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电机定子生产线
某型低速大转矩永磁无刷电机电磁场、结构场和温度场仿
来源:ballbet贝博在线 作者:BB贝博ballbet网页登录时间:2024-02-08 22:44:50 浏览:7

  能够直接连接负载,并可以输出较大的转矩,具有稳定的低速运行特性、线性度好、反应速度快、具有宽调速范围和软机床的数控转台上,数控转台是将直驱电机技术与转台技术高度集成,采用永磁无刷直驱电机直接驱动来完成旋转运动[4]。这种结构的数控转台,其制造工艺简单,具有损耗低、时间常数小、加速度高,“零传动”,精度保持性好等特点。本文针对某型永磁无刷直驱电机展开研究,主要对堵转性能、空载转速等

  永磁无刷直驱电机主要部件是定子铁芯、转子轭和磁钢,定子铁芯和转子轭是磁通路径。转子轭不做冲片,使用导磁性能良好的不锈钢,选为不锈钢1Cr13Ni9

  ;该永磁无刷直驱电机体积较小且堵转力矩较大,使用普通硅钢片时电机各部分磁密过高,故定子冲片材料选用1J79软磁合金,当磁场强度H为50A/m时磁通密度B为2.5T,其BH曲线软磁合金磁化曲线

  磁钢是电机内部主磁通的建立者,它的主要性能参数包括剩磁Br、矫顽力Hc、最大磁能积BHmax,钕铁硼具有较高的Br和Hc,故在永磁电机中被广泛应用[6],但钕铁硼的化学稳定性较差,必须在制造加工环节中添加镀膜工艺[7],考虑到直驱电机主要输出力矩为主,磁钢采用烧结钕铁硼N42SH,该材料的特性参数如表2所示。

  由图3可知,永磁无刷直驱电机磁密云图均未出现红色,表示电机内部各部分均未饱和,由图5(a)~(d)可知,气隙磁密Bδ是1.0T,定子齿磁密Bst是1.5T,定子轭磁密Bsy是1.1T,转子轭磁密Bry是0.9T,该设计方案合理可行。

  当电机启动处于堵转时,此时通电两相是C+B-,该状态下峰值堵转转矩和连续堵转转矩如图5所示。

  图8堵转磁密曲线磁密云图可知,当该永磁无刷直驱电机处于堵转状态时,定子齿部磁密比较饱和,由图8曲线可知,电机峰值堵转和连续堵转下,定子齿部磁密分别2.3T和1.9T,电机峰值堵转下,定子齿磁密接近饱和,电机连续堵转下,定子齿磁密未饱和,该设计合理。

  该永磁无刷直驱电机工作在峰值堵转状态,相电感为如图11(a)所示,此时为CB相导通,相电感之和为线(b)所示。

  图13相反电势和线分析可知,仿线rpm时,感应电压为线V/rpm,仿真结果符合电机指标要求,设计合理。

  由3.2节仿真结果分析可知,该永磁无刷直驱电机堵转性能和空载性能仿真结果完全满足指标要求,设计合理。

  定子机壳材料为1Cr13Ni9Ti,当对定子机壳左侧和右侧施加100N压力时,形变和应力如图14所示。

  定子机壳最大形变为0.006mm,最大应力26.4MPa,远小于屈服强度,满足结构强度设计要求。

  正文电机主要热源有绕组铜损耗和定子铁耗,电机启动时处于堵转状态,从启动到输出堵转转矩时,输入电流有一个从小到大的变化过程,故导致铁耗也处于从小到大的变化过程,然而铁耗和频率成正相关,当电流频率不发生变化时,铁耗也为零,当电机处于堵转时,而绕组只有一个状态处于通电状态,而此时励磁电流最大,铜耗也最大,如图16~图17所示。

  电机处于连续堵转状态下的可以长时间工作,且电机温能不会导致电机损坏,如图19所示为电机各部位温度分布云图。

  线可以看出1#、2#、3#样机实测的堵转力矩,堵转电流,最大空载转速、常温空载电流、电枢线电阻与电机电磁设计仿真的仿线 结论

  本文分析了永磁无刷直驱电机的性能指标、对电机的主要尺寸、材料、绕组进行了设计和选择,利用Maxwell电磁仿真软件对电机气隙磁密、定子齿、定子轭、转子轭磁密进行了分析,对电机不同堵转工况进行了有限元仿真分析,利用W

  kbench软件对电机进行结构强度和温度场仿线只电机的测试数据基本一致,从而进一步验证了该型直驱电机设计方案的合理性和准确性,对永磁无刷直驱电机的设计具有一定的参考意义。

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