無刷電機定子尺寸設計淺談

2021-03-01 T MOTOR

       設計一臺電機時，需要確定的尺寸很多，但起最關鍵性作用的是電機的主要尺寸。電機最主要的尺寸是電樞鐵心的直徑和長度，無人機動力電機指定子矽鋼片的外徑和高度。一旦確定主要尺寸，其他尺寸就可以大體確定。

換而言之，一臺電機的重量、工作性質、運行可靠性及價格都與電機主要尺寸及其比值密切相關，因此確定電機定子尺寸是無刷電機設計的關鍵第一步。
      無刷電機的能量以電磁能的形式，通過定、轉子之間的氣隙進行傳遞，電機在進行能量轉換時，與之對應的功率稱之為電磁功率。電磁功率與電機定子的主要尺寸有密切的關係。我們根據市場上的動力系統搭配，可以很明顯的發現一個規律，當需要產生大升力時，一定是大電機匹配大螺旋槳，其實也就是增大電機的主要尺寸提高了電機功率而已。電磁功率也與電機的相數、相電動勢和相電流有關，前者等於後三者的乘積。

無人機動力電機轉子上採用表貼式方式粘貼有強磁性的釹鐵硼永磁材料，為電機定子提供磁能的保障。一塊磁鋼的磁力線從磁鋼本體發出，經過路線為氣隙、定子齒、定子軛、機殼，再回到永磁體形成閉合的迴路。這樣看似簡單的原理，在設計時需考慮的問題卻很多。

比如磁力線是如何進入齒，進入的齒磁通量是多少，主要由定子齒的形狀和定子的材料因素組成的。如果定子的齒很寬，一定程度上齒的磁通就大，但是定子的槽的面積就相應減小，槽內線圈的導線就不能放的太多。線圈導體數少，電機的轉矩常數就小，表明電機每單位電流輸出的轉矩就少。線圈線徑小時，相應導線的截面積就小，電機的電流密度就要增大，電機就容易發熱。相反，如果降低齒寬，衝片的槽空間就增大，定子齒寬減小就意味著電機的齒磁通就小，那麼電機的轉矩常數依然會變小，電機每單位電流輸出的轉矩也就變小。


因此選擇合理的電機定子槽寬與齒寬，是無刷電機定子衝片結構設計的主要參考點。但是槽寬/齒寬是隨無刷電機磁鋼性能變化的，磁鋼性能越高，槽寬/齒寬比值就應該越小，磁鋼的磁通大，就應該相應的增大齒寬，才能使磁鋼的磁通儘可能多的通過齒。

電機設計是一個複雜的過程，需要考慮和確定的因素和數據有很多，這樣難免會遇到錯綜複雜的矛盾。因此設計人員必須全面的、綜合的看問題，針對具體情況採取不同的解決方法。

動力永無止境  安全因我而在

長按二維碼  關注T-MOTOR



相關焦點

  • 關於外轉子無刷電機電磁設計案例的詳細說明
    一款10000r/min、100W、3極的外轉子無刷電機為實例，給出電機的反電勢、氣隙磁密和電磁場的分布情況，分析齒槽轉矩、輸出轉矩，計算空載永磁體磁場諧波等，並在詞寄出上試製了樣機，完成了有關性能的測試，驗證了電磁設計和仿真分析的正確性，為採用外轉子無刷電機進行了節能節電的分析與設計提供一些有意義的參考。
  • 無刷電機方案設計
    鼎盛合分享無刷直流電機方案。無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。由於無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會像變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產生振蕩和失步。
  • 無刷電機工作原理
    無刷電機廣泛應用於航模、高速車模和船模。 不過，單個的無刷電機並不是一套完整的動力系統。無刷電機往往都必須通過無刷控制器（也就是電調）的控制才能實現連續不斷的運轉。普通的碳刷電機旋轉的是繞組，而無刷電機不論是外轉子結構還是內轉子結構，旋轉的都是磁鐵。所以任何一個電機都是由定子和轉子共同構成的。
  • 一款為您專業定製的風機三相永磁無刷直流電機設計方案
    近年來，隨著三相永磁無刷直流電機應用的電壓計功率範圍的擴大，在交流供電的風機中應用已經越來越受到人民的關注，為了滿足風機的新需求，對三相永磁無刷直流電機的尺寸、齒糟轉矩、電磁噪音、運行性等提出了新的要求。因此，合理的點擊設計對較高的電壓或者較大功率的三相永磁無刷直流電機有著重要的意義,在航空、航天、家用電器、醫療等行業的風機中獲得廣泛應用。
  • 無刷電機控制器的原理
    無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉子位置的變化，沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流(即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，並在確定的位置處產生位置傳感信號，經信號轉換電路處理後去控制功率開關電路，按一定的邏輯關係進行繞組電流切換)。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。
  • 無刷電機基礎知識
    所以任何一個電機都是由定子和轉子共同構成的;無刷電機的定子是產生旋轉磁場的部分，能夠支撐轉子進行旋轉，主要由矽鋼片、漆包線、軸承、支撐件構成；3、而轉子則是黏貼釹鐵硼磁鐵，在定子旋轉磁場的作用進行旋轉的部件，主要由轉軸、磁鐵、支持件構成。
  • 一種基於PIC16F877A的無刷直流電機控制器設計
    本文在研究無刷直流電動機數學模型、導通方式的基礎上，以單片機PIC16F877A為核心設計控制系統硬體電路和軟體程序，硬體電路包括電機轉子位置檢測電路、PIC16F877A最小系統、轉子位置檢測電路、IGBT驅動保護電路和系統信息反饋電路，並利用MPLAB軟體編譯平臺編寫控制系統軟體程序。
  • 什麼是無刷直流電機?
    無刷直流電動機是拆下電刷和換向器的電動機之一，這是直流電動機的缺點。它的特點是：（1）永磁場型更換直流電機（定子側）和電樞繞組（轉子側）的磁場永磁體，將永磁體放置在轉子側，電樞繞組放在定子側。（2）代替由於換向器位置的變化而使用電刷進行通電切換，使用霍爾元件來檢測轉子位置信號並反饋到逆變器以控制通電這是一種無刷直流電機。
  • 基於PIC16F877A的永磁無刷直流電機的控制器設計
    本文在對無刷直流電機數學模型、運行過程和主迴路導通方式研究的基礎上，基於PIC16F877A設計了無刷直流電機控制系統，主要包括PIC16F877A最小系統、轉子位置檢測電路、IGBT驅動保護電路和系統信息反饋電路，並利用MPLAB軟體編譯平臺編寫控制系統軟體程序。
  • 採用UGN3175型鎖存型霍爾集成電路實現無刷力矩電機驅動電路的設計
    打開APP 採用UGN3175型鎖存型霍爾集成電路實現無刷力矩電機驅動電路的設計 電子設計 發表於 2019-10-24 07:48:00
  • 關於直流無刷電機功率與矽鋼片之間的聯繫
    直流無刷電機的能力規格依賴於這三個因素，其中影響較大的是磁路設定修正，一旦磁導率材料的尺寸設定修正完成，無刷電機的大輸出能力已經確定，即使強化磁鐵和電能，也無法有效地獲得輸出能力。 如何設計轉子的幾何尺寸直流無刷電機電機定子矽鋼片做為講解各位置的設計方案關鍵點，約略分成三一部分，分別為齒部、軛部、靴部，佳化的有刷電機直流無刷電機等效電路設計方案，通常會依靠手機軟體仿真模擬，即可做到佳設計方案要求與實際效果。
  • 如何降低無刷直流(BLDC)電機的扭矩和轉向脈動?
    電機是任何電動汽車傳動鏈中最重要的部分之一，在這方面，與其他類型的電機相比，無刷直流（BLDC)電機具有許多優勢，因此前景十分廣闊。無刷直流（BLDC)電機具有重要的轉矩密度，重量輕，氣隙磁通密度高，加速度大，效率高和強大的功率重量比的特點。無刷直流（BLDC）電機相對於傳統的有刷直流電機具有明顯的優勢，因此，在市場上和運動控制應用中得到了迅速的採用。
  • 無刷電機的工作原理
    無刷直流電動機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉子位置的變化，沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流（即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，並在確定的位置處產生位置傳感信號，經信號轉換電路處理後去控制功率開關電路，按一定的邏輯關係進行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。
  • 無刷電機的變頻器控制原理
    無刷DC電機與永久磁鐵同步（PMSM）電機基本上具有相同的構造，無刷電機是一種採用永久磁鐵為轉子（旋轉）、線圈為定子（固定）的構造，切換線圈電流的流向與電機的旋轉相結合的電機。無刷電機的結構原理電機是通過磁場同極相斥、異極相吸的作用，進行旋轉。利用該作用，改變定子上纏繞線圈電流的流向，就改變了定子的磁場方向，從而驅動轉子（附帶永久磁鐵）進行旋轉。電機如果施加電壓，則會根據電壓的極性進行正轉或反轉，轉速與電壓成比例進行變化。
  • 無刷直流電機(BLDC)詳解
    它主要由用永磁材料製造的轉子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無)組成。可見，它和直流電機有著很多共同點，定子和轉子的結構差不多(原來的定子變為轉子，轉子變為定子) ，繞組的連線也基本相同。但是，結構上它們有一個明顯的區別：無刷直流電機沒有直流電機中的換向器和電刷，取而代之的是位置傳感器。
  • 「直流無刷電機廠家|永磁同步電機參數」淺談高壓風機的特點
    「直流無刷電機優勢 |永磁同步電機參數」淺談高壓風機的特點高壓風機機械精密度高，迴轉部分子零件均經過極精密之平衡設計，測試、校正、所以震動率很低，採用散熱良好好之多翼式鋁合金散熱殼，能夠快速散熱以加強馬達轉速率。
  • 微型直流電機無刷馬達介紹
    而無刷直流微電機是除了有刷電機之外使用較多的一種微型電機，它沒有採用電刷裝置，沒有了電刷的摩擦大大的增加了使用壽命，降低了微型電機的噪音，但是無刷微型電機價格比較貴，在航模產品應用比較多。在控制方面必須通過電調控制才能實現不斷的運轉，碳刷微型電機旋轉是繞組，無刷電機無論是外轉子還是內轉子結構旋轉都是磁鐵。所以無論何種類型的微型電機都是定子和轉子共同組成的。
  • 無刷直流電機的結構與特性
    無刷直流電機的電機本體在結構上與看永磁同步電機類似，只是沒籠型繞組和它的啟動裝置。它的定子繞組可以是簡單的單相，也可以使三相以上的結構，電樞繞組的連接方式主要有星形和三角形連接兩種，電子換相電路一般有橋式和非橋式兩種，它們可以組成很多變化形式。下面就是最常見的兩兩三相星形六狀態永磁無刷直流電機的工作原理簡單分析。
  • 直流無刷電機產生轉矩波動的原因_如何降低轉矩波動
    理論上可獲得與轉角無關的均勻輸出轉矩，良好設計的系統可做到3%以下的低紋波轉矩。而方波驅動定子磁場是非連續、步進式旋轉，從電磁轉矩產生原理就決定了直流無刷電機轉矩波動比正弦波驅動要大許多。儘管在反電動勢為梯形波，平頂寬度120°電角度，定子電流為方波的理想情況下，不考慮換相過程時，產生的電磁轉矩將為恆值，理論上沒有轉矩波動。
  • 談談無刷直流電機
    本篇博客涵蓋了無繩、電池供電型產品的關鍵特性，包括促進其不斷演進的因素及發展路途中的眾多挑戰；介紹了微處理器與無刷直流電機如何在改變我們今天所使用的電動工具中發揮了重要作用。此外，文章還探討了電動工具中無刷直流電機的引入，及為製造商帶來怎樣的競爭優勢。