三相无刷直流电机的电磁设计的主要结构图，本次设计的电机采用圆柱形永磁体内转子结构，磁极对数p=1、电枢槽数Z=12、电枢绕组为整数槽，连接方式为“星形三相三状态”和非桥式换相电路，重复短时运行。设计设定电机的额定输出功率为35W、额定电压为12V、额定转速为1600r/min、额定电流为6A、效率为55%、机壳外径为5.5cm以及工作状态为重复短期运行。

以上数据设定以后再通过主要尺寸关系式求得计算容量、电枢铁心计算长度，定子、转子结构的确定。空载计算，根据计算求得气隙磁感应强度、气隙磁动势，电枢齿部磁感应强度、电枢齿部磁动势，电枢轭部磁感应强度、电枢轭部磁动势，转子永磁体外磁路的总磁通和转子永磁体外磁路的总磁动势。再根据空载特性曲线将永磁体的去磁路线从B-H平面换算到-F平面，可以得到-F平面内的永磁体去磁曲线。根据额定转速为1600r/min，负载额定力矩为0.21N·m，选择起动力矩为额定力矩的三倍，可做出预设的机械特性。根据电枢反应的去磁作用可求得回复直线以及空载和额定运行时的磁状态。最后通过性能计算求得平均电流、平均电磁力矩、起动力矩、理想空载转速、效率等。得出的效率为54.54%，基本符合初始的设计要求。

本文以三相无刷直流电机样机为主要研究对象，对小功率无刷直流电机的电磁设计方法进行了分析和总结。主要具体完成了以下工作：

（1)开始通过介绍无刷直流电机的系统结构以及工作原理，工作模式，设计特点以及永磁材料的选取。

（2) 永磁无刷直流电动机的转矩脉动的因素有以下三个方面：

1）电磁因素引起的转矩脉动，

2）电子换相引起的转矩脉动，

3）制造工艺原因引起的转矩脉动。

（3)对无刷直流电机电磁设计方法：通过设定额定参数，按照设计步骤设定主要尺寸、定转子结构空载计算，电路计算和电枢反应的去磁作用，以及性能计算等等。

（4)对设计电机的电枢反应情况进行了分析，为优化电机的电磁设计提供了依据。通过理论分析和样机实验分析，为了进一步完善无刷直流电机的电磁设计，有待进一步研究的工作如下：

1)电感的求取。无刷直流电机数学模型中的绕组电感L对模型的准确性至关重要，其计算和测量方法有待进一步深入研究。

2)电枢反应的抑制办法。电枢反应直接影响小功率无刷直流电机的性能。

目录

摘要 II

Abstract III

1 前  言 1

2设计主要过程 2

2.1设计主要结构 2

2.2永磁无刷直流电动机的介绍 3

2.3永磁无刷直流电动机的转矩脉动 7

3永磁无刷直流电动机的电磁设计 9

3.1电动机系统的总体方案确定 9

3.2电动机本体主要尺寸确定 10

3.3永磁设计 11

3.4电动机本体改进定位力矩和低速平稳性的措施 11

4电磁设计过程 12

4.1主要技术指标 12

4.2主要尺寸 12

4.3定子结构确定 14

4.4转子结构 14

4.4空载计算 15

4.5电路计算 18

4.6电枢反映的去磁作用及磁钢工作图 22

4.7性能计算 24

总结 26

致谢 27

参考文献 28