直流电机平均电磁转矩的计算公式(图文)

【直流电机平均电磁转矩的计算公式】

原文标题：直流电机转矩计算公式

在直流电机中的电磁转矩，因电机本身的机械摩擦和电枢铁心中的涡流、磁滞损耗都要引起阻转矩，本文介绍了直流电机平均电磁转矩的计算公式。

电磁转矩M=CmФIa则额定负载时电磁转矩M=Me+M0Me为电机轴输出转矩M0为空载转矩,即是电机本身的阻转矩,它是因电机本身的机械摩擦和电枢铁心中的涡流、磁滞损耗都要引起阻转矩，用M0表示)一般情况下，空载转矩占电磁转矩的比例较小，在一般工程计算中可忽略不计。

直流电动机堵转转矩计算公式TK=9.55KeIK 。
曾对无刷直流电动机的平均电磁转矩计算式进行推导，文献也给出了平均电磁转矩的计算式，目前这些公式正被普遍用。然而以往的平均电磁转矩计算式未考虑绕组分布和短距的影响。

 　　本文对常用绕组及开关电路型式的无刷直流电动机平均电磁转矩公式进行推导，得出相应的关系式，文中给出了三相闭合式绕组、全桥式开关电路无刷直流电动机平均电磁转矩计算式。
2、常用的绕组及开关电路型式
无刷直流电动机的性能与绕组型式和开关电路有关，常用的绕组有二相、三相和四相绕组，开关电路有半桥式和全桥式两种。
3、平均电磁转矩的计算
以三相闭合式绕组、全桥式开关电路为例，电路原理图见图1。为简化分析，假定：

a．气隙磁密正弦分布。
b．电枢反应的影响不计。
c．功率管工作在开关状态，导通压降为△UT不变。
d．绕组的电感不计。
3．1磁通、电势和电流
以图2所示转子位置为时间起点，即等效a相线圈边处于转子磁极中心线下时，t=0，则各相磁通表达式为：


式中φ——每极磁通，为
  r——极距
  c——电机有效长度
  Bδ——气隙磁密幅值
  ω——转子角速度，为
  P——极对数
  n——转速，r／min

式中Em——相电势最大值，为2兀fkw1Wφδ
  f=Pn/60——电势频率
  kw1——基波绕组系数
  W——每相绕组串联匝数
  各相电流表达式为：

在区间内，各相电磁功率表达式为：



式中αi——计算极弧系数，磁密正弦分布时αi=π/2
  平均电磁转矩为：
式中u——电源电压
  ΔUT——功率管导通压降
  r——定子绕组每相电阻
3．2电磁功率与电磁转矩
转子每转过2兀电角度，电枢绕组有6种通电状态，且在每一种通电状态下，所产生的平均电磁转矩相等，各功率管的导通顺序如附表所示。


式中ωm——机械角速度 
  与以往的计算式相比，相差一个绕组系数kw1，这正是绕组分布与短矩对平均电磁转矩的影响。
  采用上法同样可得到其它各种绕组与开关电路组合的平均电磁转矩计算式。
4结语
直流无刷电机的平均电磁转矩计算应该考虑绕组分布和短距的影响，本文给出的平均电磁转矩计算式考虑了绕组分布和短距的影响，公式更具有普遍性和实用性。