三相永磁同步电机之关于永磁直流电动机的电磁设计计算

    永磁直流电动机应用场合十分广泛，不同的使用条件对电动机性能则有不同的要求。如家用电器、电动玩具要求价格低廉，电动工具等则要求电动机功率大、体积小。有些特殊使用场合的电动机则要求其密封性能好，还有些电动机对某种性能有特殊要求，不同的使用条件则要求的永磁材料不同，因而对材料的电磁负荷选择就完全不同。永磁材料的生产厂很多，不同工厂对永磁材料生产质量也不完全相同，而且同一工厂生产的不同批次材料也有较大的离散性。因而永磁直流电动机参数计算和实测结果也不完全相同，所以在进行电磁计算时，一些性能指标必须留有较大的裕度。

4 . 6 . 1主要尺寸的选择

主要尺寸是指电枢直径D 。，电枢计算长度let及气隙长度邑电动机的主要尺寸关系式有。

为了获得足够高的气隙磁感应强度，应使得工作点的磁负荷。对于连续运行的小功率水磁直流电动机电负荷，A二30一10oA / m ;而对于短时运行的小功率直流电动机电负荷，A = 100一300A / m 。气隙磁感应强度B 。的选择与永磁材料剩余磁感应强度Br有关，在使用铁氧体永磁材料时，通常选B 。＝( 0 . 6一0 . 55）。总之，电磁负荷的选择是一个充满经验的数据，特别是电负荷，当设计者没有足够的设计经验时，应充分尊重试验数据。当电负荷选择后，电动机的有效体积即可确定。但是电动机是应该设计成细长结构还是短粗结构，这可以根据使用场合确定。假如直径方向有限制时可先确定D，再确定lef；而长度方向有限时，可先确定le，再定电枢直径D二，总之应用主要尺寸关系式确定斌lef只能是一个初选过程，目前国内电机厂生产的小功率永磁直流电动机基本已成系列生产，主要尺寸也基本定型。气隙长度的选择也是永磁直流电动机中主要尺寸选择时的重要项目。从提高电动机电磁能力和抗去磁能力角度，希望气隙长度越小越好，但是过小的气隙长度会使电动机换向性能变坏，而且给制造装配工艺带来困难。

另外气隙长度还和永磁材料性能有关，如使用铝镍钻永磁材料，由于H 。较小、抗去磁能力差，气隙宜小些为宜；如铁氧体永磁材料，H 。相对较高，气隙也取得大一些；而使用钦铁硼永磁材料，H 。更高，气隙也取得更大一些。一般小功率铁氧体永磁电动机的气隙长度在0 . 04一0 . 08cm之间。

4 . 6 . 2定子尺寸的确定

定子尺寸是指永磁体尺寸和机壳尺寸。

1．永磁体尺寸确定

l）永磁体高度h 。永磁体高度，一般是指永磁体磁化方向的尺寸，由于永磁体提供永磁直流电动机的磁动势源，因此h 。尺寸的确定应以电动机的磁动势平衡关系出发，再根据电动机电磁性能去调整。永磁体高度h 。可由下式给出：。

2．机壳尺寸确定

l）机壳厚度hJ因为机壳是磁路的一部分，如果机壳用钢板拉成，应使扼部磁感应强度在尽l = ( l . 5一1 . 8 ) T，机壳厚度为。

4 . 6 . 3电枢冲片的设计

1．电枢槽数

当电枢元件总数一定时，电枢槽数越多越好，这样可以减少每槽导体数，从而降低各换向元件的电抗电动势，有利换向。但槽数过多，电枢齿距tZ过小，齿根容易损坏，所以应使齿限制在一定范围。电枢槽数还应符合绕组绕制规则和对称条件。

2．电枢槽形

小功率直流电动机槽形一般常用的是梨形槽、斜肩圆底槽，此外在汽车起动机或摩托车起动机中也有用平行槽或矩形槽，常用槽形如图4一12所示。以梨形槽为例，槽尺寸确定方法如下：

4 . 6 . 4电磁设计计算实例

利用文献所提供的计算方法我们对45W小功率永磁直流电动机进行了计算，

计算过程如下。