永磁同步电动机电磁计算程序.xls

永磁同步发电机电磁计算程序 序号名称公式单位 算例 一一额额定定数数据据 1 额定容量 PN KVA4 0000 2 相数 m1 3 0000 3 额定线电压 UN1 V360 0000 额定相电压 Y接法 V 4 额定相电流A7 2200 5 效率 N 90 0000 6 功率因数 cos 0 9000 7 额定转速 nN r min1500 0000 8 额定频率 Hz26 5000 9 冷却方式空气冷却 10 转子结构方式切向套环 11 固有电压调整率 UN 10 0000 二二永永磁磁材材料料选选择择 12 永磁材料牌号 t 13 预计工作温度 Br20 80 0000 14 剩余磁通密度T1 0400 工作温度时的剩余磁通密度T1 0200 K 10 0300 0 0000 15 计算矫顽力 KA m 774 0000 KA m 760 0000 16 相对回复磁导率1 0680 H m4 x10 7 17 在最高工作温度 时退磁曲线拐点 位置 bk 三三永永磁磁体体尺尺寸寸 18 永磁体磁化方向 长度cm2 0000 19 永磁体宽度cm4 5000 20 永磁体轴向长度cm13 0000 21 永磁体段数5 0000 22 极对数2 0000 23 永磁体每极截面 积 径向结构cm2 切向结构cm2117 0000 24 永磁体每对极磁 化方向长度 径向结构cm4 0000 切向结构cm2 0000 25永磁体体积径向结构cm3 切向结构468 0000 26永磁体质量kg3 7908 稀土钴永磁 8 1 8 3g cm38 1000 四四转转子子结结构构尺尺寸寸 27 气隙长度cm0 2000 0 0500 0 1500 28 转子外径cm14 5000 29 轴孔直径cm4 0000 30 转子铁心长cm13 0000 31 衬套厚度cm 瓦片形径向结构 有极靴径向结构 切向套环结构 0 4500 0 1500 切向槽楔结构 32 极距cm11 3825 33 极弧系数0 8218 34 极间宽度cm2 0284 五五定定子子绕绕组组和和冲冲片片 35 定子外径cm22 0000 36 定子内径cm14 6000 37 定子铁心长度cm13 0000 38 每极每相槽数3 0000 39 定子槽数36 0000 40 绕组节距8 0000 41 短距系数0 9847 0 8889 42 分布系数整数槽绕组 0 9598 分数槽绕组 43 斜槽因数0 9949 0 3490 1 2650 44 绕组因数0 9404 45 预估永磁体空载 工作点0 8300 46 预估空载漏磁系 数1 1250 47 预估空载磁通wb8 8046E 03 48 预估空载电动势v0 0000 49 绕组每项串联匝 数0 0000 0 9613 50 每槽导体数0 0000 48 0000 2 0000 51 实际每相串联匝 数144 0000 52 估算绕组线规mm 2 0 9025 A m m2 4 0000 53 实际电流密度 A m m2 4 0000 1 0000 54 电负荷 A m m 136 0719 55 定子冲片设计 bs1cm0 7500 bs2cm0 8500 bs0cm0 3500 hs1cm0 1300 hjcm2 4000 hs2cm0 8000 tcm1 2734 btcm0 5670 56 槽满率 cm20 9236 cm20 1134 cm0 0250 cm20 8102 0 7565 漆包线直径 1 13cm0 1130 六六磁磁路路计计算算 57 计算空载磁通wb0 000000000 58 计算极弧系数0 8660 59 铁心有效长度cm13 4000 60 气隙磁密T0 0000 61 气隙系数1 1227 62 气隙磁位差A0 0000 63 定子齿磁密T0 0000 0 9500 64 定子齿磁位差A106 7380 A cm49 8000 cm1 0717 65 定子轭磁密T0 0000 66 定子轭磁位差131 1810 A cm20 3000 0 4200 cm7 6930 67 极靴平均磁密T0 0000 cm13 0000 68 极靴磁位差A 22 4544 A cm2 3390 cm4 8000 69 磁性磁套平均磁 密T0 0000 cm0 0000 70 磁性磁套磁位差A0 0000 cm0 0000 71 总磁位差A260 3734 0 0000 72 主磁导0 0000E 00 0 0000 73 漏磁导H4 1460E 07 74 漏磁导标幺值0 5283 75 外磁路总磁导4 1460E 07 0 5283 76 永磁体空载工作 点0 3457 0 6543 77 空载漏磁系数 DIV 0 78 空载气隙磁通0 0000E 00 DIV 0 判判断断 此此值值大大于于1为为真真 否否重重新新计计算算 修修改改 45 46项项 DIV 0 DIV 0 79 空载气隙磁密0 0000 80 空载定子齿磁密0 0000 81 空载定子轭磁密0 0000 82 绕组平均半匝长27 4000 14 4000 83 每相绕组电阻1 0711 2 4500E 04 2 1700E 04 84 槽比漏磁导 s1 4488 s 4 3367 3 6667 85 端部比漏磁导0 6218 86 差漏磁导0 3223 87 齿顶比漏磁导 1 1543 均匀气隙1 1543 88 总漏磁系数3 5472 89 每相绕组漏抗0 6546 DIV 0 90 每极电枢磁动势659 9577 91 交轴电枢反应电 抗 有极靴 0 0000 无极靴 均匀气隙 0 5809 92 交轴同步电抗0 6546 DIV 0 93 内功率因数角4 40 0 7 70 00 00 0 94 每极直轴电枢磁 动势348 3647 0 8098 0 0458 95 永磁体负载工作 点 DIV 0 DIV 0 DIV 0 96 额定负载气息磁 通 DIV 0 97 负载漏磁系数 DIV 0 98 负载气隙磁密 DIV 0 99 负载定子齿磁密 DIV 0 100 负载定子轭磁密 DIV 0 101 直轴电枢反应电 抗 DIV 0 DIV 0 102 直轴同步电抗 DIV 0 DIV 0 七七 电电压压调调整整率率和和短短 路路电电流流计计算算 103 空载励磁电动势V0 0000 104 额定负载时直轴 内电动势 DIV 0 105 输出电压 DIV 0 sin 0 1900 106 电压调整率 DIV 0 107 短路电流倍数 DIV 0 31 4469 108 永磁体最大去磁 工作点 八八损损耗耗和和效效率率计计算算 109 定子齿质量 110 定子轭质量 111 齿部单位铁耗 112 轭部单位铁耗 113 钉子铁耗 114 定子绕组铜耗 115 机械损耗 116 杂散损耗 117 总损耗 118 效率 序号公式 一 1PN 2m 3 UNI UN Y接法 UN 1 接法 UN UNI 4IN PN 103 mUn 5 N 6cos 7nN 8 9 10 11 UN 12 13t 14 Br20 工作温度时的剩磁密度 Br 1 t 20 aBr 100 1 IL 100 Br20 其中aBr Br的温度系数 IL Br的不可逆损失北 15 HC20 工作温度时的计算矫顽力 HC 1 t 20 aBr 100 1 IL 100 HC20 r Br Hc 0 10 3 式中 O 16bk 17hM 18bM 19LM 20 21W 22P 60 nN 23 径向结构 AM LMbm 切向结构 AM 2LMbM 24 径向结构 hMp 2hM 切向结构 hMp hM 25Vm PAmhMp 26 mm pVm 10 3 稀土钴永磁 8 1 8 3g cm3 14 铁氧体永磁 4 8 5 2g cm3 钕铁硼永磁 7 3 7 5g cm4 27 均匀气隙 1 式中 1 空气隙长度 无纬玻璃丝带厚度或非磁性材料套环厚度 不均匀气隙 max 1 5 28D2 29Di2 30 L2 LM W 1 L 式中 L 隔磁板厚度 31 瓦片形径向结构 hh D2 Di2 2 hm 2 有极靴径向结构 hh D2 Di2 2 hp hm 2 式中hp 极靴高度 切向套环结构 hh D2 Di2 2 bm 2 式中 垫处最大厚度 切向槽楔结构 hh D2 Di2 2 hw 1 Bm 2 2 其中 hw 槽楔厚度及槽口高度 26 1 外侧垫条厚度 2 里侧垫条厚度 32 d2 2p 33 ap 34b2 1 ap 35D1 36Di1 D2 2 1 37L1 38q 39Q 2mpq 40y 41Kp sin 180 2 式中y mq 42 整数槽绕组 Kd sin 180 2m qsin 180 2mq 整数槽绕组 Kd sin 180 2m dsin 180 2md 其中 d 将q化为假分数后分数的分子 43 Ksk 2sin as 2 as 其中 as tsk 1 斜槽中心角 tsk 斜面宽距离 44Kdp KdKpKsk 45b m0 46 0 31 47 0 b m0BrAm 0 10 4 48E 0 1 UN 100 UN 49N E 0 4 44 Kdpk 50 N S An pd 双层绕组 NS取偶整数 单层绕组 NS取偶整数 式中 a 并联支路数 51N pqNS a 52 Acu IN aJ 式中J 定子电流密度 53 J IN aNtACU 式中 Nt 并绕根数 54A QNSIN a Di1 2mNIN Di1 55 见图8 17b bs1 bs2 bs0 hs1 hs2 t Di1 Q bt Di1 2hs1 Q 56 s 槽面积 AS bs2 bs1 2 hs2 b2s2 8 槽绝缘占面积 Ai Ci 2hs2 bs2 2 bs1 式中 Ci 槽绝缘厚度 Ae AS Ai S NtNsd2 Ae 57 0 E 0 4 44 NKdpk 58 ai 均匀气隙ai ap 4 6 1 a 59 定转子轴向长度相等时 Le L1 2 定转子轴向长度相等时 L1 L2 2 8时 Le L1 3 L1 L2 2 14时 Le L1 4 60B 0 ai Le 104 61K t 4 4 0 75bs0 t 4 4 0 75bs0 b2s0 62F 2B K o 10 2 63 Bt B tle btKFeL1 式中 Kfe 铁芯叠压系数 一般取0 92 0 95 64 F1 2Htht 查附录2磁化曲线得Ht Ht 定子齿磁路计算长度 圆底槽 ht hs1 hs2 bs2 6 56 平底槽 ht hs1 hs2 65Bj 0 2L1KFehj 66 Fj 2CjHj j 查附录2磁化曲线得Hj Cj 考虑到轭部磁通密度不均匀而引入的轭部磁路长度校正 系数 查附录3曲线得 j 定子轭磁路计算长度 j D1 hj 4p 67 Bp 0 1 0 2ap Lp 104 式中 Lp 极靴轴向长度 68 Fp 2Hp p 式中 p 极靴磁路平均计算长度 切向套环结构 p bm 切向槽楔结构 p bm 有极靴径向结构 p hp 69 Bh 9 0 1 0 2hhl1 式中hh 磁性衬套的计算厚度 70 Fh 2Hh h 式中 h 磁性衬套的计算厚度 71 F F Ft Fj FP Fh 切向结构 Fh 0 72 0 F 主磁导标么值 hmp r 0Am 102 73 由电磁场计算求得 64 74 hmp r 0Am 102 75 n 76 bm0 m0 n n 1 hm0 m0 n 1 77 0 bm0 bm0 hm0 78 0 bm0 hm0 BrA m 10 4 0 0 0 100 判断上式的值是否小于1 否则修改bm0 0 重新进行计算 79B 0 0 ai Lef 104 80Bt0 B 0 tLef btKfeL1 81BJ0 0 2L1hjKfe 104 82 Lav L1 LE 式中 LE 线圈端部平均长 83 R1 2 LavN aNtAcu A E B级绝缘 Cu75 0 217 10 3 mm2 cm F H级绝缘 Cu115 0 245 10 3 mm2 cm 84 梨形槽 s 1 4 0 31 2h1 3 d2 b h2 b k1h3 b d1 k2 0 985 hs b0 半开口梯形槽 s 1 4 2h1 3 d2 b h2 b k1h3 b d1 k2 h4 b1 2h5 b1 b0 h6 b0 式中 k1 3 1 67 k2 3 1 67 85 E 0 34 q L1 E 0 64 86 d ap 5 bs0 5 5 bs0 87 t tmax b2 tminb2 不均匀气隙 tmax t bs0 4 min 1 3 max min b2 t 3 tmin t bs0 hp 4 hp t bs0 b2 b2 t 3 tmin 1 Ln t bs0 均匀气隙 tmax tmin t bs0 4 88 s E d t 89 X1 15 5 100 N 100 2 L1 pq 10 2 标么值 X1 X1IN UN 90Fa 0 45m NKdp P IN 91 Xap 2 Lef Kdp1N Baq1 Iq 10 4 式中 Baq1 交轴电枢反应基波磁密幅值 Ip 电枢电流交轴分量Xaq也可以按下列近似公式估算 有极靴 Xap 2FaKapE0 IN F 无极靴 Xap 2FaKapE0 IN F 1 1 BM 2 r k 84 式中 Kaq 交轴电枢磁动势的折算系数均匀气隙时 Kaq按下式估算 Kaq ap sinap 2 3cos ap 2 4sin ap 2 不均匀气隙时 Kaq应用电磁场计算求得 92 Xq X1 Xaq Xq XqIN UN 93 N arctan UNsin INXq UNcos INR1 94 Fad 0 45m NKdp p KadINsin N 式中Kad 直轴电枢磁动势折算系数 均匀气隙按下式计算 Kad ap sinap 4sin ap 2 标么值 ad 2Fad HchMp 10 1 95 bmN mN n 1 n 1 hmN mN n 1 n 1 式中 ad 0 96 N bmN hmN BrAm 10 4 97 N bmN bmN hmn 98B N N ai Lef 104 99BtN B N tLef bzKFeL1 100BjN N 2L1hjKFe 104 101 Xad 2 Lef Kdp1N Bad1 Id 104 式中 Bad1 直轴电枢反应基波磁密幅值 Id 电枢电流直轴分量 91 Xad也可按下式估算 Xad 4 44 NKdpK INsin N 0 N 标么值 Xa d XadIN UN 102Xd X1 Xad 103E0 4 44 NKdp 0K 104Ed 4 44 NKdp 0K 105U E2d I2N R1sin X1cos 2 I2NX2aqcos2 N 0 5 IN R1cos x1sin 106 U E0 U UN 100 判断 U是否小于 UN 如是则成立 否则 重新选择永磁 体的尺寸和调整参当选 107 Ik 4 44 n NKdpBrAm 4 44 NKdp 1 n BrAm 1 n K IN 式中 K arctan Xq R1 108 k IK bmh mh n 1 k n 1 hmh fmh 1 bmh 判断bmh是否大于bK 如是成立 否则 重新选择永磁体的尺寸和调整参数 109 mt QL1Kfehtbt Fe 10 3 式中 Fe 硅钢片密度 一般为7 8 cm3 110mj D1 hj hcL1Kfe Fe 103 111 Pt 按齿磁密查损耗曲线 112 Pj 按轭磁密查损耗曲线 113 Pfe ktptmt kjpjmj 101 式中 kt kj为铁耗校正系数 对半闭口槽 取 kt 114 Pcu KemI2NR1 式中 Ke 涡流系数 由于涡流使铜耗增加的系数 取 115参考Y系列感应电动机实测数据 Pfw取 116Ps 0 5 2 5 PN 10 117 P Pfe Pcu Pfw Ps 118 1 P PNcos 103 P 100 113 永永磁磁同同步步电电动动机机电电磁磁计计算算程程序序 以以下下公公式式中中 取取值值为为3 143 14 序号名称公式单位 一一额额定定数数据据 1 额定功率 PN kw 2 相数 m1 3 额定线电压 UN1 V 额定相电压 UN V 4 额定频率 Hz 5 极对数 p 6 额定效率 1N 7 额定功率因数 cos 1N 8 额定相电流 I N A 9 额定转速 n N r min 10 额定转矩 T N N m 11 绝缘等级 B级 12 绕组形式 双层 二二主主要要尺尺寸寸 13 铁芯材料 50W470硅钢片 14 转子磁路结构形式 15 气隙长度 cm 16 定子外径 D1 cm 17 定子内径 Di1 cm 18 转子外径 D2 cm 19 转子内径 Di2 cm 20 定 转子铁心长度 l1 l2 cm 21 铁心计算长度la l1cm 铁心有效长度 leff cm 铁心叠压系数 Kfe 净铁心长 lFe cm 22 定子槽数 Q1 23 定子每级槽数 Qp1 24 极距 p 25 定子槽形 梨形槽 bs0 cm hs0 cm bs1 cm hs1 cm hs2 cm r cm 26 每槽导体数 Ns1 27 并联支路数 a1 28 每相绕组串联导体数 N 1 29 绕组线规 N11S11 mm2 根据N11S11 1 54mm2 线径取d1 d1i 1 4mm 1 46mm 并绕根数N1 1 30 槽满率 1 槽面积 ss cm2 槽楔厚度 h cm 2 槽绝缘占面积 si cm2 h1s cm 绝缘厚度 Ci cm 3 槽有效面积 se cm2 4 槽满率 sf N1 三三永永磁磁体体计计算算 31 永磁材料类型 铷铁棚 32 永磁体结构 矩形 33 极弧系数 ap 34 主要计算弧长 b1p cm 35 主要极弧系数 a1p 36 永磁体Br温度系数 aBr 永磁体剩余磁通密度 Br20 T 温度 t t 80 时剩余磁通密度 Br T 37 永磁体矫顽力 Hc20 KA m 永磁体Hc温度系数 aHc t 80 时矫顽力HcKA m 38 永磁体相对回复磁导率 ur u0 H m 39 最高工作温度下退磁曲线的拐点 bk 40 永磁体宽度 bm cm 41 永磁体磁化方向厚度 hM cm 42 永磁体轴向长度 lM cm 43 提供每级磁通的截面积SMcm2 四四磁磁路路计计算算 44 定子齿距 t1 cm 45 定子斜槽宽 bsk cm 46 斜槽系数 Ksk1 47 节距 y 48 绕组系数 Kdp1 1 分布系数 Kd1 q1 2 短距系数 Kp1 49 气隙磁密波形系数 Kf 50 气隙磁通波形系数 K 51 气隙系数 K 52 空载漏磁系数 0 53 永磁体空载工作点假设值 b1m0 54 空载主磁通 0 Wb 55 气隙磁密 B 0 56 气隙磁压降 12 cm 直轴磁路 F A 交轴磁路 F q 57 定子齿磁路计算长度 h1t1 58 定子齿宽 bt1 59 定子齿磁密 Bt10 T 60 定子齿磁压降 Ft1 A 查第2章附录图2E 3得 Ht10 A cm 61 定子轭计算高度 h1j1 cm 62 定子轭磁路计算长度 l1j1 cm 63 定子轭磁密 Bj10 T 64 定子轭磁压降 Fj1 cm 查第2章附录图2C 4得 C1 查第2章附录图2E 3得 Hj10 A cm 65 磁路齿饱和系数 Kt 66 每对极总磁压降 F ad A F aq A 67 气隙主磁导 H 68 磁导基值 b H 69 主磁导标幺值 70 外磁路总磁导 1 H 71 漏磁导标幺值 72 永磁体空载工作点 bm0 与假设值误差小于1 不用重复计算 73 气隙磁密基波幅值 B 1 T 74 空载反电动势 E0 V 五五参参数数计计算算 75 线圈平均半匝长 lz lB cm d cm y cm sin cos Cs 76 双层线圈端部轴向投影长 fd cm 77 定子直流电阻 R1 mm2 m S1 mm2 d1 mm 78 漏抗系数 Cx 79 定子槽比漏磁导 S1 查第2章附录2A 3得 Ku1 KL u1 L 1 80 定子槽漏抗 Xs1 81 定子谐波漏抗 Xd1 查第2章附录2A 4得 S 82 定子端部漏抗 Xe1 83 定子斜槽漏抗 Xsk1 84 定子漏抗 X1 85 直轴电枢磁动势折算系数 Kad 86 交轴电枢磁动势折算系数 Kaq Kq 87 直轴电枢反应电流 Xad Ed V I1d A Fad A f1ad bmad ad W b 88 直轴同步电抗 Xd 89交轴磁化曲线 Xaq Iq 计算 见P428页表10 1 Xaq Iq曲线 六六工工作作性性能能计计算算 90 转矩角 91 假定交轴电流I1qA 92 交轴电枢反应电抗 Xaq 93 交轴同步电抗Xq 94 输入功率P1kw SIN SIN2 COS 95 直轴电流IdA 96 交轴电流IqA 97 功率因数cos 98 定子电流I1A 99 负载气隙磁通 W b E V 100 负载气隙磁密B T 101 负载定子齿磁密Bt1T 102 负载转子磁密Bj2T 103 铜耗Pcu1W 104 鉄耗 1 定子轭重量Gj1kg 2 定子齿重量Gt1kg 3 单位铁耗 查第2章附录2E 4得pt1w kg pj1w kg 4 定子齿损耗Pt1W 5 定子轭损耗Pj1W 6 总损耗P FeW k1 k2 105 杂耗P s P sNkw 106 机械损耗P fww 107 总损耗 Pkw 108 输出功率P2kw 109 效率 110工作特性见P430表10 2 111 失步转矩倍数KM Tmax 112 永磁体额定负载工作点bmN f1adN 113 电负荷A1A cm 1n 114 电密J1A mm2 115 热负荷A1J1 A cm A mm2 116 永磁体最大去磁工作点bmh f1adh IadhA l laobusiaobusi 算例 4 0000 3 0000 360 0000 207 8460969 26 5000 3 0000 0 8960 1 0000 7 159601552 530 72 0754717 0 05 23 14 8 14 7 永永磁磁同同步步电电动动机机电电磁磁计计算算程程序序 4 8 19 19 19 1 0 95 18 05 36 6 7 745333333 0 35 0 08 0 68 0 09 1 06 0 44 32 1 384 1 539699259 1 044952 0 2 根据N11S11 1 54mm2 线径取d1 d1i 1 4mm 1 46mm 并绕根数N1 1 0 157248 1 15 0 03 0 887704 76 84002776 1 0 82 6 451173333 0 832911 0 12 1 22 80 1 13216 923 0 12 856 544 1 052370075 1 26E 06 0 3 6 1 2 19 136 8 1 290888889 1 678155556 0 980825713 5 0 932879761 0 965960169 30 2 0 96575386 0 833333333 1 230040267 0 940634879 1 2448267