文档介绍：电动自行车用 160W 永磁无刷直流电机选型及结构参数设计 1 .综述无刷直流电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点, 又具备直流电机的效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点, 非常适合在电动自行车上应用。电动自行车用 160W 驱动电机采用的无刷直流电机具有以下优点: ⑴结构简单,维护方便。⑵采用电子换相,工作可靠,电子换相器寿命长。⑶由于不采用电刷,因此不存在电刷带来的噪音、火花及无线电干扰等问题。⑷能够方便地实现充油均压密封,作为水下电机使用体积小,重量轻。⑸绕组位于定子上, 转子上为磁钢, 定转子仅通过气隙相互联系, 易于实现电机的集成设计。每极每相绕组不是整数的绕组称为分数槽绕组。电动自行车电机采用分数槽绕组后可具备以下优点: ⑴对于多极的无刷直流电机可采用较少的定子槽数, 有利于槽满率的提高, 进而提高电机性能;电机采用相对较多的极数,可减小转子铁心的磁通量,即可减小转子铁心厚度。⑵增加绕组的短距和分布效应,改善反电动势的正弦性; ⑶每个绕组只绕在一个齿上, 缩短了线圈周长和绕组端部伸出长度, 减少了用铜材的消耗; ⑷从工艺上来看, 较少的元件数量可简化嵌线工艺和接线, 降低成本, 同时线圈间没有重叠,不必相间绝缘; ⑸效率上: 线圈周长和绕组端部伸出长度较短, 电机内阻小, 电机铜损少, 进而提高了电机效率并降低了温升; ⑹降低了齿槽转矩,有利于减少振动和噪声。 2 .联合仿真及操作步骤( 2011-10-1 8) ANSOFT 公司开发的电磁场数值计算方法的有限分析软件—— Maxwell ,可提供了一种方便快捷且准确的仿真环境, 准确分析电机内部电磁场的分布情况, 能自动计算电机的自感、互感、磁链、转矩等参数。同时, ANSOFT 公司还提供另一款电路仿真软件―― SIMPLORER , 可以搭建 BLDC 电机驱动系统的瞬态模型, 将电磁场仿真与电路、控制系统仿真结合起来, 能够有效且真实地对 BLDC 驱动系统进行仿真研究,为本设计提供相应的理论依据和数据支持。 Maxwell 2D 有限元电机静态模型的操作步骤建立电机模型是电机仿真的第一步, 只有保证电机模型的准确才能保证电机特性仿真的准确。下面利用 Maxwell 2D 建立电机的二维有限元模型。具体建模过程如下: ⑴确定电机结构尺寸数据, 画出电机截面图模型。模型也可以是电机模型一个对称单元, 但必须在边界条件中设定主从边界。⑵确定电机材料属性,如定子、转子、磁钢、气隙的材料等。⑶确定有限元计算的边界条件和励磁电源参数等。⑷设定求解参数,如设定产生转矩、力的部分,并设置电枢的回路路径等。⑸设置求解器,并进行有限元网络剖分。有限元网络剖分分为自适应剖分和手动剖分。对于自适应有限元网络剖分,需要设置迭代次数、误差精度等。⑹开始有限元计算。 MAXWELL 2D 有限元瞬态模型的操作步骤下面利用 Maxwell 2D 建立电机的瞬态场有限元模型。具体建模过程如下: ⑴确定电机结构尺寸数据, 画出电机截面图模型。模型也可以是电机模型一个对称单元, 但必须在边界条件中设定主从边界。⑵确定电机材料属性,如定子、转子、磁钢、气隙的材料等。⑶确定有限元计算的边界条件和电机绕组参数等。⑷设定电机的转动边界( BAND )及电机的机械参量。⑸设置求解器, 并进行有限元网络剖分。对于自适应有限元网络剖分, 需要设置迭代次数、误差精度等。⑹开始有限元计算。 RMxprt 模型的操作步骤 AnsoftV12 版本中, 除了二维、三维电磁场计算外, 还嵌入了 RMxprt 电机分析模块。 RMxprt 是基于电机等效电路和磁路的设计理念来计算、仿真各种电机模型, 具有建立模型简单快捷、参数调整方便等优点,同时具备一定的设计精度和可靠性。 RMxprt 电机模块可分析 12 大类, 15 种常用电机,分别为: ● Three Phase Induction Motor (三相异步电动机) ● Single Phase Induction Motor (单相异步电动机) ● Three Phase Synchronous Machine (三相凸极同步电机) ● Brushless Permaent DC Motor (永磁无刷直流电机) ● Adjust Speed Synchronous Machine (变频永磁同步电机) ● Permanent DC Motor (普通永磁直流电动机) ● Switched Reluctance Motor (开关磁阻电动机) ● Line Start Permanent Synchronous Motor (自起动永磁同步电动机) ● Universal Motor (串极整流子电