let及氣隙長(zhǎng)度邑電動(dòng)機(jī)的主要尺寸關(guān)系式有。

為了獲得足夠高的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度，應(yīng)使得工作點(diǎn)的磁負(fù)荷。對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的小功率水磁直流電動(dòng)機(jī)電負(fù)荷，A二30一10oA / m ;而對(duì)于短時(shí)運(yùn)行的小功率直流電動(dòng)機(jī)電負(fù)荷，A = 100一300A / m 。氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B 。的選擇與永磁材料剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br有關(guān)，在使用鐵氧體永磁材料時(shí)，通常選B 。＝( 0 . 6一0 . 55）。總之，電磁負(fù)荷的選擇是一個(gè)充滿經(jīng)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，特別是電負(fù)荷，當(dāng)設(shè)計(jì)者沒(méi)有足夠的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)充分尊重試驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)電負(fù)荷選擇后，電動(dòng)機(jī)的有效體積即可確定。但是電動(dòng)機(jī)是應(yīng)該設(shè)計(jì)成細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)還是短粗結(jié)構(gòu)，這可以根據(jù)使用場(chǎng)合確定。假如直徑方向有限制時(shí)可先確定D，再確定lef；而長(zhǎng)度方向有限時(shí)，可先確定le，再定電樞直徑D二，總之應(yīng)用主要尺寸關(guān)系式確定斌lef只能是一個(gè)初選過(guò)程，目前國(guó)內(nèi)電機(jī)廠生產(chǎn)的小功率永磁直流電動(dòng)機(jī)基本已成系列生產(chǎn)，主要尺寸也基本定型。氣隙長(zhǎng)度的選擇也是永磁直流電動(dòng)機(jī)中主要尺寸選擇時(shí)的重要項(xiàng)目。從提高電動(dòng)機(jī)電磁能力和抗去磁能力角度，希望氣隙長(zhǎng)度越小越好，但是過(guò)小的氣隙長(zhǎng)度會(huì)使電動(dòng)機(jī)換向性能變壞，而且給制造裝配工藝帶來(lái)困難。

另外氣隙長(zhǎng)度還和永磁材料性能有關(guān)，如使用鋁鎳鉆永磁材料，由于H 。較小、抗去磁能力差，氣隙宜小些為宜；如鐵氧體永磁材料，H 。相對(duì)較高，氣隙也取得大一些；而使用欽鐵硼永磁材料，H 。更高，氣隙也取得更大一些。一般小功率鐵氧體永磁電動(dòng)機(jī)的氣隙長(zhǎng)度在0 . 04一0 . 08cm之間。

4 . 6 . 2定子尺寸的確定

定子尺寸是指永磁體尺寸和機(jī)殼尺寸。

1．永磁體尺寸確定

l）永磁體高度h 。永磁體高度，一般是指永磁體磁化方向的尺寸，由于永磁體提供永磁直流電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)源，因此h 。尺寸的確定應(yīng)以電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系出發(fā)，再根據(jù)電動(dòng)機(jī)電磁性能去調(diào)整。永磁體高度h ?？捎上率浇o出：。

2．機(jī)殼尺寸確定

l）機(jī)殼厚度hJ因?yàn)闄C(jī)殼是磁路的一部分，如果機(jī)殼用鋼板拉成，應(yīng)使扼部磁感應(yīng)強(qiáng)度在盡l = ( l . 5一1 . 8 ) T，機(jī)殼厚度為。

4 . 6 . 3電樞沖片的設(shè)計(jì)

1．電樞槽數(shù)

當(dāng)電樞元件總數(shù)一定時(shí)，電樞槽數(shù)越多越好，這樣可以減少每槽導(dǎo)體數(shù)，從而降低各換向元件的電抗電動(dòng)勢(shì)，有利換向。但槽數(shù)過(guò)多，電樞齒距tZ過(guò)小，齒根容易損壞，所以應(yīng)使齒限制在一定范圍。電樞槽數(shù)還應(yīng)符合繞組繞制規(guī)則和對(duì)稱條件。

2．電樞槽形

小功率直流電動(dòng)機(jī)槽形一般常用的是梨形槽、斜肩圓底槽，此外在汽車起動(dòng)機(jī)或摩托車起動(dòng)機(jī)中也有用平行槽或矩形槽，常用槽形如圖4一12所示。以梨形槽為例，槽尺寸確定方法如下：

4 . 6 . 4電磁設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例

利用文獻(xiàn)所提供的計(jì)算方法我們對(duì)45W小功率永磁直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了計(jì)算，

計(jì)算過(guò)程如下。