风机用单相无刷直流电动机设计

设计分析 esign and anal y sis

2011年第4期

风机用单相无刷直流电动机设计

张洁琼, 罗玲, 刘俊利

(1. 西北工业大学, 陕西西安710129; 2. 西安庆安电气控制有限责任公司, 陕西西安710077)

摘要:针对风机驱动电机设计的要求, 讨论了风机用单相无刷直流电动机的转子结构和电枢冲片的设计, 确定了设计方案; 利用电磁场仿真分析软件M agN et , 对设计方案进行了磁场、反电势、空载转速和负载转速的仿真分析; 最后通过试验验证设计结果的合理性和有效性。

关键词:风机; 单相无刷直流电动机; 电磁设计

中图分类号:T M 33 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(2011) 04-0004-04

D esign of Single-Phase Brushless DC M ot or for Fans Z HANG J ie -qiong , LUO L ing , LIU Jun -li

(1. N orthw estern Polytechn ica lUniversity , X ia ' n 710129, China ; 2. Q ingan E lectrical Contro l Li m ited L iab ility Co m pany , X ia ' n 710077, China)

Abstract :Based on t he requ i re m ents o fm o t o r for f ans , the electro m agne ti c desi gn of s i ng le-phase pe r m anent m agne t brush less DC m oto r used to drive a fan and to de ter m i ne the desi gn sche m e was discussed . Then , the m agne ti c fi e l d , E M F , unloaded speed and l oad speed of t he design sche m e was ana l yzed by usi ng the soft w are M agN e t . F i na lly , t he exper i m ents v ali date the above ana l y si s and show that t he des i gn scheme is feasi b l e .

K ey word s :fan ; si ng l e-phase brush l ess DC m otor ; electro m agne ti c desi gn

0引言

风机节能方面研究的重点历来都是放在大、中型风机上, 而在家用电器、计算机外围设备、航空、航天、汽车、中央空调等方面应用的小型风机, 由于单台耗电量较低, 其节能方面的研究未得到充分重视。

但是这些小型风机数量巨大, 降低其耗电量同样具有经济意义

[1]

计方案进行电磁场仿真分析, 分析计算了样机的气隙磁密、反电势、定位转矩等。通过测试电机空载(轻载) 调节特性, 验证电机设计方案。

1风机用单相无刷直流电动机设计

1. 1主要技术指标

本文介绍的风机用单相无刷直流电动机在额定电压为直流24V 、额定负载(即电动机带风机负载) 、自由通风(风筒内外没有压差时) 状态下的主要技术指标如下:额定功率为38W, 额定转速为4450r /mi n , 额定电流为2. 3A, 外形尺寸为0. 0455m 0. 092m, 转向从传动端看为逆时针。1. 2转子结构设计1. 2. 1转子结构的选择

外转子无刷直流电动机有以下优点:在相同的体积和电参数条件下, 在转子壳内可以提供较大的磁通产生更大的转矩; 在内定子上绕线, 是外下线, 比较容易装配。对比内转子电机, 其绕线设备较简单, 设备投入少。外转子式电机因其特殊的结构广泛应用于各类风扇、机车、航模领域。

本文将电机转子的磁轭直接装置于风轮的型腔内, 构成新型外转子, 节省了材料, 且简化了外转子加工与动平衡工艺。1. 2. 2转子磁极设计

永磁磁极的设计应满足以下要求:

。

风机负载转矩特性如图1所示, 转矩的大小与转速的平

方成正比, 即T F n 。用于风

机驱动的电动机设计应满足如图1 风机转矩特性下要求:(1) 效率高; (2) 价格低、体积小, 重量轻; (3) 可靠性高; (4) 振动小, 噪

风机用单相无刷直流电动机设计

声低。

单相无刷直流电动机的本体结构和驱动控制电路简单, 与三相无刷直流电动机相比, 不管在成本上

[2]

或是可靠性上, 都有一定的优势。根据风机电机的设计要求, 本文选用单相无刷直流电动机作为小型风机的驱动电机。

本文针对风机用单相无刷直流电动机的设计要求, 讨论了其转子结构和电枢冲片的设计, 对电机设

收稿日期:2010-10-21

改稿日期:2010-11-21

2011年第4期

设计分析 esign and anal y sis

(1) 保证电机气隙中有足够大的气隙磁场; (2) 保证磁性能的稳定性;

(3) 有良好的机械性能, 易于加工和装配;

[3]

(4) 经济性好。1. 2. 2. 1磁极材料的选择

对于永磁无刷直流电动机, 如果电动机转子尺寸相同, 那么转矩与气隙磁密成正比, 而气隙磁密与磁极材料的性能密切相关。目前常用的永磁材料是1. 2. 2. 3磁极厚度的选择

文献[5]给出的永磁体厚度h m 的计算公式如下:

h m =

2k s k B

0H c

(1)

式中:k s 为外磁路饱和系数; k 为气隙系数; B 为气

隙磁密; av 为平均气隙长度; 0为真空磁导率; H c 为永磁体的内禀矫顽力。

预取k s =1. 3, k =1. 33, B =0. 3T, . 2av =1钕铁硼和铁氧体, 两者的剩磁感应强度B r 和H c 有mm , 0=4 10

-7

H /m,H c =196. 1kA /m,可得永

很大区别, 钕铁硼材料远较铁氧体高, 从而可以提供磁体厚度h m =5. 1mm 。该永磁体厚度的估算是工远较铁氧体高的气隙磁密。因此针对相同的转矩输作点设计在永磁体最大磁能积点得到的。

出, 钕铁硼永磁体的体积和重量远较铁氧体的小, 但综合考虑电机的性能和经济性, 在该外转子型同时, 钕铁硼磁体的价格较铁氧体高。

单相无刷直流电动机的设计中, 需通过增加铁氧体对风机用单相无刷直流电动机, 采用外转子结的厚度来增加气隙磁密, 故选h m =5. 5mm 。构, 通过增加磁体的供磁面积及磁体厚度, 可以有效1. 3电枢冲片的设计提高气隙磁密值; 同时考虑永磁电机的整体成本主1. 3. 1电机的有效铁心长度

要取决于磁体材料的价格; 且转子磁钢采用磁性能电机的长径比 =

较弱的材料, 磁负荷很低, 定位转矩及转矩波动均较D

L 为电枢轴向长度, D 为小, 可以实现电动机较为平稳运行及减小噪声电枢直径。选择值时, 通常主要考虑的因素有:

等

[4]

。因此在风机外径容许的条件下, 铁氧体永磁

参数与温升, 节约用铜, 转子的机械强度和转动惯量是本风机驱动电机磁体材料较为理想的选择。

等方面的限制要求。

此外, 铁氧体永磁矫顽力温度系数 HC 为正值, 该风机用单相无刷直流电动机受制于空间的限随温度降低, 矫顽力减小。但是由于外转子电机散制, 采用几乎是陷入蜗壳的装配方式使得短轴长热条件差, 电机工作温度较高, 所以在磁路设计时, 径成为现实。本机取 =0. 25。

可以不考虑永磁体的低温退磁现象。相比细长型电机, 短轴长径电机转子冲片数目1. 2. 2. 2磁极结构的选择

减少, 下线更容易; 转子转动惯量与圆周速率较大。永磁电机的磁极形状和布置方式对于气隙磁场较大的转动惯量可以避免由于因电机的电磁固有振和电机运行有着重要的意义。常用的磁极形状有:荡频率与电机的转矩的强迫振荡频率相近而引起共瓦片形、矩形和圆筒形三种, 如图2所示。圆筒形永振, 以及限制负载时功率振荡的幅值[6]

。单相无刷磁磁极多用于尺寸小的电动机和精度要求较高的电直流电动机采用短轴长径, 有利于减小转矩脉动。动机

[3]

。

1. 3. 2电枢表面形状的设计

单相无刷直流电动机为了克服起动死点, 一般通过电枢表面的曲线变化形成不均匀气隙, 以使转子在起动时定位于非零的电磁转矩区域, 进而克服起动死点的问题。常见的不均匀气隙结构包括极弧不对称、开起动槽、阶梯气隙、气隙渐变等结构。采图2 磁极结构型式

用不均匀气隙结构虽然改善了起动性能, 但可能导本文设计的样机采用圆筒形永磁磁极, 具有以致定位转矩出现较高的尖峰值, 直接影响着转矩波下优点:

动的大小及噪声等。文献[7]的研究表明:无论转(1) 永磁体是一个圆筒形整体, 结构简单, 容易子磁极平行或径向充磁, 气隙渐变的不均匀结构均获得较精确的结构尺寸, 加工和装配方便, 且对于价具有较小的定位转矩峰值。本格低廉的铁氧体永磁体, 总成本降低;

机采用气隙渐变结构, 其气隙渐(2) 与其他磁体结构相比, 可以在电动机转子变通过不规则的电枢外圆曲线外径不变的条件下产生最大气隙磁密;

实现的, 外圆曲线的极坐标参数(3) 能更好地产生单相无刷直流电动机所需要如表1所示, 对应的曲线如图3的宽平顶(近似平顶) 梯形波气隙磁密。

所示。

图3 电枢齿

风机用单相无刷直流电动机设计

[**************]20

设计分析 esign and anal y sis

表1 电枢外圆曲线的极坐标

36. [1**********]. 98636. 93436. 87836. 82136. 76636. 70736. 64936. 593

[***********]404244

36. 53636. 47936. 42336. 36436. 31136. 25436. 19836. 14236. 08536. 03335. 97735. 925

46485051. 4951. 9552. 4552. 9553. 4553. 9554. 4554. 5755. 2

35. 87235. 8235. 76935. 73835. 7635. 79935. 86135. 94636. 05536. 19236. 22636. 358

2011年第4期

3. 2样机反电势

仿真分析得样机的反电势波形如图7所示。反电势波形非理想平顶波, 且近似平顶部分左右不对

称, 这主要是由于样机气隙结构的不均匀和齿槽效应引起的磁密波形的起伏所导致的。

0. 7

3. 3定位转矩

对比分析样机的定位转矩波形和将样机所用永磁材料铁氧体改为高性能的钕铁硼永磁时电机的定

位转矩波形, 如图8所示。仿真计算时, 没有考虑铁心饱和程度不同所引起的定位转矩脉动差异

[6]

1. 3. 3绕组连接方式的选择

单相无刷直流电动机绕组的连接方式通常有两种:双极性绕组和双绕线绕组, 分别如图4a 和图4b 所示。

。

图8中, 铁氧体单相无刷直流电动机定位转矩脉动小, 变化范围为-0. 02~0. 16N m, 是钕铁硼永磁时电机定位转矩脉动的1/5。3. 4样机动态仿真结果分析

图4 绕组连接方式

相比双绕线绕组, 双极性绕组绕线简单, 可靠性高; 并且在每个通电状态下, 流过相同的定子电流时, 绕组需要的匝数是双绕线绕组的一半, 因此减少了铜的用量, 降低了成本。本文采用双极性绕线方式。

[8]

电机的动态仿真研究主要是针对电机的机械特性进行的。在供电电压为直流24V 时, 通过对电动机的空载转速特性和负载转速特性做仿真研究, 得电动机机械特性曲线, 如图9所示。

分析仿真结果, 计算得电动机在空载和负载转矩T =0. 08N m 时的转速降为 n =n 0-n 0. 08=5120-4300=820r /m in; 转速降比较大, 说明该样机的机械特性不够硬。

样机设计方案

由以上分析, 确定样机的主要参数如表2所示。在电磁场分析软件M ag N et 中, 建立样机二维模型如图5所示。

转子结构

磁钢材料极对数磁钢类型

外转子铁氧体3圆筒形磁体

图5 电机二维模型

表2 样机主要参数

磁钢厚度/mm 转子轭外径/mm

定子齿数定子轭内径/mm

气隙结构

5. 592630渐变不均匀

3. 5样机调速特性分析

仿真分析样机的供电电压分别为16V 、20V 、24V 、28V 时样机的空载转速特性, 得样机的空载调节特性曲线, 如图10所示。电压24V 时, 电动机空载转速为5120r /min 。

风机用单相无刷直流电动机设计

转子内径/mm

3有限元仿真分析

3. 1样机气隙磁密

利用M agN et 软件的2D

静态求解器进行求解, 得到样机的气隙磁感应强度波形如图6所示。气隙平均磁感应强度值为0. 294T 。气隙磁感应强度波形对于磁极中心线左右不对称(磁极中心线位于图中横坐标30 、90 、150 、210 、270 、330 的位置), 这主要是由于样机中气隙不对称和槽的存在, 导致气隙磁导变化所引起的。

4试验验证

将电压从28V 逐步降低, 测量电机的空载转速(电动机带风机负载, 风筒内外没有压差时), 试验测得空载调节特性如图10所示。电压24V, 空载转

速4495r /min 。

对比图10和图11, 在不同电压时, 试验测试空载转速较仿真计算样机空载转速小, 这主要是由于

2011年第4期

术, 2001.

设计分析 esign and anal y sis

电动机空载试验并非在理想空载状态下进行, 电动机外转子直接放置于风机壳中,

即带有风扇负载。

[2] 谭茀娃. 单相无刷直流电动机和它的优化设计[J ].微特电机,

1987(2):3-10.

[3] 唐任远. 现代永磁电机理论与设计[M].北京:机械工业出版

社, 2008:34-35.

[4] 孙立志, 冯琪, 尚静, 等. 高磁负荷单相无刷直流电机的转矩波

动抑制[J ].中国电机工程学报, 2006(13):148-152. [5] 王秀和. 永磁电机[M].北京:中国电力出版社, 2007:53-54. [6] 徐长缨. 风机用外转子永磁无刷直流电机及其驱动系统的设

计[D].山东大学, 2007.

[7] B entoua ti S, Z hu Z Q, H o w e D. Infl u e n c e o f de si gn param e t ers on

t he st arti ng torque of a si ng le -phase pm bru shless DC m otor [J ].IEEE Tran s . on M ag netics , 2000, 36(5):3533-3536.

[8] And ri ollo M, De B ortoliM, M artinelli G, et al . D esign I mp rove m e n t

of a S ing le -P hase B rush less P er m an e n tM ag net M otor for Sma ll Fan App li ances [J ].IEEE Tran sactions on Indu st rial E le c t ron i c s , 2010, 57(1):88-95.

5结语

本文根据风机对驱动电动机设计的基本要求, 讨论了风机用单相无刷直流电动机的电磁设计, 确定了设计方案, 并使用2D 电磁场有限元分析软件

对设计方案进行了磁场、反电势、空载转速和负载转速的仿真分析。由于试验条件的限制, 只能对样机进行轻载调速的测试。综合仿真计算和试验测试结果, 样机结构设计合理, 其性能基本达到设计要求。参考文献

[1] 殷平. 无刷直流电机在空调小型通风机中的应用[J].风机技

作者简介:张洁琼(1985-), 女, 硕士研究生, 研究方向为稀土永磁电机理论及设计。

(上接第3页)

的加工精度、磁钢的剩磁实际值与标称值的误差都有可能是产生这个误差的原因。误差在可以接受的范围之内,

证实了分段式二维有限元法的可行性。

确定和优化设计。本文只分析了定子无槽式结构的盘式电机, 这个方法也可以扩展到有槽式盘式电机。不过增加了槽开口的影响, 电机磁路将更为复杂, 需要的分段数也更多, 这都将增加2D 法仿真的计算量。参考文献

[1] 黄苏融. 现代盘式车轮电机设计技术[J ].现代驱动和控制,

2005(3):3-7.

[2] Yang Y P, L i ang J Y, X ing X Y . Desi gn and Applica ti on of Axi a l -F l ux Permanent M agnet W hee l M ot ors for an E lectric Ve h icle [C ]//2009IEEE AFR ICON Na i robi K e nya. 2009:1-5.

[3] 卢琴芬, 范承志, 叶云岳. 新型抽油机用盘式永磁电机的磁场

与力特性[J ].浙江大学学报(工学版), 2008, 42(4):651-655.

[4] 冯勇利, 程鹏, 李伟力, 等. 无槽盘式永磁风力发电机有限元分

析[J ].防爆电机, 2009, 44(3):39-43.

[5] Virtic P, P ise k P, M a rcic T, et al . Anal y tic a l Analysis of M agn etic

F ield and B ack E lectromotive Force Ca lc u l a tion of an Axial -F l ux P er m ane n tM ag netSynchronous G e n e rator W it h Core less S t a tor[J ].

5结语

根据盘式永磁电机磁场分布的特点, 提出了一种分段式2D 有限元法来计算盘式电机磁场分布和

空载反电势, 通过3D 和2D 有限元仿真对比研究以及样机进行实验研究, 得出分段式2D 有限元法在保证一定计算精度的同时, 大大节省了仿真所需的时间, 提高了盘式电机设计的效率, 在电机设计的前期可以用来代替3D 有限元法进行电机参数的初步

IEEE Tran saction s on M agne tics , 2008, 44(11):4333-4336. [6] 孙建中, 白凤仙, 田立坚, 等. 利用二维有限元法计算盘式永磁

直流电机的三维磁场分布[J ].电工技术杂志, 1998, 1:13-15.

[7] H uang S, Ayd i n M , L i po T. TORUS C once p tM a c h i n es :P re -Proto

t ypi ng D esi g n A ssess m e n t for Tw o M ajor Topologies [C]//Confer e n ce R ecord of t h e 2001IEEE. 2001:1619-1625.

作者简介:夏冰(1985-), 男, 硕士研究生, 从事永磁电机的设计与研究。

风

机用单相无刷直流电动机设计

设计分析 esign and anal y sis

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风机用单相无刷直流电动机设计

张洁琼, 罗玲, 刘俊利

(1. 西北工业大学, 陕西西安710129; 2. 西安庆安电气控制有限责任公司, 陕西西安710077)

关键词:风机; 单相无刷直流电动机; 电磁设计

中图分类号:T M 33 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(2011) 04-0004-04

D esign of Single-Phase Brushless DC M ot or for Fans Z HANG J ie -qiong , LUO L ing , LIU Jun -li

(1. N orthw estern Polytechn ica lUniversity , X ia ' n 710129, China ; 2. Q ingan E lectrical Contro l Li m ited L iab ility Co m pany , X ia ' n 710077, China)

K ey word s :fan ; si ng l e-phase brush l ess DC m otor ; electro m agne ti c desi gn

0引言

但是这些小型风机数量巨大, 降低其耗电量同样具有经济意义

[1]

计方案进行电磁场仿真分析, 分析计算了样机的气隙磁密、反电势、定位转矩等。通过测试电机空载(轻载) 调节特性, 验证电机设计方案。

1风机用单相无刷直流电动机设计

1. 1主要技术指标

本文将电机转子的磁轭直接装置于风轮的型腔内, 构成新型外转子, 节省了材料, 且简化了外转子加工与动平衡工艺。1. 2. 2转子磁极设计

永磁磁极的设计应满足以下要求:

。

风机负载转矩特性如图1所示, 转矩的大小与转速的平

方成正比, 即T F n 。用于风

机驱动的电动机设计应满足如图1 风机转矩特性下要求:(1) 效率高; (2) 价格低、体积小, 重量轻; (3) 可靠性高; (4) 振动小, 噪

风机用单相无刷直流电动机设计

声低。

单相无刷直流电动机的本体结构和驱动控制电路简单, 与三相无刷直流电动机相比, 不管在成本上

[2]

或是可靠性上, 都有一定的优势。根据风机电机的设计要求, 本文选用单相无刷直流电动机作为小型风机的驱动电机。

本文针对风机用单相无刷直流电动机的设计要求, 讨论了其转子结构和电枢冲片的设计, 对电机设

收稿日期:2010-10-21

改稿日期:2010-11-21

2011年第4期

设计分析 esign and anal y sis

(1) 保证电机气隙中有足够大的气隙磁场; (2) 保证磁性能的稳定性;

(3) 有良好的机械性能, 易于加工和装配;

[3]

(4) 经济性好。1. 2. 2. 1磁极材料的选择

文献[5]给出的永磁体厚度h m 的计算公式如下:

h m =

2k s k B

0H c

(1)

式中:k s 为外磁路饱和系数; k 为气隙系数; B 为气

隙磁密; av 为平均气隙长度; 0为真空磁导率; H c 为永磁体的内禀矫顽力。

预取k s =1. 3, k =1. 33, B =0. 3T, . 2av =1钕铁硼和铁氧体, 两者的剩磁感应强度B r 和H c 有mm , 0=4 10

-7

H /m,H c =196. 1kA /m,可得永

出, 钕铁硼永磁体的体积和重量远较铁氧体的小, 但综合考虑电机的性能和经济性, 在该外转子型同时, 钕铁硼磁体的价格较铁氧体高。

要取决于磁体材料的价格; 且转子磁钢采用磁性能电机的长径比 =

较弱的材料, 磁负荷很低, 定位转矩及转矩波动均较D

L 为电枢轴向长度, D 为小, 可以实现电动机较为平稳运行及减小噪声电枢直径。选择值时, 通常主要考虑的因素有:

等

[4]

。因此在风机外径容许的条件下, 铁氧体永磁

参数与温升, 节约用铜, 转子的机械强度和转动惯量是本风机驱动电机磁体材料较为理想的选择。

等方面的限制要求。

可以不考虑永磁体的低温退磁现象。相比细长型电机, 短轴长径电机转子冲片数目1. 2. 2. 2磁极结构的选择

。单相无刷磁磁极多用于尺寸小的电动机和精度要求较高的电直流电动机采用短轴长径, 有利于减小转矩脉动。动机

[3]

。

1. 3. 2电枢表面形状的设计

用不均匀气隙结构虽然改善了起动性能, 但可能导本文设计的样机采用圆筒形永磁磁极, 具有以致定位转矩出现较高的尖峰值, 直接影响着转矩波下优点:

机采用气隙渐变结构, 其气隙渐(2) 与其他磁体结构相比, 可以在电动机转子变通过不规则的电枢外圆曲线外径不变的条件下产生最大气隙磁密;

实现的, 外圆曲线的极坐标参数(3) 能更好地产生单相无刷直流电动机所需要如表1所示, 对应的曲线如图3的宽平顶(近似平顶) 梯形波气隙磁密。

所示。

图3 电枢齿

风机用单相无刷直流电动机设计

[**************]20

设计分析 esign and anal y sis

表1 电枢外圆曲线的极坐标

36. [1**********]. 98636. 93436. 87836. 82136. 76636. 70736. 64936. 593

[***********]404244

36. 53636. 47936. 42336. 36436. 31136. 25436. 19836. 14236. 08536. 03335. 97735. 925

46485051. 4951. 9552. 4552. 9553. 4553. 9554. 4554. 5755. 2

35. 87235. 8235. 76935. 73835. 7635. 79935. 86135. 94636. 05536. 19236. 22636. 358

2011年第4期

3. 2样机反电势

仿真分析得样机的反电势波形如图7所示。反电势波形非理想平顶波, 且近似平顶部分左右不对

称, 这主要是由于样机气隙结构的不均匀和齿槽效应引起的磁密波形的起伏所导致的。

0. 7

3. 3定位转矩

对比分析样机的定位转矩波形和将样机所用永磁材料铁氧体改为高性能的钕铁硼永磁时电机的定

位转矩波形, 如图8所示。仿真计算时, 没有考虑铁心饱和程度不同所引起的定位转矩脉动差异

[6]

1. 3. 3绕组连接方式的选择

单相无刷直流电动机绕组的连接方式通常有两种:双极性绕组和双绕线绕组, 分别如图4a 和图4b 所示。

。

图8中, 铁氧体单相无刷直流电动机定位转矩脉动小, 变化范围为-0. 02~0. 16N m, 是钕铁硼永磁时电机定位转矩脉动的1/5。3. 4样机动态仿真结果分析

图4 绕组连接方式

[8]

分析仿真结果, 计算得电动机在空载和负载转矩T =0. 08N m 时的转速降为 n =n 0-n 0. 08=5120-4300=820r /m in; 转速降比较大, 说明该样机的机械特性不够硬。

样机设计方案

由以上分析, 确定样机的主要参数如表2所示。在电磁场分析软件M ag N et 中, 建立样机二维模型如图5所示。

转子结构

磁钢材料极对数磁钢类型

外转子铁氧体3圆筒形磁体

图5 电机二维模型

表2 样机主要参数

磁钢厚度/mm 转子轭外径/mm

定子齿数定子轭内径/mm

气隙结构

5. 592630渐变不均匀

3. 5样机调速特性分析

风机用单相无刷直流电动机设计

转子内径/mm

3有限元仿真分析

3. 1样机气隙磁密

利用M agN et 软件的2D

4试验验证

将电压从28V 逐步降低, 测量电机的空载转速(电动机带风机负载, 风筒内外没有压差时), 试验测得空载调节特性如图10所示。电压24V, 空载转

速4495r /min 。

对比图10和图11, 在不同电压时, 试验测试空载转速较仿真计算样机空载转速小, 这主要是由于

2011年第4期

术, 2001.

设计分析 esign and anal y sis

电动机空载试验并非在理想空载状态下进行, 电动机外转子直接放置于风机壳中,

即带有风扇负载。

[2] 谭茀娃. 单相无刷直流电动机和它的优化设计[J ].微特电机,

1987(2):3-10.

[3] 唐任远. 现代永磁电机理论与设计[M].北京:机械工业出版

社, 2008:34-35.

[4] 孙立志, 冯琪, 尚静, 等. 高磁负荷单相无刷直流电机的转矩波

计[D].山东大学, 2007.

[7] B entoua ti S, Z hu Z Q, H o w e D. Infl u e n c e o f de si gn param e t ers on

t he st arti ng torque of a si ng le -phase pm bru shless DC m otor [J ].IEEE Tran s . on M ag netics , 2000, 36(5):3533-3536.

[8] And ri ollo M, De B ortoliM, M artinelli G, et al . D esign I mp rove m e n t

of a S ing le -P hase B rush less P er m an e n tM ag net M otor for Sma ll Fan App li ances [J ].IEEE Tran sactions on Indu st rial E le c t ron i c s , 2010, 57(1):88-95.

5结语

本文根据风机对驱动电动机设计的基本要求, 讨论了风机用单相无刷直流电动机的电磁设计, 确定了设计方案, 并使用2D 电磁场有限元分析软件

[1] 殷平. 无刷直流电机在空调小型通风机中的应用[J].风机技

作者简介:张洁琼(1985-), 女, 硕士研究生, 研究方向为稀土永磁电机理论及设计。

(上接第3页)

的加工精度、磁钢的剩磁实际值与标称值的误差都有可能是产生这个误差的原因。误差在可以接受的范围之内,

证实了分段式二维有限元法的可行性。

[1] 黄苏融. 现代盘式车轮电机设计技术[J ].现代驱动和控制,

2005(3):3-7.

[2] Yang Y P, L i ang J Y, X ing X Y . Desi gn and Applica ti on of Axi a l -F l ux Permanent M agnet W hee l M ot ors for an E lectric Ve h icle [C ]//2009IEEE AFR ICON Na i robi K e nya. 2009:1-5.

[3] 卢琴芬, 范承志, 叶云岳. 新型抽油机用盘式永磁电机的磁场

与力特性[J ].浙江大学学报(工学版), 2008, 42(4):651-655.

[4] 冯勇利, 程鹏, 李伟力, 等. 无槽盘式永磁风力发电机有限元分

析[J ].防爆电机, 2009, 44(3):39-43.

[5] Virtic P, P ise k P, M a rcic T, et al . Anal y tic a l Analysis of M agn etic

F ield and B ack E lectromotive Force Ca lc u l a tion of an Axial -F l ux P er m ane n tM ag netSynchronous G e n e rator W it h Core less S t a tor[J ].

5结语

根据盘式永磁电机磁场分布的特点, 提出了一种分段式2D 有限元法来计算盘式电机磁场分布和

IEEE Tran saction s on M agne tics , 2008, 44(11):4333-4336. [6] 孙建中, 白凤仙, 田立坚, 等. 利用二维有限元法计算盘式永磁

直流电机的三维磁场分布[J ].电工技术杂志, 1998, 1:13-15.

[7] H uang S, Ayd i n M , L i po T. TORUS C once p tM a c h i n es :P re -Proto

t ypi ng D esi g n A ssess m e n t for Tw o M ajor Topologies [C]//Confer e n ce R ecord of t h e 2001IEEE. 2001:1619-1625.

作者简介:夏冰(1985-), 男, 硕士研究生, 从事永磁电机的设计与研究。

风

机用单相无刷直流电动机设计

风机用单相无刷直流电动机设计

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