郑 鑫， 邱泽晶， 彭旭东

[南瑞(武汉)电气设备与工程能效测评中心,湖北 武汉 430074]

0 引 言

空调室外通风机用电动机普遍采用电容起动与运转式单相异步电动机驱动，效率一般在40%以下[1]。三相无刷直流电动机体积小、重量轻、调速性能好、效率高、节能效果好、输出转矩大[2-3]，实践表明： 三相无刷直流电动机驱动的通风机比普通感应电机驱动的通风机节能约20%[4]。效率的提高使得风机的耗能明显下降。这一功率等级的三相无刷直流电动机及其驱动系统的成本很低，其应用前景被广大家用空调制造厂看好,同时对其尺寸、耐压程度、齿槽转矩等提出新的要求。因此，合理设计三相无刷直流电动机有重要意义。

本文研究的三相无刷直流电动机用于驱动通风机，设计了一款额定功率200W，额定转速1800r/min 的三相无刷直流电动机，给出了设计思路，并利用Ansys/Maxwell 2D建立了该电动机的二维有限元仿真模型，对模型的定转子磁场、气隙磁场谐波次数及幅值、磁力线分布情况、齿槽转矩大小、输出转矩大小等进行仿真，并在此基础上制造样机，完成了测功试验，验证了Maxwell 2D有限元仿真分析的准确性，表明了无刷直流电动机节能效果显著的特点。

1 电动机电磁设计

1.1 主要技术指标

该方案的电动机额定功率PN=200W，额定电流IN=1A，额定转速nN=1800r/min，输出转矩T=1.3N·m，电机效率η在75%以上。

1.2 三相无刷直流电动机主要尺寸

式中：nN——额定转速，取1800r/min；

L——铁心长度；

P——计算功率；

Kφ——极弧系数；

KW——基波绕组系数；

A——电负荷；

Bδ——气隙磁密平均值。

电动机性能和成本的影响主要在于电动机的长径比，电动机的长径比在0.7～1.5浮动。……