电动自行车用永磁无刷直流电机选型及结构参数设计
1油泥模型电机参数分析
油泥模型的电机设计为38齿牙盘其转子内径为111mm电机铁心长度为14mm。其参数见表1。
表1方案1电机参数表
当给电机加上48V电压时其输出特性如图1所示此时电机最高效率的工作点较高为650rmi
而电动自行车额定工作转速仅为180rmi
。所以理论上应增加匝数或降低电压直接增加匝数受到了槽满率的限制降低线径再增加匝数又受到了定子电流密度的限制。所以实际工作时只能通过降低电压来。降低定子电流。当电压降低到18V使得定子电流为95A时其输出功率仅为120W效率为70不能满足要求。
图1油泥模型电机输出特性
2电机初始方案选择
电机槽数和极数有多种匹配参数可以选用设计组利用计算机软件对槽数和极数分别为
f3624、3640、4246的电机进行了参数仿真并对结果进行了分析。结论表明极数为24的电机极数太少导致磁钢较宽17mm加工困难。另外由于24极数的电机额定工作速度太高其低速时效率较低因此不适合采用。
21推荐方案定子、转子参数的确定
推荐方案的定子槽、转子极数分别为3640定子绕组为069漆包线3股33匝如表2所示。
表2推荐方案电机参数表
本方案最高效率转速440rmi
最高效率87电机输出特性如图3所示。图为铁心长20mm的输出特性。由图中可以看出相比较铁芯25mm电机结构最高效率时的转速370rmi
提升到到450rmi
电机从30rmi
460rmi
都可以输出200W以上的功率。
图3推荐方案电机输出特性
电机定子采用双层绕组电机齿槽匹配和部分嵌线图如图4和图5所示。
f
图4电机齿槽匹配图
图5电机嵌线图
三相磁链曲线如图6所示。
000500
100015002000
Timems
003
002
001
000
001002
003
Y1Wb
A
softLLC
Maxwell2DDesig
1
XYPlot3
CurveI
fo
FluxLi
kagePhaseASetup1Tra
sie
t
FluxLi
kagePhaseBSetup1Tra
sie
t
FluxLi
kagePhaseCSetup1Tra
sie
t
图6三相磁链曲线图7电机剖分网格
建立好电机四分之一有限元模型后把电机分为五部分进行网格剖分。电枢绕组网格的最大步长为23mm磁钢网格的最大步长为1mm主体网格的最大步长15mm磁钢网格的最大步长0068mm气隙网格的最大步长为0075mm。剖分的网格如图7所示
进行分析后其磁力线如图8所示。
fa0s时b002s时
图8磁力线分布图
电机的局部磁密分布图如图9所示。由图中可以看出电机定子、转子最大磁密未超过17T即定子和转子未出现磁饱和现象。
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图9局部磁密分布图
a0s时b002s时
图10局部磁密分布矢量图
22推荐方案参数调整分析
由于推荐方案的最高效率时的转速为440rmi
为了进一步降低最高r