永磁无刷直流电机的设计

　　永磁无刷直流电机的设计方法一般有电磁设计方法和场路结合的设计方法。目前用得较多的仍然是传统的电磁设计方法，即用电磁计算完成设计，有条件时再对完成的设计方案进行磁场有限元校核，并作适当调整。

　　1．电磁设计方法

　　电磁设计方法是永磁无刷直流电机的经典基本设计方法。其设计思路为：由技术要求确定转子纬构，由转子结构和永磁体性能确定磁负荷B－，由性能要求及散热条件确定电负荷A，根据电磁负荷确定基本尺寸D、L。该方法的优点是思路清晰、参数确定、方案易整理；缺点是经验参数多，计算较低。

　　2．场路结合的设计方法

　　场路结合的设计方法以有限元磁场分析为基础，磁参量用有限元分析得到，而电路参数按路方法计算。其优点是磁场分析较高（一般二维磁场计算即可满足设计要求），缺点是负载磁场分析时定子等效电流的幅值和位置不定，所以磁场分析和路的计算必须相结合。

　　3．理想的场路结合CAD设计方法

　　随着永磁无刷直流电机越来越广泛的应用，一些特殊场合，如航天领域对电机的性能要求就更高，所以应当采取更的设计方法以满足要求。常用的场路结合设计方法是在电磁设计之后进行有限元空载磁场校核。理想的场路结合CAD设计方法的思路应该是：

　　1）用电磁设计方法设计永磁无刷直流电机，确定电机基本结构和尺寸。

　　2）用有限元方法计算空载磁路，校核电磁设计的磁路计算结果。

　　3）用有限元方法和傅里叶分析方法计算Kf、Kd、Kq、Kad、Kaq，校核电磁设计中的相应参数。

　　4）用有限元方法计算Xad、Xaq，校核电磁设计的Xad、Xaq。

　　5）当上述步骤的计算误差达到要求时，求解相量图，确定θ角，IN的幅值及位置，进行有限元负载磁场计算，校核电磁设计的负载永磁体工作点和工作特性计算结果。

　　当2） ～5）校核结果误差满足要求时，由电磁设计方法确定的结构尺寸、材料、参数和特性，具体电机设计流程如图1所示。

　　图 电机设计流程

　　应该指出，在特定应用场合，某些设计要求往往是互相矛盾的，如要求考虑有效材料的充分利用保证小体积和轻重量，常常与高效率发生矛盾，这时需要设计人员进行全面折中考虑。