无刷电机设计手册

电机设计禁忌手册1.线圈电流密度不宜过大或过小:电机线圈具有一定的电阻.当电流通过线圈时就产生损 耗.绕组温升高,电机设计希望减小电阻,以减小损耗,提高效率.加粗线径,降低电流密度可以减 电阻,但会线圈材料用量增加.由于槽面积的加大,引起铁心磁密增加,使电机的励磁电流和铁 损增加.通常感应电机 j 取 3~7A/mm² (槽面积大也就是芯片设计时铁心槽孔大) 2.电机铁心的磁通密度不宜过高或过低. 当铁心材料,频率和硅钢片厚度一定时铁损决定于 磁通密度 Ø 的大小,磁通密度过高使铁损增加,电机效率降低,铁心发热使电机温升增高.并由 于励磁安匝增加电机功率因子降低,所以铁心的磁通密度不宜过高,尽量避免用在磁化曲线的 过饱和段,磁密过低则使电机材料用量增加,成本提高.芯片齿部窄,磁密高即槽入线的空位大 也就是铁心槽孔大反之. 3.电机槽满率不宜过高或过低. 一般取 75~85%槽满率低电机运行时导线在槽内松动.易损 伤绝缘.此外槽内空隙多,由于空气导热差,影响线圈的散热使电机温升增高. 4.电机槽形的设计尽可能选用平行齿梯形槽并槽形边缘不要有尖角,尽量用圆底槽,由于圆槽 铸铝时填充好,并做模方便.定子芯片嵌线容易. 5.电机槽

电机与拖动基础

课程设计报告

设计题目： 学 号： 指导教师：

信息与电气工程学院 二零一六年七月

哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告 直流无刷电机本体设计

1. 设计任务

(1) 额定功率(2) 额定电压

PN?80W

nN?1000r/minUN?310V(3) 电动机运行时额定转速(4) 发电机运行时空载转速

nmax?6000r/min(5) 最大允许过载倍数??2.5 (6) 耐冲击能力

am?1500m/s2

(7) 机壳外径D?42mm

设计内容：

1. 根据给定的技术指标，计算电机基本尺寸，包括：定子铁心外径、定子铁心内径、铁心长度等。

2. 磁路计算，包括极对选择、磁钢选型、磁钢厚度、气隙长度等方面计算。 3. 定子绕组计算，包括定子绕组形式、定子槽数、绕组节距等计算。

2. 理论与计算过程

2.1 直流无刷电机的基本组成环节

直流无刷电动机的结构原理如图2-1-1所示。它主要由电机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。电机本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼型绕组和其他起动装置。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,……）组成。图中的电机本体为三相电机。三相定

摘 要

无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。 无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。早在十九纪诞生电机的时候，产生的实用性电机就是无刷形式，即交流鼠笼式异步电动机，这种电动机得到了广泛的应用。但是，异步电动机有许多无法克服的缺陷，以致电机技术发展缓慢。上世纪中叶诞生了晶体管，因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机，它克服了第一代无刷电机的缺陷。 “无刷直流电机”的概念已由最初的具有电子换相器的直流电机发展到泛指一切具有传统直流电机外部特性的电子换相电机。现今，无刷直流电机集电机、变速机构、检测元件、控制软件和硬件于一体，形成为新一代的电动调速系统。无刷直流电机具有最优越的调速性能，主要表现在:调速方便(可无级调速)，调速范围宽，低速性能好(启动转矩大，启动电流小)，运行平稳，噪音低，效率高，应用场合从工业到民用极其广泛。如电动自行车、电动汽车、电梯、抽油烟机、豆浆机、小型清污机、数控机床、机器人等等.直流无刷电动机驱动系统主要由驱动芯片MC33035、电子测速芯片MC33039、IR2103驱动芯片以及一些稳压电路等组

电机设计

第一章

1. 电机常数CA和利用系数KA的物理意义是什么？

答：CA：大体反映了产生单位计算转矩所消耗的有效材料。KA：单位体积有效材料能产生的计算转矩。

2. 什么是主要尺寸关系是？根据他可以得出什么结论？

答：主要尺寸关系式为：D2lefn/P’=6.1/(αp’KNmKdpABδ)，根据这个关系式得到的重要结论有:①电机的主要尺寸由其计算功率P’和转速n之比P’/n或计算转矩T所决定;②电磁负荷A和Bδ不变时，相同功率的电机，转速较高的，尺寸较小；尺寸相同的电机，转速较高的，则功率较大。这表明提高转速可减小电机的体积和重量。③转速一定时，若直径不变而采取不同长度，则可得到不同功率的电机。④由于极弧系数αp’、 KNm与Kd的数值一般变化不大，因此电机的主要尺寸在很大程度上和选用的电磁负荷A和Bδ有关。电磁负荷选得越高电机的尺寸就越小。

3.什么是电机中的几何相似定律？为何在可能情况下，总希望用大功率电机来代替总功率相等的小功率电机？为何冷却问题对于大电机比对小电机更显得重要?

GGef?PPDalahaba1 答：在转速相同的情况，当====…下，∝∝∝∝'1/4P'P'P'DblbhbbbP''3/4P即当B和J的数值

123456J?V+123V-45RIGHT6LEFT78OUT_V+9OUT -V10IN_H111IN_H212IN_H31314IN_I151617181920212212345678910111213141516171819202122Edge Con 22CHENWYPROJECTBCHENWYCPUCHENWYPLUSCHENWYPOWERCHENWYDRIVEBAACCDTitleDSizeBDate:File:1122334455NumberRevision2006-12-7Sheet of C:\\Documents and Settings\\..\\PROJECT.SCHDOCDrawn By66 AVCCAIN_H1RRes21KRC?1KRes2Cap Semi100pFGND1URRes25.1KRH1Optoisolator1VCCRes2C?5.1KCap100pFGNDC?Cap15pF1H2URSTGNDVCC9193110121314153938373635343332123RSTXTAL1EA/VPPRXD/P3.0INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5P0.0/AD0P

《电机设计》复习题

1.电机常数CA和利用系数KA的物理意义是什么？

2.电磁负荷对电机性能和经济性有何影响？电磁负荷选用时要考虑哪些因素？ 3.什么是电机的主要尺寸比？它对电机的性能和经济性有何影响？

4.何谓系列电机？为什么一般电机厂生产的大多是系列电机？系列电机设计有哪些特点？ 5.为什么可以将电机内部比较复杂的磁场当作比较简单的磁路来进行计算？ 6.磁路计算的一般步骤是怎样的？

7.感应电机满载时及空载时的磁化电流是怎样计算的？它们与哪些因素有关？若它们的数值过大，可从哪些方面去调整效果较为显著？ 8.漏抗的大小对于交流电机的性能有何影响？ 9.槽漏抗与谐波漏抗的大小主要与哪些因素有关？

10.齿顶漏抗与谐波漏抗有何区别？在哪种电机里需计算齿顶漏抗？为什么？ 11.空载铁心损耗的大小主要与哪些因素有关？

12.要减小负载时绕组铜中的附加损耗，一般采取哪些措施？

13.大容量直流电机绕组导体中负载时会不会产生涡流损耗？为什么？齿饱和度较高的直流电机，绕阻导体中还会产生沿槽宽方向的涡流损耗，为什么？

14.电机中常用的通风冷却系统有哪几种？选择和设计通风系统时应注意哪些问题？ 15.流体所具有的压力为什么可以用压头来表示？压力与压头之间的

小型电机中使用的公差配合及表面粗糙度

零部件及要素名称 配合制 配合及精度等级代号 机座 止口内经 铁心挡内经 总长 底脚孔直径 中心高（底脚平面） 底脚孔中心至轴伸端止口平面 端盖 止口外径 止口到轴承室侧高 轴承室内径 轴承室厚度号6~9 轴承盖 止口外径 止口深度 内经 存油室四壁 冲片 定子内、外径 转子外径 转子内径 定、转子槽深及槽宽 定子槽底直径 转子槽底直径 铁心 定子外经及内经 转子外经 转子内径 定子槽深及槽宽 定子长度（扣片处） 定子长度（扣片之间） 定子内圆齿部弹开度 基孔制 基轴制 基孔制 基孔制 基孔制 基孔制 基孔制 基孔制 基孔制 基孔制 基孔制 基孔制 基孔制 j7 h11 J7 h11 f9 h11 H11 H8 H10 H10 h10 1.6 6.3 1.6 6.3 6.3 6.3 6.3 1.6 3.2 同定子内径公差 公差为+0.0 -0.2 公差为L±1.0 公差为L±2.0 当L<=100㎜时，L+3,当100200㎜时L+5 转轴 轴伸外经 轴承盖挡外径 轴承挡外径 铁心挡两侧轴外圆（1~5） 铁心挡外径（键连接） 铁心挡外径（热套） 铁心挡外径（滚花）

目录

任务书 ............................................................................................................................. I 开题报告 ....................................................................................................................... II 指导教师评审意见 ...................................................................................................... III 评阅教师评语 .............................................................................................................. IV 答辩记录及成绩评定 ...................

家用电器及电动工具用串激电机设计----2002.2

第一章 概述

1-1单相串激电机设计进展

1． 单相串激电机的设计研究概述：为适应电动工具以及小型家用电器之应用需要，串激电机设计得到了长足进步。

2． 电磁设计上的进展：据估计每隔十年，单位重量出力提高20%~30%，可归纳如下：

(1) 提高电机转速;

(2) 增大转子直径，提高定子/转子外径比D2D1。由0.52~0.56提高到

0.54~0.59，使定转子温升趋于平衡；

(3) 采用深槽定子，得益于采用了自动绕线机，可以采用较大的转子外经并缩短定

子匝长。可提高电机效率10%~20%；

(4) 提高电磁密度，适当提高激磁安匝。可以缩小结构尺寸，有利换向，提高电机

硬度；

(5) 减少冲片规格，提高通用性。降低成本，适应自动化批量生产；

1-2单向串激电机的设计要求

1． 电机设计的基本要求

（1） 功率要求，适当选取功率，综合平衡效率、温升、及体积之要求； （2） 效率和攻率因数的要求；

（3） 其它额定指标，包括启动转矩，最小转矩，最大转矩等； 2． 单相串激电机的设计特点及要求

（1） 额定工作点，额定输出转矩时电机应不低于额定

第一章 概述

1.1 变频调速技术的发展与应用

近十年来，随着电力电子技术、微电子学、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，

电力传动领域正发生着交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术的革命。交流变频调速以其优异的调速和起、制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，被国内外公认为最有发展前途的调速方式，成为节电、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。

1.1.1我国变频调速技术的发展概况

在电气传动领域，人们关心的是如何合理地使用电动机以节约电能和有目地控制机械

的运转状态（位置、速度、加速度等），在实现电能-机械能之间的转换过程中达到优质、高产、低耗的目的。今年来交流调速最活跃、发展最快的就是变频调速技术，是交流调速的基础和主干内容，其根本原因在于变频调速在节能和调速特性优于其他调速方式，当然，电力电子器件发展、计算机技术、自动控制技术的迅速发展也为它的实现提供了基础。

我国关于变频调速的研究始于20世纪60年代初期，当时典型的技术是交-交变频器供电的交流变频调速传动；继此之后80年代主体技术为电压或电流型六脉冲逆变器供电的交流变频调速传动；从90年代中期至今，随着电力电子器件、调制技