1、11KW質頻起動永磁同步電動機電磁設計程序及電磁仿真1永磁同步電動機電磁設計程序1.1額定數據和技術要求除特殊注明外，電磁計算程序中的單位均按目前電機行業電磁計算時習慣使 用的單位，尺寸以cm（厘米）、面積以cm2（平方厘米）、電壓以V （伏）、電流以A （安）、功率和損耗以（瓦）、電阻和電抗以 （歐姆）、磁通以Wb小伯）、磁密 以T（特斯拉）、磁場強度以A/cm（安培/厘米）、轉矩以N （牛頓）為單位。1額定功率Pn 11kw2相數m1 33額定線電壓UN1 380V額定相電壓Y接法UN UN1/V3 219.39V4額定頻率f 50HZ5電動機的極對數P=2 6額定效率n 0.877額定功

2、率因數cos n 0.788失步轉矩倍數T；on2.29起動轉矩倍數TstN2.210起動電流倍數I；n 2.211額定相電流InPn 105RUn N cos N_511 1053 219.39 0.87 0.7824.6212額定轉速 nN 1000r/min13額定轉矩 Tn 9.55Pn 1039.55 11 105.039N.mnN14絕緣等級:B級15繞組形式：雙層疊繞Y接法1.2主要尺寸16鐵心材料DW540-5施鋼片17轉子磁路結構形式：表貼式18氣隙長度0.07cm19定子外徑Di26cm20定子內徑Di118cm21轉子外徑D2Di12(18 20.07)cm 17.862

3、2轉子內徑Di26cm23定，轉子鐵心長度1il2 15cm24鐵心計算長度la l215cm鐵心有效長度lefla2(152 0.07)cm 15.14cm25定子槽數Q13626定子每極每相槽數Q1 / 2mlp36/2 3 3=227 極距 pDi1 /2P3.14 18/23 9.728cm28定子槽形：梨形槽定子槽尺寸臨1氏1br1臨20.08cm0.38cm0.78cm0.53cm1.72cm29定子齒距t1Di1Qi18,“1.5708 cm3630定子斜槽距離tsk31定子齒寬tiQQip1.5708 3636 31.50cm* Di2) 2n18 2 臂劃1.06 0.824

4、954 cmQ136bt12Du 2(h。hiQ1b118 2 (0.08 0.1155)360.78 0.824911cm式中hS1b1b01 .tan 120.78 0.38 x tan 260.1155 cm卜 hbtn bt120.824954 0.825911bt1 bt120.824911 0.824940 cm3332定子腕計算高度D1 Di1226 182%1 -i1 (h01 h12 -r1) (0.08 1.72 0.53) 1.8467 cmj 232333定子齒計算長度r11ht1%2 - 1.72 0.53 1.8967cm33Lj1 (D1%力4p34定子腕磁路計算

5、長度 (26 1.8467) 6.3233cm 1235每槽導體數N s13836并聯支路數1 237每相繞組串聯匝數Q1NS1m1 1363 1143 238并繞根數-線彳Nt1d11=1-1.20N t2九二1-1.2039槽滿率槽面積2 rlb1(hi2 h)2r12 0.53 0.78 (1.7220.53221.8394cm式中，槽楔厚h 0.2cm,槽絕緣占面積A Ci(2h12r1 2rl b1) 0.035 (3.44 0.531.06 0.78) 0.2678cm式中，絕緣厚度Ci 0.03cm槽有效面積AefAs Ai1.8396 0.2678 1.5718槽滿率Sf22此

6、小川辦hdJNt2(d12hd2)Aef79.22%38 (1.2 0.08)2 (1.2 0.08)21.571840節距y=5541繞組短距因數Kp1 sin(- ) sin最)0.8333式中 y/mq 5/6.q 1sin42繞組分布因數 Kd1 2 0.9659143斜槽因數Ksk12 sin(0.4682/2)0.99090.4682q sin一44 繞組因數 KdD Kd1K 01Ksk1 0.9659 0.8333 0.9909 0.9245 pp s IXI45繞組線圈平均半匝長Lav l1 2( d Le) 15 2 (1.5 5.106) 28.212cm式中，繞組直線部

7、分伸出長一般取1-3cm,取d=1.5cm；雙層線圈端部斜邊長Ley/(2cos 0) 9.728/(2 0.8497) 5.106cm。cos 0,1 sin2 01 0.527220.8497sin0.78 1.06b12r1 2bt10.78 1.06 0.8249 20.5272Di12h01yhs1兒2r12p56(180.16 0,105 1.72 0.53) 9.72846雙層線圈端部軸向投影長fdLe sin5.1060.52722.6921cm47單層線圈端部平均長lE2(dLe)2 (1.55.106)13.212cm1.3 永磁體的計算48永磁材料類型：被鐵硼 49計算剩

8、磁密度Br 1.12T50計算矯頑力Hc 936kA/m c51相對回復磁導率r 1.0552磁化方向長度hm 0.4cm53永磁體寬度bm 10cm54永磁體軸向長度：對于被鐵硼永磁lm15cm55提供每極磁通的截面積：對于矩形切向式Ambmlm 10 15150cm21.4 磁路計算56極弧系數p 0.889 p57計算極弧系數0.90940.889 9.72860.071 0.88958氣隙磁密波形系數Kf4 . isin 一24 sin 0.9091.260459氣隙磁通波形系數0.1835 0.01561.183560氣隙系數K fsin L24 . 0.909 sin1.26046

9、1空載漏磁系數1.362永磁體空載工作點假定值bm0 0.9163空載主磁通bm同Am 10 4 0.91 1.12 150 10 4 0.0H76Wb1.364氣隙磁密B0 1040.01176 1041lef0.909 9.728 15.140.8777T65氣隙磁位差直軸磁路F空( 20)10 22 0.8777410 72(0.015 1.2019 0.07) 101384.82 A交軸磁路2BFq K00.8777410 71.2019 0.07 10 2 1175.28A66 定子齒磁密Bt1B t1lefbt1KFel10.8777 1.57 15.14 1 77T0.8249

10、0.95 1567定子齒磁位差Ft12匕兒19.7 1.8967 74.72A68定子腕部磁密Bj10 1040.01176 10469定子腕磁位差Fj170轉子腕磁密Bj271轉子腕計算高度hj272轉子腕計算長度2l1KFehj123"0 1042l1KFehj2D2 Di222 15 0.95 1.84672 0.43 10 1.84770.01176 1042 15 0.9517.86 60g hj2)4p(605.94373轉子腕磁位Fj274每對極總磁位差1.82T35.41A0.747T5.934cm5.934)3.1267cm2c2H j2lj2 2 2.27 3.1

11、2674.11AF F Ft1 Fj1 Fj2 1384.82 74.7235.41 4.11 1499.07A75磁路飽和系數KstFq Ft1Fq1289.54 74.72 1.061289.5476主磁導0.011761499.077.88 10 677主磁導標幺值m0A1022 7.88 10 6 0.4 1027 921.12 410 7 150.78外磁路總磁導標幺值1.3 9.72 10.379漏磁導標幺值1)(1.3 1) 7.92 2.37880永磁體空載工作點bm010.310.3- 0.911181氣隙磁密基波幅值BiKf0 104 i 1lef0.892T82空載反電動

12、勢E04.44 fKdpN0K1.44 500.95 1140.01176 0.88 242.7V1.5 參數計算83定子直流電阻R12lavNd11 2d11aNt1(上) Nt2(口22_42.17 10)22 28.212 114 20.30852 (2 0.6 )式中，為導線電阻率A, E, B級別的絕緣,2 ,0.0217 mm / m。84漏抗系數.4 f °lef(KdpN)2 102Cx_72_250 410 7 15.14 (0.9244 144)2 10 230.442685定子槽比漏磁導s1 KU 1 U 1 K L1 L10.875 0.4096 0.906

13、1.129 1.3813Kui (31)/4 (2.51)/4 0.8755Kli (97)/16 (9 7)/16 0.9066hoi2hsib01b01bi0.080.382 0.1050.38 0.780.4096L1 1.12986定子槽漏抗XS12pml1 s1Cx2 3 3 1.3813 15 0.4426215.14 (0.9244)2 360.354387定子諧波漏抗Xd1m 1 s3 9.728 0.4268 0.442635Cx 5 0.171122x2K KdpKSt (0.9244 )0.07 1.206 1.06式中S查附錄得到88定子端部漏抗，對于單層交叉式繞組X

14、E11.2(d 0.5fd)C1.2 (1.5 0.5 2.69)Cx 0.4426lef15.140.0189定子斜槽漏抗t sk 2Xsk0.5(廣)Xd1t105 (1445)2 0.1711 0.07291.5790定子漏抗X1 Xs1 Xd1 Xe1Xsk 0.3543 0.1711 0.01 0.0729 0.603891直軸電樞磁動勢折算系數Kad1Kf11.260.793492交軸電樞磁動勢折算系數KaqKf0.3651.260.2896式中，Kq 0.365 ,由電磁場數值計算獲取經驗值。93直軸電樞反應電抗XadE0 Ed 242.70 141.51 ° ”8.2

15、2Id12.31式中，Ed141.51V，取 1d 0.5I N 0.5 24.62 12.31A94直軸同步電抗 XdXadX1 0.6038 8.22 8.82895交軸磁化曲線(Xaq Iq)計算(1)假設aq (可在0.150.85間取值)。(2)交軸磁路總磁壓降Faq,以aq代替第55項中的 ，計算第5566項,所彳# Faq即為交軸磁路總磁壓降。(3)對于交軸電流P FaqaqI dZ 0.45m1KaqKdp1Ksk1N 1(4)交軸電動勢EaqE。(5)交軸電樞反應電抗Xaq且，給定不同的aq ,重復(1)(5)項即可得 Iq到(Xaq Iq )曲線。Xaq I q曲線數據表:

16、aq /WbFaq/AIq/AEaq /VXaq/0.150.001764290.5410.5836.403.440.250.00294408.07614.8560.674.080.350.00421526.0019.1585.0274.080.450.00529642.9323.41109.174.440.550.00647760.8127.7133.5254.820.650.00794877.7931.95157.674.930.750.0082933.75633.99169.234.970.850.011113.14740.54206.375.091.6 工作性能計算96設定轉矩角, 3

17、4.597假定交軸電流Iq 23.67A q98交軸電樞反應電抗Xq 4.55 ，根據Iq2367A查Xaq Iq曲線數據表。99 交軸同步電抗 XaXaa X1 4.55 0.6038 5.1584q aq100輸入功率m22R 2E0UN(XqsinR1cos )R1U20.5U；(XdXq)sin2 XdXq RiXdXqRi* * 23292.70 219.39 (5.1584 sin(34.5 ) 0.3085 cos(34.5 )0.3085 219.39 sin34.55.1584 (242.70 219.69 cos34.5 )8.828 5.1584 0.308527.83A

18、102交軸電流XdUN sin ME。Un cos )I d2XdXq R18.828 5.1584 0.3085223.62 A如果及計算值與91項假設值之間的誤差超過1%則重新設計Iq,重新計8.828 219.39 sin 34.50.3085 (242.70 219.69 cos34.5 )算第9196項103功率因數Id 7.83arctan18.35Iq 23.62 q34.518,3516.15cos cos16.150.96104 定子電流 I1 、T2lj J7.83223,62224.89 A105負載下運行時，從相量圖中可求出其氣隙基波合成電動勢(V)E (E0 IdXa

19、d)2 (IqXaq). (242.70 7.83 8.22)2 (23,63 4,55)2 208.18VE4.4 KpNKp氣隙合成磁通(Wb0.01008Wb208.184.44 50 0.9245 114 0.88106負載氣隙磁密Bd104i 1I ef0.010080.909 9.728 15.140.7528T107負載定子齒磁密Bt1dBdt，fbt1KFel10.7528 1.57 15.140.8249 0.95 151.5231T108負載定子腕磁密B.1042l1KFehj10.010082 15 0.95 1.84671.7267T109銅耗Pcum1112Kl3 2

20、4.892 0.3085 573.33W110 鐵耗 PFe k1Pt1dVt1 k2Pj1dVj1120.42W式中，鐵耗校正系數取k1 3 , k2 2.5111雜耗I 13_ _Ps (-)PsnPn 103158.61WI N112機械損耗：對于 4極及以上封閉型自扇冷式3 2 Di 426 4Pfw (-) ( 1)()45.70Wp 1010113總損耗P PcuPFe Ps Pfw 573.33 120.42 158.6 45.70 908.06W114 輸出功率 P2 R P 15734.6 908.06 14826.6115 效率 PL 100% 148266 100% 94.23%E15737.6116工作特性：如下表所示0R /KwP2 / Kw11/A/%cos2010.839.8715.094.930.992512.0811.4418.5094.690.9934.515.7414.8323.3694.230.964518.7817.3731.3992.490.916520.6018.7436.9190.910.858521.3319.0241.6889.160.78100.224.9621.3049.9787.700.77117失步轉矩倍數tP0 * 21歿 1.94 Pn11式中Pmax21.30W