风机选用三相永磁无刷直流365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 设计方案

   节能减排、高效环保已成为当前国内外共同的主题。365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 作为用电器或者各种机械的动力源，其应用领域已经无处不在，故365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的节能节电具有结构简单，数据转矩大，调速范围宽、效率高、噪音低、可靠性高、使用寿命长、无滑动接触和换相火花等优点，已日益发展为集特种365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 、微处理器、控制软件体的机电一体化高科技产品。三相永磁无刷直流电动机控制电路和生产工艺简单，可靠性好以及噪音低，在航空、航天、家用电器、医疗等行业的风机中获得广泛应用

  近年来，随着三相永磁无刷直流365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 应用的电压计功率范围的扩大，在交流供电的风机中应用已经越来越受到人民的关注，为了满足风机的新需求，对三相永磁无刷直流365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的尺寸、齿糟转矩、电磁噪音、运行性等提出了新的要求。因此，合理的点击设计对较高的电压或者较大功率的三相永磁无刷直流365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 有着重要的意义,在航空、航天、家用电器、医疗等行业的风机中获得广泛应用

本文以设计的一款10000r/min、300W、4极的三相永磁无刷直流365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 为实例，利用Maxwell 2D 建立了这款365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的二维有限公司元仿真模型，给出365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的反电势、气隙磁密喝电磁场的分布情况，分析齿槽转矩、输出转矩，计算空载永磁体磁场谐波等，并在词寄出上试制了样机，完成了有关性能的测试，验证了电磁设计和仿真分析的正确性，为采用三相永磁无刷直流365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 进行了节能节电的分析与设计提供一些有意义的参考

1. 三相永磁无刷直流365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的电磁设计

1.1主要技术参数

1.2365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的主要尺寸确定

电动机的主要尺寸和计算功率、转速、电磁负荷有光

其中，Di为定子内径，L为铁芯长度nN为额定转速，ai为极弧系数，取0.7~0.8；P为计算功率，取P=(1.1~1.2)ＸPn;K 为气隙磁场的波形系数，为正弦分布时Kφ=1.11;KW为基波绕组 系数，本电磁方案用集中绕组

1.3365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 永磁材料的选取

永磁体材质的性能在一定的程度上决定着365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的尺寸和性能，目前，永磁无刷365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的应用上的磁性材质主要是铁氧体和钕铁硼

（1）    铁氧体的矫顽力温度系数为0.27%/K,在允许范围温度越高，矫顽里越高；钕铁硼矫顽力温度系数-（0.4~0.7）%/K，通常最高工作温度为150℃，温度 稳定性能比铁氧体差

（2）    钕铁硼是目前磁性能最强的用词材料，其最大的磁能积为铁氧体永磁材质的5~12倍。因此，在相同的尺寸下能提供更大的气隙磁通和输出转矩。但是目前钕铁硼价格远远高于铁氧铁，同等重量下的钕铁硼价格是铁氧体价格的6~7陪

（3）    对三相永磁无刷直流365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 ，通过增加磁铁的厚度和供磁面积，可以有效增加气隙磁通。铁氧铁磁负荷教低，以至365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的齿槽转矩和输出转矩波动也较小，能减少噪音。

综合技术要求和材质，本设计选择钕铁硼作为磁性材料

1.4永磁体厚度的选取

式中：Ks为外磁路的饱和系数；Kδ为气隙系数；Bδ为气隙磁密； δ为平均气隙长度；μo为真空磁导率；Hc为内禀矫玩力。

永磁体厚度需综合电力性能与成本，按需要的气隙磁通密度通过磁路计算来选择。磁钢外径≈0.024~0.072时，内转子结构的永磁体内径/外径=0.85~0.9之间最佳

1.5电枢冲片的设计

1.5.1电枢槽书的确定

在永磁无刷直流365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 中，采用较多的槽数可减少线圈匝数，也有利于换向，但槽绝缘增加，槽利用率降低，可能造成根部过窄。槽数Q通常按以下经验公司确定，其中Dα为电枢直径：

1.5.2电枢的结构

365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的长径比的选择对365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的性能和经济性有很大的影响。主要因素包括参数、温升、转动惯量、耗铜量和转子机械强度等

短轴长径的电枢结构，比细长性的结构电动机更容易下线，有利于提供生产效率。同时 ，转子的转动惯量较大，能避免因365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的转矩强迫振荡频率与365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的固有频率接近而产生共振，还可以限制负载时功率震动的幅值。因此，本文设计的三相永磁无刷直流365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 采用短轴长径的电枢结构。

2. 设计流程

365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 设计流程包括主要尺寸的确定、长径比的确定、永磁体的形状选择、轭高和齿宽的计算等。通过对365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的参数计算、校验，最终确定365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 各个部分的尺寸

5由以上分析，本文设计的三相永磁直流带你及主要参数如下表

利用电磁场有限元分析软件Ansys中的Maxwell 2D建立三相永磁无刷直流的二维有限元模型

4.基于有限元法的分析与计算

4.1样机的反电势

仿真得到的样机的反电势波形，反电势波形为非平顶波。无刷直流365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的绕组存在一定的电感，导致电流不能快速变化，一般情况下的365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 反电动势只是接近梯形

4.2气隙磁密

利用Maxwell 2D静磁场求解，得到样机的气隙磁密波形图

4.3磁场分布

 基于有限元的基本原理，计算了365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 的空载磁场，并得到负载磁场分布图 不能快速变化，一般情况下的365scores_365平台地址体育_苹果约彩365app下载 反电动势只是接近梯形