无刷直流电机本体设计摘要：无刷直流电机即不使用电刷进行换向，而采用电子方式进换向。由于其高转速、寿命长、机械损耗小等优点，具有更广的运用空间。通过此次设计，以了解无刷电机结构、性能;并进行其控制系统的简略介绍。关键字:无刷直流电机电刷电子换向控制系统一、引言本次主要是针对微型电机本体进行设计,了解无刷电机与有刷电机结构差异。针对其具体指标要求，进行电机本体计算，了解电机设计中一些具体细节及难点，如紧圈、极弧系数空载负载工作点等,从而完成对电机本体设计。二、电机主要指标额定电压:P＝20W额定转速：n=1500r/miｎ额定电压:V效率：η＝7０%极对数:p＝1三、电机实体计算本电机短期运行取线负荷Ａ=５0A/cm预取计算极弧系数此处取0.7预取长径此处取1预取气隙磁密B＝0.5T1、定子结构计算:电枢内径D=取电枢内径D=1.７ｃm电枢外径D=3.3cm极对数ｐ＝１电枢铁芯长L=Ｄ=1.7cm极距Ｄ/2p=2.67ｃｍ定子齿数Z=12齿距t＝/１2＝0.445cm定子槽型：开口梯形槽槽口宽=0．1cm槽口深=０.１ｃm槽肩宽=0．2cm槽肩深=0．05cｍ槽底宽＝0.4cm槽身深＝0.３cｍ槽面积=0.0９75ｃm电枢轭高ｈ=0．35cm齿高h＝+＋=０.45cｍ平均齿宽Ｒ=Ｄ／2+ｈ+h+h＝1．３cm=1cm=１.53cm=１.５5cm=1．54cm单边气隙取=０．02cm气隙系数=0.9电枢铁芯沿轭部磁路长＝(1-)=1.38cm电枢冲片选材DＷ330-0.３5电枢冲片叠片系数Ｋ＝0．95电枢冲片密度电枢冲片比损耗(１0/50)=2．50W/Ｋg2、转子结构计算:磁钢外径磁钢厚度磁钢内径=1.46cm紧圈外径转子轭高h转子轭外径转子轭内径转子磁轭沿磁路方向长度磁钢磁化方向截面积磁钢材料XGS1６5/80最大剩磁积范围（)150~180kＪ／顽磁(剩磁)T矫顽力材料密度取漏磁系数顽磁温度系数气隙磁通电枢轭部磁感应强度电枢齿部磁感应强度转子轭部磁感应强度气隙磁势电枢轭部磁势电枢齿部磁势转子轭部磁势总磁势总磁通将B－H曲线转换至Ｆ曲线:Ｆ＝２Ｈ由于所选磁钢材料为硬磁材料所以去磁曲线为一条直线,过点（1.4,0）、(0,)。/T０.10．20．40．60.８１/T0.2８0.5６１.１21．682.242.8/Ｔ0．180.3６0．731.091.4５1.８２/Ｔ0．370．751.５02.２４2.9９３．72／3.16４.967.1８8．８410．1８11.16（A/m)/(A/m)2．３３３．８2５.787.088．289.2/（A／m)３.９5．858．3810.1８1１．4813/Wb０.３8２0．76３1.5２62.293．053３.8１6／A１２2.3189.5275.２33６.６３85.１429．5空载特性工作曲线：其空载工作点为（180,0.７３）3、电路计算:绕组形势:星形三相三状态导通角每极每相槽数槽距电角度槽数表示极距分布系数短距绕组极距短距系数绕组系数管压降V并联支路数a=1预取空载转速每相绕组串联匝数取则实际空载转速电枢总导体数Ｎ=2m每槽导体数绕组端部长度电枢绕组平均每匝长度导线材料ＡWG—26导线直径d=０.４04mｍ导线完成外径导线截面积槽满率导线电阻率每相电枢绕组电阻导线工作温度下电阻４、电枢反应计算:取启动电流启动时每极直轴电枢反应最大值预取负载时气隙磁通额定时反电动势最大值其中，额定时平均电流额定工作时每极最大去磁磁势负载特性工作曲线:负载特性工作点(221,0．7）,即F＝２20A,0.183T,额定工作时电磁转矩启动转矩5、性能计算：电枢铜耗电枢铁耗其中,工艺系数电枢齿部重量电枢轭部重量磁钢齿部重量磁钢轭部重量转轴重量，转轴采用硅钢其密度传感器中约为轴承摩擦损耗取摩擦转矩输出转矩四、电机控制系统无刷直流电机的控制系统，如图所示１、控制电路:本控制系统在电机定子上安装３个霍尔元件，利用霍尔元件感知磁场强度大小,从而推算转子位置,将信号传至控制电路，从而控制晶闸管的通断,实现电机的发电与电动控制。（规定此时转子位置为)通过测量三霍尔元件电压大小推算转子位置,进而与控制电路设定一电压进行比较，当时,控制晶闸管V１、V6导通,转子逆时针旋转;此时，，控制电路控制V3、V２导通，同时晶闸管V１、V６关断,转子逆时针旋转；当时,控制V4、V5同时导通，关断晶闸管V２、Ｖ３，转子旋转;控制V1、V6导通,关断V4、Ｖ5，转子旋转回到原出发点；如此往复循环,实现电机电子式控制。2、霍尔元件:霍尔元件是对于磁敏感的传感元件当霍尔元件靠近磁钢时就会产生脉冲...
