电机与拖动基础课程设计报告设计题目:学号:指导教师：信息与电气工程学院二零一六年七月直流无刷电机本体设计１、设计任务（１)额定功率(2)额定电压(3）电动机运行时额定转速(4）发电机运行时空载转速(５)最大允许过载倍数(6）耐冲击能力（7）机壳外径设计内容：1、根据给定得技术指标,计算电机基本尺寸，包括：定子铁心外径、定子铁心内径、铁心长度等.2、磁路计算，包括极对选择、磁钢选型、磁钢厚度、气隙长度等方面计算.3、定子绕组计算,包括定子绕组形式、定子槽数、绕组节距等计算。2、理论与计算过程2、1直流无刷电机得基本组成环节直流无刷电动机得结构原理如图２—1-1所示。它主要由电机本体、位置传感器与电子开关线路三部分组成。电机本体在结构上与永磁同步电动机相似,但没有笼型绕组与其她起动装置.其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数(2p=2，4,……）组成。图中得电机本体为三相电机。三相定子绕组分别与电子开关线路中相应得功率开关器件连接，位置传感器得跟踪转子与电动机转轴相连接。当定子绕组得某一相通电时，该电流与转子永久磁钢得磁极所产生得磁场相互作用而产生转矩，驱动转子旋转,再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号，去控制电子开关线路，从而使定子各相绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置得变化而按一定得次序换相.由于电子开关线路得导通次序就是与转子转角同步得，因而起到了机械换向器得换向作用。因此，所谓直流无刷电机，就其基本结构而言,可以认为就是一台由电子开关线路、永磁式同步电机以及位置传感器三者组成得“电动机系统”。其原理框图如图2—1－２所示。图2—1－１直流电动机得工作原理图直流电源电动机位置传感器开关电路图2－1-２直流无刷电机得原理框图电机转子得永久磁钢与永磁有刷电机中所使用得永久磁钢得作用相似，均就是在电机得气隙中建立足够得磁场，其不同之处在于直流无刷电机中永久磁钢装在转子上，而直流有刷电机得磁钢装在定子上,图２—1-3示出了典型直流无刷电机本体基本结构图。图2—1－3直流无刷电机基本结构图直流无刷电机电子开关线路就是用来控制电动机定子上各相绕组通电得顺序与时间，主要由功率逻辑开关单元与位置传感器信号处理单元两个部分组成.功率逻辑开关单元就是控制电路得核心,其功能就是将电源得功率以一定逻辑关系分配给直流无刷电机定子上各相绕组，以便使电机产生持续不断得转矩。而各相绕组导通得顺序与时间主要取决于来自位置传感器得信号.但位置传感器所产生得信号一般不能直接用来控制功率逻辑开关单元,往往需要经过一定逻辑处理后才能去控制逻辑开关单元，综上所述，组成直流无刷电机各主要部件得框图,如图2—1－4所示。图2-１－4直流无刷电机得组成框图2、２直流无刷电机得基本工作原理众所周知,一般得永磁式直流电机得定子由永久磁钢组成，其主要得作用就是在电机气隙中产生磁场。其电枢绕组通电后产生反应磁场.由于电刷得换向作用,使得这两个磁场得方向在直流电机运行得过程中始终保持相互垂直,从而产生最大转矩而驱动电动机不停地运转。直流无刷电机为了实现无电刷换相，首先要求把一般直流电机得电枢绕组放在定子上，把永磁磁钢放在转子上,这与传统直流永磁电机得结构刚好相反。但仅这样做还就是不行得，因为用一般直流电源给定子上各绕组供电，只能产生固定磁场，它不能与运动中转子磁钢所产生得永磁磁场相互作用，以产生单一方向得转矩来驱动转子转动。所以，直流无刷电动机除了由定子与转子组成电机本体以外,还要由位置传感器、控制电路以及功率逻辑开关共同构成得换相装置,使得直流无刷电机在运行过程中定子绕组所产生得得磁场与转动中得转子磁钢产生得永磁磁场，在空间始终保持在（π/２）rad左右得电角度.下面以图2-１—1所示电路对直流无刷电机工作过程作简要说明.设三相桥式逆变器采用“1２0°导通型”通断规律.即:每隔1/6周期(60°电角度)换相一次，每次换相一个功率管，每一功率管导通120°电角度。各功率管得导通顺序就是V1Ｖ2、V2V３、Ｖ3V4、Ｖ4V5、V5V6、V6Ｖ1、….当功率管Ｖ1与V2导通时,电流从V1管流入Ａ相绕组,再从Ｃ相绕组流出，经Ｖ2管回到电源。如果认定流入绕组得电流所产生得转矩为正,那么从绕组流出所产生得转矩则为负，它们合成得转矩如图2－2-1（a）所示,其大小为Ｔa，方向在Ta与－Tｃ得角平分线上。当电机转过60°后,由V1Ｖ2通电换成V2Ｖ3通电.这时，电流从V3流入B相绕组再从Ｃ相绕组流出，经Ｖ2回到电源，此时合成得转矩如图2-2-１(b)所示，其大小同样为Ta.但合成转矩Tbc得方向转过了6０°电角度，而后每次换相一个功率管,合成转矩矢量方向就随着转过60°电角度,