效率的转速可以采取三种措施
①在保证槽满率不是太高的情况下增加绕组匝数并减小绕组线径。
绕组匝数为58匝时电机输出特性如图11所示电机最高效率时的转速为200rmi
f可是此时的输出功率不足100W不能满足设计要求。因此本方案不适合采用。
图11增加匝数时电机输出特性
②增加定子铁芯轴向长度
定子铁芯长为25mm时的电机输出特性如图12所示。对比图3可以看出本方案最高效率使得转速降低到370rmi
而且限流为9A时的功率也可以增加至180W。因此在安装空间不受限制的情况下应尽可能增加电机轴向长度。
图12铁心长为25mm的输出特性
③增加极数和槽数的调整
定子槽、转子极数分别为4246电机参数见表3。
本方案采用069漆包线3股33匝磁钢宽为9mm定子齿宽35mm磁密185T最
f高效率87转速为360rmi
性能和推荐方案相似。输出特性如图13所示。
图13方案5电机输出特性
在有限的定子外径上选择电机槽数时应考虑定子结构强度和加工工艺。太多的槽数会导致定子齿太窄而难以加工强度也难以达到要求。本方案相对于推荐方案来说齿数槽数较多加工制造工艺复杂成本高。
3低速时效率参数和功率参数的校核
上述仿真时是假设电机两端直接加在48V电源上的此时电枢电流过大引起定子的铁耗和铜耗增加电机在250rmi
以下时效率低于80。电动自行车电机实际工作时应配合带有限流电路的控制器使用以实现低速时的过载保护和恒转矩输出。下面根据设计要求的效率参数和功率参数对上述方案进行改进。
41推荐方案的校核
若输入24V电压180rmi
时输出175W功率效率为78。此时为3股φ069的漆包线并绕定子电流密度约为82Amm2若增加匝数减小线径则会出现电流密度过大减少匝数会导致最高效率的转速太高低速时电流过大转矩过小。
42推荐方案定子铁芯加长为25mm时的校核
由定子铁芯加长后的输出特性可知在电机两端加48V直流电电机输出功率约为200W时转速为370rmi
此时减小电动自行车调速开关即可降低电机转速。当电机PWM控制器控制输入电压的有效值为32V时电机可在180rmi
时输出280W功率此时电机效率为75达不到设计要求。降低电压有效值至30V时可以在180rmi
时输出230W功率此时效率依然为75。继续降低电压至29V时在180rmi
时仅能输出170W功率此时效率依然为77由于功率和效率都太小达不到设计要求。
为了提高电机在180rmi
时效率可以通过适当增加匝数降低电机最高效率时的转速来进行当绕组线圈由φ069×31匝提升至φ069×35匝时绕组槽满率由55提升至62。当输入32V电压时180rmi
时输出160W功率效率为78。此时若通过提高输入电压来提r