路灯车用永磁同步电机的特点,  从化路灯车出租, 从化路灯车租赁, 路灯车出租,  要求根据路灯车用永磁同步电机的特点，对路灯车用永磁同步电机的电磁设计、参数选取原则等相关技术进行研究，设计一台路灯车用永磁同步电机。性能指标数值额定功率/kW9.79, 额定转矩/N∙m5108, 额定转速/r∙min-118.3, 绝缘等级F最大外径/mm400, 起升机构工作级别M5.  这种路灯车在不同负载率下的使用概率，电机大部分时间运行在轻载状态，因此电机的效率最高点应该设计在轻载状态，以确保电机有着较高的平均效率。  

    转子内径的确定: 永磁同步电机作为路灯车的动力源，其安装尺寸的确定必须要和路灯车的设计相配合。本设计基于低速大扭矩永磁电机的应用，由于路灯车自身结构的改变决定了电机的结构必须为外转子结构，即电机的转子做为路灯车的卷筒，定子与轴固定连接，轴通过支架固定在路灯车的行车上。因此，电机做为路灯车械的一部分，它的外形尺寸受到路灯车本身行业要求的限制。对于本文所要设计的9.79kW、18.3r/min的样机要求，其转子外径尺寸限定为外径400mm，对于外转子电机来说，转子内径的大小间接决定了定子外径的大小，转子内径越大，电机定子外径越大，则越容易放更多的铜，有利于减少电机的铜耗。因此，在保证铁心长度、反电动势、槽满率基本不变的前提下，对转子内径为384mm、380mm、378mm、374mm、370mm、366mm、360mm电机的方案进行了对比。随着转子内径减小，电机的铜耗逐渐增大，转子内径为384mm比转子内径360mm铜耗增大了25.28%，铁耗减少了10.73%。可见增大转子内径（降低卷筒厚度）可有效降低铜耗，即转子内径越大越好，有利于降低电机的铜耗，提高电机整体的平均效率。由于新型的路灯车用永磁同步电机的转子为路灯车的卷筒，卷筒必须达到一定的强度要求，需要对卷筒的强度进行考核。卷筒的材料为Q235-B。 弹性模量E/GPa, 密度r/(Kg∙m-3), 泊松比屈服强度/MPaQ235-B210,  路灯车按许用应力法进行疲劳和静强度计算时，基本条件是保证零件或构件危险截面、或所选计算截面上的危险点的计算应力小于许用应力，材料极限应力与许用应力（计算应力）之比即安全系数limMax=n（2.1） 其中，Max为最大计算应力，材料许用应力，lim为材料的极限应力，其准则年各地计算时取屈服极限，n为安全系数。根据路灯车设计手册，按照1.25倍额定负载对卷筒进行强度考核，采用有限元法对卷筒强度进行计算，得到卷筒的最大应力，得出卷筒的安全系数。随着卷筒厚度的增大，卷筒的安全系数逐渐增大，可靠性变高。当转子内径为384mm，卷筒的安全系数仅为1.51；当转子内经从380mm变到360mm，卷筒的安全系数从1.91增大到3.7，考虑路灯车械到对安全性有特殊的要求，通常将安全系数加大，留有一定的余量。综合考虑安全性与电机的性能，最后确定转子内径为378mm，卷筒的厚度为11mm，卷筒的安全系数为2.07。

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     极槽配合的选择:  本文设计的新型的路灯车用永磁同步电机用来替代由异步电机加减速机的传统路灯车，从前面这种路灯车的使用情况可以得到，电机大部分时间运行在轻载状态，所以电机效率的最高点应该设计在轻载状态。如果假设电机的铁耗和机械损耗不受电机负载变化的影响，电机的杂散损耗和铜耗与电机电流的平方成正比，得到电机最高效率出现位置计算方法如下：fwFesCu=pppp  ，sp为满载时杂散损耗，fwp为满载时机械损耗，Fep为满载时的铁耗，Cup为满载时的铜耗。因此要使路灯车用永磁同步电机的效率最高点出现合适的位置，必须要合理的设计电机满载时的铜耗和铁耗的比例，对于本文所设计的路灯车用永磁同步电机，由于路灯车用永磁同步电机的铜耗比铁耗要大很多，所以设计时应尽量减少电机的铜耗，来提高电机的效率。对于路灯车用永磁同步电机极槽配合的选取主要从两个角度考虑：

   （1）考虑电机的加工工艺。 路灯车自身的结构特点决定新型的路灯车用永磁同步电机的整体形状为细长型，再加上是外转子结构，因此，给电机的加工制造带来很大的不便，而永磁体的装配更加凸显困难。故合理选择极槽配合，以降低电机的加工成本。

   （2）尽量降低铜耗。根据新型的路灯车用永磁同步电机的特点可知，电机的铜耗比较大，故通过降低铜耗，以降低电机的总损耗，提高电机的效率。首先在极数的选择上主要考虑电机的频率和永磁体的装配。由于电机的频率不能过低，电机本身就是在低速运行，转速较低，若选择的极数较少，则相应的电机的额定频率就比较低，这样会造成变频器性能不稳定，所以电机的极数应该选取较多；但是，本设计极数不能选取的过多，因为极数过多会给工艺上带来很多困难，卷筒本身是细长的外转子，每增加一对极就需增加固定一对磁极的工艺，这样制造成本增加。其次在槽数的选择上主要考虑到工艺，电机定子的外径尺寸相对长度来说是很小的（电机为细长型结构），槽数选择的越多则每个槽的槽面积就越小，齿的宽度也就越窄，降低了定子冲片的整体强度。此外，由于定子槽小，铁心较长给下线工艺也带来了很大的难度。所以槽数选择不宜过多。变频器在不同频率下输出的电流的波形谐波含量不同。若定子电流波形正弦度好则可以减小转矩波动。因此合适的频率范围对于指导电机设计，选择极槽配合具有一定的现实意义。为了确定电机的极数，针对上述情况，本文以一台5.5kW、4极表贴式永磁同步电机进行试验，使用ABB变频器，在不同的频率下，将电机加到满载稳定运行，并用示波器记录下变频器输出的电流波形并加以谐波分析。 

       从试验的结果可以看出：电机在低赫兹运行比较平稳，电机可以承受负荷，电流的波形畸变率在频率减小时没有增加。因此，结合上文分析，初步选取的极槽配合为20极18槽、20极24槽和30极36槽，电机的频率分别为3.05Hz、3.05Hz和4.57Hz。为了最终确定电机的极槽配合，在保证三种方案的转子结构、定子内外径、过载倍数、反电动势、槽满率、气隙磁密相同情况下，四种方案的相关参数。 20极24槽电机比20极18槽电机在34%、50%、100%负载率下的效率高0.8%、0.3%、2.5%，20极24槽电机比20极18槽电机在20%负载率下的效率低0.5%，20极24槽电机的综合效率要高于20极18槽电机。30极36槽与20极24槽方案的每极每相槽数q相同，但是由于定子外径尺寸受限，30极36槽方案槽数较多，齿部宽度较小，齿部磁密过饱和，电机的铁耗是20极24槽方案多56.52%，电机的效率较低。综合考虑，电机的极槽配合选择20极24槽。http://www.shundeyuntichechuzu.com/

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