确定永磁发电机主要尺寸的方法

1）确定永磁发电机极数

永磁发电机极数。

2）确定每极每相槽数q

3）确定定子槽数z

4）初选定子齿宽t₁

选梨形等齿宽定子槽，t₁=8mm。

5）初步确定定子齿距t

t=t₁+b₁b₁=（0.5～0.65）t，取b₁=0.63t，则

t=t₁+0.63t=8+0.63t=21.62mm

式中 b₁——定子内径的定子槽宽，梨形定子槽的槽宽不等。

6）初步确定定子内径D_i1

初步确定定子内径D_i1=1250mm。

7）初步确定定子外径D₁

按我国交流电机标准外径，查表5-1，初选机座号17的定子外径1430mm。初步确定定子内径D_i1=1250mm，则定子槽深和定子轭高之和为

h₁+h_j=（D₁-D_i1）/2=（1430mm-1250mm）/2=90mm

8）计算永磁发电机额定电流I_N

9）求永磁发电机的极距τ（气隙长度δ=1mm）

10）选择永磁体

选择磁综合性能较高的且耐温150℃以上的稀土钕铁硼永磁体N42SH，其剩磁B_r=1.35T。

11）确定永磁体极面a_mb_m（a_m＜b_m）

磁极极面的极弧长度为

取得

m，取

确定永磁体a_m=36mm，b_m=40mm。

12）确定永磁体两极面距离h_m

取K_m=0.86，则查表4-2得

h_m/a_m=0.67

h_m=K_ma_m=（36×0.67）mm=24mm

13）气隙长度δ的确定

气隙大，有利于加工，但气隙大会降低功率。气隙小，有利于功率因数的改善，会增加功率，但气隙太小会增加磁噪声及加工难度。初选气隙长度δ=1.0～1.5mm。

图10-1 永磁体的气隙磁密径向布置的 永磁体磁极的磁弧长度计算

14）计算永磁体的气隙磁密B_δm

如图10-1所示，永磁体的气隙磁密B_δm（T）为

15）求的气隙磁密，，则

B_δ=（36×0.5288÷38）T=0.50T

式中 σ——漏磁系数，取σ=1.05；

K_m——永磁体端面系数，按h_m/a_m=0.67，取K_m=0.86。

16）初步确定定子、转子的铁心有效长度l_ef

永磁发电机为60极，尺寸比λ可取12，则

l_ef=λτ

l_ef=（12×0.065345）m=0.78414m

取l_ef=0.8m。

17）求永磁发电机每极磁通Φ

Φ=B_δα_p′τl_ef=（0.5×0.637×0.065345×0.8）Wb=0.01665Wb

18）求永磁发电机相电压E

19）求永磁发电机每相串联导体数N

式中 K_Nm——气隙磁场波形系数，正弦波时，K_Nm=1.11；

K_dp——基波绕组系数，初选K_dp=0.98。

20）求永磁发电机每槽导体数N_S

取N_S=8匝，由于电流较大，采用并联支路a=3。

21）求每个导体的电流I_N′

永磁发电机电流I_N=622.14A，则每个支路的电流I_N′为

I_N′=I_N/3=207.38A(www.xing528.com)

22）确定绕组绕规

选取电流密度j_a=4.0A/mm²，选1.5的圆铜漆包线，则每根导线导电面积S及电流分别为

绕组线规n-ϕ为

I_N′÷I_N′=207.38A÷7.068A=29.34根，取30根，则

n-ϕ=30-ϕ1.5

23）每槽导体数N_S占面积S

S=（30×1.6²×8）mm²=614.4mm²

24）计算定子齿距t

t=πD_i1/183=（π×1250/183）mm=21.45897mm

25）计算沿定子内径D_i1的定子槽宽b₁

b₁=t-t₁=21.45897-8.0mm=13.45897mm

26）计算定子槽深h₁

定子槽深h₁=（3.5～5.5）b₁，取h₁=4.5b₁，则

h₁=（4.5×13.45897）mm=60.565mm

取定子槽深h₁=60mm。

图10-2 等齿宽定子槽结构尺寸计算图

27）计算定子槽面积S₁

定子槽尺寸如图10-2所示。

①计算槽底直径D₃

D₃=D_i1+2h₁=（1.25+2×0.06）m=1.37m

②计算D₃上的齿距t₂

③计算D₃上的槽宽b₂

b₂=t₂-t₁=（23.519-8）mm=15.519mm

④其他关于槽尺寸

h₀=1mm

α=30°

R=3mm

⑤定子槽面积S₁

定子槽面积由下式求得：

将b₀、b₁、b₂、h₁、R、α代入得

S₁=849.85mm²

28）计算绝缘、槽楔面积S₂

绝缘厚0.3mm，则绝缘和槽楔面积为

S₂=[（60×2+15.519+13.4589）×0.3+（12+6）/2×2.5]mm²=67.19mm²

29）可容纳绕组导线面积S

S=S₁-S₂=（849.85-67.19）mm²=782.66mm²

30）ϕ1.5mm圆漆包铜线绕组占面积S₃

ϕ1.5mm铜导线最大外径为ϕ1.6mm，则

S₃=（1.6²×30×8）mm²=614.4mm²

31）求槽满率S_f

S_f=（S₃/S）×100%=614.4÷782.66×100%=78.5%

32）求电流密度j_a

j_a=I_N′/（1.5²π/4×30）=[207.38÷（1.767×30）]A/mm²=3.912A/mm²

33）求每相串联导体数N

34）当串联导体数N=160时的相电势

E=4×K_NmfNK_dpφ=（4×1.11×50×160×0.98×0.01665）V=579.58V

35）当相电势E=579.58V时，线电压U_N为

36）定子轭高h_j

h_j=（D₁-D₃）/2=（1430mm-1370mm）/2=30mm

37）定子厚h

h=（D₁-D_i1）/2=（1430mm-1250mm）/2=90mm