永磁同步電機以及直流無刷電機的電磁設(shè)計.pptx

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1、1永磁同步電機以及直流無刷電機的電磁設(shè)計2二、永磁電機的磁路結(jié)構(gòu)形式簡介一、永磁電機主要設(shè)計參數(shù)之間的關(guān)系式四、電磁設(shè)計與控制的緊密結(jié)合主要內(nèi)容三、永磁同步電機與直流無刷電機的區(qū)別3一、永磁電機主要設(shè)計參數(shù)之間的關(guān)系式其中為電樞直徑；為等效鐵心長度；為電機的額定點轉(zhuǎn)速；為電機的計算功率；為電機計算極弧系數(shù)；為電機氣隙磁場的波形系數(shù)；為電機的繞組系數(shù)；為電機的線負荷；為電機的氣隙磁密最大值；（2）相同的電磁負荷，相同轉(zhuǎn)速，電機體積越大可實現(xiàn)的功率也越大；（3）相同的電磁負荷下，出相同功率，轉(zhuǎn)速越高則電機的體積越??；（4）一定功率和轉(zhuǎn)速下，

2、電磁負荷決定電機的主要尺寸；（1）電機的主要尺寸由其計算功率和轉(zhuǎn)速n之比決定；反映電機的電負荷反映電機的磁負荷4極弧系數(shù)的概念解釋磁鋼表貼式轉(zhuǎn)子磁鋼內(nèi)嵌式轉(zhuǎn)子5電機主要尺寸比電機主要尺寸比定義如下：為電機的極距；在選定電機的電磁負荷后，可基本確定電機的。λ的大小與電機運行性能、經(jīng)濟性、工藝性等均有密切關(guān)系，或有一定影響。一、尺寸比越大，電機越細長；端部短，因而端部用銅相應(yīng)減少；經(jīng)濟性二、體積未變，鐵重基本不變，同一磁密下基本鐵耗也不變，再考慮電流密度一定時，端部用銅相對減少，總體損耗下降，效率提高；電磁性能三、電機細長，則相對的鐵心與機

3、座之間的接觸面積增大，對散熱有利。(對用氣體作為冷卻介質(zhì)時，風路加長，冷卻條件變差）；熱性能四、電機細長，線圈數(shù)目常較粗短的電機為少，因而使線圈制造工時和絕緣材料消耗減少；但機座加工費時，下線難度較大，下線工時增多；此外，沖片數(shù)目增大，沖片沖剪和鐵心疊壓費時，沖模磨損加??；工藝性來分析一下，在電機體積未變的情況下，主要尺寸比較大的影響：外轉(zhuǎn)子輪轂電機6二、永磁電機的磁路結(jié)構(gòu)形式簡介就目前公司所生產(chǎn)的電機來說，可分為大致兩種：一、內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)；二、外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)；三、混合磁路結(jié)構(gòu)（天津電機）；徑向磁場結(jié)構(gòu)；軸向磁場結(jié)構(gòu)（盤式電機）；ISG電機（

4、內(nèi)轉(zhuǎn)子）軸向磁場的混合勵磁電機磁鋼表貼式（SPM）磁鋼內(nèi)嵌式（IPM一字形）7內(nèi)轉(zhuǎn)子電機的多種磁路結(jié)構(gòu)形式切向式IPM混合式IPM徑向式IPMToyota-Prius的分段斜極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)連續(xù)斜極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)多層徑向式IPM結(jié)構(gòu)Honda-Accord的IPM轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)8電機的交直(DQ)軸磁路徑向式IPM切向式IPM9自行車電機三、永磁同步電機與直流無刷電機的區(qū)別工業(yè)電機汽車電機10一、傳感器的不同：直流無刷電機(BLDC)：位置傳感器，如霍爾等；永磁同步電機(PMSM)：速度和位置傳感器，如旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等；三、三相電流波形不同：BL

5、DC：近似方波或梯形波（理想狀態(tài)）；PMSM：正弦波（理想狀態(tài)）；二、反電勢波形不同：BLDC：近似梯形波（理想狀態(tài)）；PMSM：正弦波（理想狀態(tài)）；四、控制系統(tǒng)的區(qū)別：BLDC：通常包括位置控制器、速度控制器和電流（轉(zhuǎn)矩）控制器；PMSM：不同控制策略的會有不同的控制系統(tǒng)；五、設(shè)計的原理與方法上的區(qū)別：BLDC：盡量拓寬反電勢波形的寬度（使之近似為梯行波）；PMSM：使反電勢接近與正弦波；體現(xiàn)在設(shè)計上主要是定子繞組、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（如極弧系數(shù)）上的區(qū)別。11四、電磁設(shè)計與控制策略的緊密結(jié)合不同的控制策略，可能導(dǎo)致不同的電磁設(shè)計結(jié)果；而同一種

6、電磁設(shè)計，采取不同的控制策略，則會有不同的效果。因此，對應(yīng)不同的設(shè)計指標，電磁設(shè)計必須和控制策略匹配，才能總體上產(chǎn)生一個最佳的效果。矢量控制方法一、Id=0控制二、最大轉(zhuǎn)矩/電流控制三、弱磁控制四、最大輸出功率控制永磁電機的dq軸旋轉(zhuǎn)坐標系124.1Id=0控制（磁場定向控制）控制是矢量控制中的一個特殊的控制方法，從電動機端口看，相當于一臺他勵直流電動機，定子電流中只有交軸分量，且定子磁動勢空間矢量與永磁體磁場空間矢量正交，即β=90°，電機轉(zhuǎn)矩中只有永磁轉(zhuǎn)矩分量。例如：工縫機電機、以及所有表貼式永磁同步電機。磁場定向控制時的相量圖為什

7、么表貼式永磁電機都適合用這種控制方式？表貼式永磁電機的交直軸電感相等，不可能有磁阻轉(zhuǎn)矩存在。適用于恒速運行，以及調(diào)速范圍要求不高的場合。134.2最大轉(zhuǎn)矩/電流控制SPM電機的定子電流矢量軌跡表貼式永磁電機：Ld=Lq可推出結(jié)論：Id=0最大轉(zhuǎn)矩/電流控制也稱單位電流輸出最大轉(zhuǎn)矩的控制，是凸極式永磁同步電動機用的較多的一種電流控制策略。對于隱極式永磁同步電機（大多數(shù)表貼式永磁電機）來說，最大轉(zhuǎn)矩/電流控制就是id＝0控制。電流矢量應(yīng)滿足的兩條件SPM電機144.2最大轉(zhuǎn)矩/電流控制IPM電機的定子電流矢量軌跡最大轉(zhuǎn)矩/電流控制也稱單位電

8、流輸出最大轉(zhuǎn)矩的控制，是凸極式永磁同步電動機用的較多的一種電流控制策略。對于隱極式永磁同步電機（大多數(shù)表貼式永磁電機）來說，最大轉(zhuǎn)矩/電流控制就是id＝0控制。電流矢量應(yīng)滿足的兩條件其中ρ為電機的凸極率，ρ