永磁直流電機主要尺寸的目標設(shè)計法
邱國平 (常州電機電器總廠)
【摘 要】介紹永磁直流電機的目標設(shè)計方法，在確定主要尺寸時考慮了滿足機械特性和槽滿率的要求，避免了反復(fù)試算，比較方便，不失為一種有實用價值的方法。
【敘 詞】永磁電機直流電動機／主要尺寸／目標設(shè)計法
1永磁直流電機機械特性曲線分析
永磁電動機的性能可用機械特性曲線表示，見圖1，而額定工作點僅是機械特性曲線上某一個點而已。現(xiàn)在的設(shè)計程序中大多數(shù)僅是提出額定工作點作為設(shè)計指標，加工生產(chǎn)的電機考核和判別僅是額定點而已。但是，設(shè)計的電機僅能達到額定點是不夠的，設(shè)計目標應(yīng)該是電機性能應(yīng)符合電機所要求的機械特性曲線。
機械特性曲線丁一雅理論上是一條直線，一條直線由2個點就可確定，可以認為tn和td2點確定了t-d這條直線。
式中td——堵轉(zhuǎn)力矩
to——空載力矩
kt——力矩常數(shù)
r——電機轉(zhuǎn)子電阻
u——電樞端電壓
從式(1)、(2)中知，電樞電阻r決定了td，即電樞電阻r是決定電機機械特性丁一靠曲線的重要參數(shù)之一。因此在設(shè)計電機時應(yīng)該首先考慮到電樞電阻大小，而不僅僅作為求取額定點電勢e時的參考而已。
2電機主要尺寸的關(guān)系
要使電樞電阻r達到符合整個要求的電機機械特性，即：
式中qcu——導(dǎo)線截面積
d——電樞直徑
n——繞組總導(dǎo)體數(shù)
a——并聯(lián)支路對數(shù)
l——電樞計算長度
式中p——極對數(shù)
bδ——氣隙磁密
αi——極弧系數(shù)
事實上，鐵氧體磁鋼考慮到等效氣隙長、齒磁密，在不飽和時：
式中j--電流密度
例：電機24v(dc)，in=0．72a，br=0．38t，αi=o．72，td=o．1836nm，j=6．57
a／mm。
則：k=0．993
因此  時，即d≥1cm時，電機才有可能達到設(shè)計目標常數(shù)中各目標參數(shù)的要求。 利用式(10)求d2l，dl極值。
d2l可以代表電機電樞體積，dl可以代表電機磁通。
因此在設(shè)計考慮時，要求體積最小，則用  求取d，l；如果要求磁通最小，則用  求取d，l。 3永磁直流電機槽利用率與線負荷的關(guān)系
上述僅考慮到電機電性能和磁性能而導(dǎo)出的關(guān)系。因為電樞沖片d的大小還與生聲工藝(如繞嵌線形式、轉(zhuǎn)子絕緣等級、形式等)有關(guān)系，因此設(shè)計時必須把轉(zhuǎn)子槽滿率作為電機主要尺寸的重要目標參數(shù)。
在一般設(shè)計程序中，槽滿率sf為：
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