《
永磁直流有刷电机设计 4.0
》
- 12 -
宁波高新区南牛电机技术有限公司
宁波高新区芙蓉路 38 弄 22 号商都大厦 914
联系电话:0574-87910951 传真 0574-87908395 公司网站：https://www.motorcad.net
手机:13071986828 QQ 号码:106553993 电子邮件:
liu@MotorCAD.net
liuwqnet@163.com
3.1.3 永磁直流电机的特性及设计步骤
永磁电机的特性均符合以下两个简单的公式，任何情况下都不可能出现违反这两个公式的特例
公式 1 永磁直流有刷电机转矩方程 T=30*E*Ia/Pi/n
式中：转矩 T
电流 Ia
转速 n
常数 Pi=3.1415
电势 E
公式 2 永磁直流有刷电机电压平衡方程式 U=E+2*u+2*Ia*R）
式中：电压 U
电势 E
开关压降 u
电流 Ia
视在电阻 R（或者叫做等效电阻，包括绕组电阻 Ra、开关管导通电阻 Rb、换相电阻 Rc）
（更多无刷电机的手算设计公式，请参考叶金虎《现代永磁直流有刷永磁电动机的原理和设计》一书）
所谓"设计"，就是把产品的尺寸和参数确定下来的过程。当电机所有的尺寸和参数都确定下来之
后，这个产品也就设计完成了。市场上有些软件，需要自己把电机的尺寸和参数输入软件，然后能够
用软件计算性能或进行电磁场分析，严格地说这种软件只能称为"核算分析软件"，不能称为"设计软
件"。
因此，设计无刷电机时，可以先根据客户使用要求确定电机的性能特性和外形尺寸，然后依据性
能求出视在电阻，依据电阻求出不同组合的定子内径和绕组参数，依据绕组参数和工作转速求出磁钢
工作磁通量，依据工作磁通量和定子内径求出磁密初步选择磁钢牌号，依据磁钢牌号初步确定磁钢厚
度，于是一个新的无刷电机就基本设计完成了。
具体在软件中操作时，分为三步：
第一步：设计初始方案，这一步的主要作用是评估所设定的材料、外形尺寸、槽数极数等等所能
形成的最大性价比，如果性价比合适则可以进一步选定最合适的内径尺寸。在软件中输入性能要求、
外形尺寸、槽数极数、气隙尺寸和槽满率、效率、热负荷限制值，软件可以自动求出定子内径、槽型
尺寸、定子绕组参数、工作磁通、初选磁钢牌号、磁钢宽度与厚度等关键要素，并列出每个方案的估
算总成本（元）、 估 算 温升、热负荷、估算效率与输出功率、损耗等性能指标。
第二步：优化设计转子。当确定定子铁芯部分后，优化设计转子槽型尺寸和绕组参数；
第三步：优化设计定子。当确定转子部分后，优化设计极弧系数、定子磁钢厚度和绕组参数；
其中第二三步可以从任意一步开始，反复以前次设计结果为基础，重新优化设计，直到满意为止。
如果电机各部分材料和电机的基本尺寸（主要是定子外径及轴向长度、转子外径及轴向长度）都已确
定，那么可以随便输入一个数据作为初始方案，然后直接优化定子或者转子。