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1、永磁马达的比例设计永磁马达的比例设计 我们的同事都有这样的项目，利用潘继成设计的垃圾处理器的马达的冲片，设计不同性能要求的马 达，如洗衣机马达、干衣机马达、和面机马达等等。设计新马达的方法是根据已制成马达的数据，按新性 能的要求，用比例计算的方法，确定新马达的绕阻数据和铁芯长度。这种设计方法可称为比例设计。用这 种方法设计的新马达，称为原型马达的派生马达。图示 原型马达的基本派生马达原型马达变转速N=N n nd=d22 NNPout=Poutnn变功率L=LPoutPoutN=N L Ld=d22 NN变电压N=NUUd =d22 NNPout=Pout为了帮助同事们更好的理解这种设计方法，
2、我这里把比例设计方法简单总结一下。 比例设计的基础是：有一个原型马达，这个马达可能是已生产的产品马达，或是新开发已完成的马 达，或是客家或竞争对手的马达等等。这个原型马达的电磁尺寸和电气性能是已知的。应用比例设计方法 设计的新马达，是采用完全相同的芯片，只改变铁芯长度及绕组数据来满足新马达的性能要求。 这种方法对 PMDC 和 HVDC 都适用，但 HVDC 误差会大一些。 新马达性能要求与原马达的差别，可能有变电压，变转速，变功率三种情况之一或不同的组合。 原型马达的各电磁参数为已知如下： U-额定电压 n-额定转速 Pout-额定输出功率 N-马达转子总导体数 d-导线直径 L-铁芯长度
3、新马达各量均用相同字母加撇表示。 1.1.变电压变电压 要求有新的工作电压 U, 新马达承受的工作电压与导体数成正比，所以N=NUU新马达与原型马达有相同的用铜量（近似为有相同的槽满率），所以应有Nd2=Nd2故有 d2= d2NN此时马达有相同的输出能力，即 Pout=Pout此时，马达转速、转距保持不变。2.2. 变转速变转速新马达要求有新的工作转速 n，由于马达转速与导体数成反比，所以导体数应为N=N n n还是保持槽满率不变，可得d2=d2NN输出功率将随转速的增加成正比变化Pout=Poutnn此时电流按比例增加，转距不变。3.3. 变功率变功率新马达要求有新的输出功率 Pout，由
4、于马达输出功率与铁芯长度成正比，则L=LPoutPout工作电压不变时，导体数与铁芯长度成反比，故有N=N L L还是保持有相同的槽满率，则d2=d2NN此时马达转速保持不变，转距按比例增加。 4.4. 某些细节说明某些细节说明 上述各种变换均满足下述前提 a. 磁密保持不变，磁通量与铁芯长度成正比。 b. 马达槽满率没有变化，保持槽内有相同的用铜面积。 c. 马达的电流密度相同，线负荷相同，热负荷相同，马达铜损基本不变。 但实际操作计算时，还有不少细节影响变化的结果。我们一般是接上述比例方法设计出新马达的数据，然 后再考虑一些细节问题进行修正。 5.5. 举例举例 以潘继成制作的 120V
5、的一个马达为原型马达 U=120 v n=1740 rpm Pout=180 w N=73240（每个线图 73 匝） d=0.27 mm L=28 mm (我这里是选择特性曲线上的一个点作为额定工作点。有些项目的额定工作点是明确的，有些需分 析确定一下) a. 电压改为 230V 的新马达N=NVV=73240=140240 120230 即每个线圈改为 140 匝d=d=0.27=0.19NN14073实际要考虑，对于 HVDC ，230V 时换向损耗会增加，转速会有所下降。如果考虑允许温 升增加，导 体数可取得少一些，以补赏转速不变。如想限制马达温升，输出功率可稍小一些，有利减少损耗，则
6、应适 当增加导体数，转速会有所下降。b. 转速增加到 11000npm 的新马达N=N n n=73240 110001740=12240即每个线圈为 12 匝，线径d=d=0.27=0.66NN 1273输出功率会增加到Pout=Pout=180 Wnn1138174011000此时，马达铜损基本不变，铁损随转速上升，机械损耗，换向损耗都会有所增加。c. 功率增加到 400w 的新马达 与上述不同的是，增加功率，但转速保持不变，此时，是靠增加铁芯长度来增加功率。此时，L=LPoutPout=28180400=62导体数 N=N L L=736228402=33402 线径d=dNN=0.27
7、3373=0.40 d. 如果一个新马达要求的电压，功率，转速都与原型马达不同，可以分步来做， 例如先求出变电压的新马达，再将这个新马达作为原型马达，求出变转速的新马达，再将这个新马达作为 原型马达，求出变功率的新马达。 一般应该将变功率作为最后一步进行计算。 上述只是设计的粗略结果。最后马达的修正可能要考虑各种损耗的影响，需要逐步积累经验，但总 需要制作样板一试。 有时要求不增加铁心长度增加输出功率，则只有两法 a 减少匝数，如上分析，转速提高 b 只增加线径，可允许增加电流，但要受槽满率的限制。此时转速会略有上升。 最后，需指出，无论 HVDC 还是 PMDC，设计一个新马达，特别是当转速提高及功 率加大时，应注意解决三个问题： 直接起动时退磁问题(如果需直接起动的话) 直接起动时火花及环火问题(如果需直接起动的话) 运行时火花及温升问题
