三相永磁同步電機之關(guān)于永磁直流電動機的電磁設計計算

    永磁直流電動機應用場合十分廣泛，不同的使用條件對電動機性能則有不同的要求。如家用電器、電動玩具要求價格低廉，電動工具等則要求電動機功率大、體積小。有些特殊使用場合的電動機則要求其密封性能好，還有些電動機對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，因而對材料的電磁負荷選擇就完全不同。永磁材料的生產(chǎn)廠很多，不同工廠對永磁材料生產(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。因而永磁直流電動機參數(shù)計算和實測結(jié)果也不完全相同，所以在進行電磁計算時，一些性能指標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 。，電樞計算長度let及氣隙長度邑電動機的主要尺寸關(guān)系式有。

為了獲得足夠高的氣隙磁感應強度，應使得工作點的磁負荷。對于連續(xù)運行的小功率水磁直流電動機電負荷，A二30一10oA / m ;而對于短時運行的小功率直流電動機電負荷，A = 100一300A / m 。氣隙磁感應強度B 。的選擇與永磁材料剩余磁感應強度Br有關(guān)，在使用鐵氧體永磁材料時，通常選B 。＝( 0 . 6一0 . 55）。總之，電磁負荷的選擇是一個充滿經(jīng)驗的數(shù)據(jù)，特別是電負荷，當設計者沒有足夠的設計經(jīng)驗時，應充分尊重試驗數(shù)據(jù)。當電負荷選擇后，電動機的有效體積即可確定。但是電動機是應該設計成細長結(jié)構(gòu)還是短粗結(jié)構(gòu)，這可以根據(jù)使用場合確定。假如直徑方向有限制時可先確定D，再確定lef；而長度方向有限時，可先確定le，再定電樞直徑D二，總之應用主要尺寸關(guān)系式確定斌lef只能是一個初選過程，目前國內(nèi)電機廠生產(chǎn)的小功率永磁直流電動機基本已成系列生產(chǎn)，主要尺寸也基本定型。氣隙長度的選擇也是永磁直流電動機中主要尺寸選擇時的重要項目。從提高電動機電磁能力和抗去磁能力角度，希望氣隙長度越小越好，但是過小的氣隙長度會使電動機換向性能變壞，而且給制造裝配工藝帶來困難。

另外氣隙長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機的氣隙長度在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機的磁動勢源，因此h 。尺寸的確定應以電動機的磁動勢平衡關(guān)系出發(fā)，再根據(jù)電動機電磁性能去調(diào)整。永磁體高度h 。可由下式給出：。

2．機殼尺寸確定

l）機殼厚度hJ因為機殼是磁路的一部分，如果機殼用鋼板拉成，應使扼部磁感應強度在盡l = ( l . 5一1 . 8 ) T，機殼厚度為。

4 . 6 . 3電樞沖片的設計

1．電樞槽數(shù)

當電樞元件總數(shù)一定時，電樞槽數(shù)越多越好，這樣可以減少每槽導體數(shù)，從而降低各換向元件的電抗電動勢，有利換向。但槽數(shù)過多，電樞齒距tZ過小，齒根容易損壞，所以應使齒限制在一定范圍。電樞槽數(shù)還應符合繞組繞制規(guī)則和對稱條件。

2．電樞槽形

小功率直流電動機槽形一般常用的是梨形槽、斜肩圓底槽，此外在汽車起動機或摩托車起動機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電磁設計計算實例

利用文獻所提供的計算方法我們對45W小功率永磁直流電動機進行了計算，

計算過程如下。