本篇内容对电机设计中经常纠结、十分频繁提问的问题及设计电机中着重的关注点进行了罗列总结，虽不能完全解惑，但是会对电机设计有很大帮助，也希望给大家一定的启发。
老师说了，有问题先翻书哇！
Q
各位大神们，永磁同步电机在爬坡转态时，电机处于最大扭矩，我们在maxwell仿真时，电机可能处于逆变器的最大电流，我们三相绕组中的电流源设置中A相电流源为Imaxsin(2*pi*f*t+thet)，我想问这个A相中频率f怎么设定，难道跟额定转速的频率一样吗？
A
低速恒转矩，高速恒功率。你把转折速度输入进去仿真，只要各项指标合理，那低于转折速度时电机性能也不会有问题。
Q
Maxwell如何去计算IPM电机的同步转矩和磁阻转矩.仿真给出的结果是合成转矩，如何去将同步转矩和磁阻转矩分开计算呢?
A
软件无法分离，可自己手动将二者分离；区别二者，SPM转子的永磁体在表面布置，这个SPM是相对于IPM来说的，IPM就是内置式永磁电机，其永磁体分布在转子内部。spm磁钢表贴Ipm磁钢内嵌都是永磁同步电机。
Q
想问一下，永磁电机转子上的Bridge和Rib各是啥意思？
A
是隔磁桥厚度，rib是磁肋宽度。
Q
永磁同步电机反电势选择,大家好，关于永磁电机弱磁控制中，如额定800转最高3000转的永磁同步电机反电势设计为额定电压的多少为好呢？直流电源电压为540V，反电势是控制在200多V还是控制在500V左右呢，如果控制在500v左右，弱磁能达到那么高的转速吗？
A
直流母线电源电压为540V，对应交流侧有效值大约330V左右，反电动势有效值建议取为310V左右。
Q
实际中内置式永磁电机的漏磁系数会有多大啊，ansoft仿真出来1.3是不是有点大了？
A
稍微有点偏大，一般1.2左右。永磁磁极产生的磁通分为两部分：一部分通过气隙与电枢绕组交链，称为主磁通；另一部分不与电枢绕组交链，称为漏磁通。总磁通与主磁通的比值称为漏磁系数σ。在永磁直流电机中，漏磁系数的准确与否直接影响电磁计算准确性。
Q
表贴式永磁同步电机内功率因数角正负的问题. RMXpert计算出表贴式永磁同步电机内功率因数角为-35度，合理吗？
A
你这个算例中最大反电势有459V，则反电势有效值大概有330V左右，而你给的施加电压只有278V，太小了，起码是反电势/（0.92--0.96）才是施加电压。反电动势一般设计成小于U，如果大于U，那么电机成本高，并且运行于容性功率因数状态。
当内功率因数角为负数时，表示定子电流滞后反电势35度，此时的定子直轴电枢电流起增磁作用，使得反电势增大。同时，你的RM路算程序中已经体现了确实反电势过大，所以内功率因数角取-35度是不合理的。
Q
在频率不同的情况下，硅钢片的B-H曲线是不同的，那么在电机电磁设计的过程中磁密应怎样选择呢？
A
电机设计当中，频率不同，需要考虑以下问题。
1.如果你用的是我国工频下的设计数据(指铁心硅钢片)，那么，在远低于50Hz的情况下，比如5Hz，这样你的B就可以取的高一些,一般可以到1.7~1.8T，因为频率低铁耗比较低。
2.如果你用的是我国工频下的设计数据(指铁心硅钢片)，那么，在远高于50Hz的情况下，比如100Hz，这样你的B就可以取的低一些，一般可以到1.4~1.5T,因为频率高铁耗比较高。
Q
在永磁电机的设计中，如何确定（选取）合适的线负荷，或者说如果也是根据经验数据，那么有没有类似于感应电机这种线负荷与额定功率相关的曲线呢？
A
永磁同步电机的线负荷和电密都可以比同功率、同冷却方式、同使用环境的异步电机取得高一些，具体可以高多少，这个就体现水平了。
Q
公式上，齿部和轭部磁密都是按永磁体的Br计算的，为什么不用考虑绕组通电所产生的磁密的？
A
永磁电机磁路是按照空载设计的，负载只需校核一下就可以了。
Q
外转子的转子壳壁厚究竟需要避免磁密过大的问题吗？看到过的壁厚薄厚都有，不知道是基于什么样的考虑的？
A
肯定要考虑轭部磁密大小的，至于有的薄有的厚，还要看电机极数多少，多极电机轭部薄，反之则厚。
Q
为什么热负荷定义为：“定子线圈直线部分的铜损耗全部通过定子内圆表面散发出去.”不是经过机壳散出去的吗？这样不是应该定义为定子外径单位长度上的铜损吗？
A
电机定子的热是先由定子绕组传导给定子铁芯，然后定子铁芯再传导给机座。热源是定子绕组，并且定子绕组所在的直径刚好是定子内圆直径，即电枢直径。
Q
永磁无刷直流电机，在各个输入电压下，在2D中计算的stranded loss铜损和用理论公式即相电流的平方乘以相电阻再乘以3的结果，差距非常大，这是为何？？有了解的人能帮我解释或则探讨一下吗？
A
stranded loss是采用电流源仿真得到的铜耗。由于铜耗与槽满率和线规有关，显然你maxwell模型考虑不了这两个因素，因此maxwell得到的stranded loss是不具有参考意义的。直接用rm得到的铜耗还比较准一些。
Q
永磁电机热负荷选择.比如想设计一款160kw永磁电机、转速3000.
A
请问热负荷如何选择？标准Y2异步电机为Y2-315-2的热负荷为673。但现在设计永磁电机肯定需要降机座号设计，目前打算设计在Y280机座号8极，此时热负荷该如何选择？另外三圆如何确定？
热负荷可以比异步电机稍微高点，取到800应该没有问题。至于三圆尺寸，外圆就按你的机座号确定，内圆可以和异步机一样，中圆就取决于电磁设计了，一般要仿真才能确定。
Q
内径500多的永磁同步机，川电0.35厚的片子，磁密在18000-20000可以吗？磁密的允许量和电机的功率有关系吗？是否小电机的磁密可以稍微大一些？
A
永磁电机要看哪里的磁密了，靠近磁钢的磁桥或者定子齿尖的磁密大于2T很正常。如果是齿身或轭部平均磁密大于1.5T就高了。
Q
公司做了一台径向内置永磁直流无刷电机的样机，在测功机上测机械特性曲线，转矩达到一个值后电流波形、电流换向出现问题。测过整机电感，比表贴式的要大。把转子外径减小后测机械特性曲线，还是同样的问题。
1.不知道如何改进，降低电感要改哪些参数？
2.有没有办法把电感对电流换向的影响仿真出来？
A
磁钢磁导率接近于空气，一般取1.05。这也是表贴式电机比内嵌式电机电感小的原因。降低气隙磁密，可以降低饱和程度，电感更大！可以看看这篇——永磁无刷直流电机电感分析及优化设计
电感中存在续流的影响，电感值越大续流能力越强，那么当外加反向的电压时可能出现绕组一直还在正向续流的，所以会导致换向失败的。电力电子技术对这个都有解释的。
Q
电机气隙磁动势基波对应的空间初始相位角和绕组中电流的相位有什么关系？电机转矩绕组产生的气隙磁动势基波对应的空间初始相位角和转矩绕组中通入电流的相位有什么关系？
A
你说的转矩绕组是三相对称电枢绕组。你说的两个角度，空间角度，时间角度，严格来讲不是一个范畴内的概念，但在同步电机时空相矢量图中又给统一起来了。
如果空间初始角度取为某相（如A相）绕组轴线，并且时轴和相轴重合，那么这个问题就有答案了，为0°，依据是当某相电流达到最大的时候，合成磁动势轴线恰好与该相绕组轴向重合。
Q
驱动器调高PWM频率能改善永磁同步电机发热吗？永磁同步电机发热有哪些改善方式呢?
A
脉宽调制(PWM)基本原理:控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。
也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
提高PWM频率可以限制减少绕组电流的波动，这肯定是有好处的，但对发热问题能有多大的改善我并不清楚。PWM频率选取一般不与电感发生关系主要是根据目前流行的磁性材料和器件特性决定。一般为32KHZ到122KHZ之间，频率高相应的体积可做小点。但体积小了损耗会大点。
pwm载波频率高了，电机温升会有好处，变频器温升可就大了。
Q
现在PWM工作都是在10K之上。能不能从电机本身的设计上改善温升呢？
A
电机要想设计得温升低，就得优化电机方案，比如换高牌号硅钢片，减小匝数、加大线径等。总之，降低电密，线负荷，磁密才能将温升降低。
Q
MAXWELL分析ipm过载时端电压的求解,在分析ipm时，设置电流源，其中thet角度是功角扫描时对应最大转矩的那个角度。
A
结果maxwell输出的端电压超过380v（变频器额定电压400V级），请问maxwell输出的端电压可信不可信？如果可信，那么这个电机输出不到对应的最大过载，如果不可信，则端电压如何求解？
简单点说，就是maxwell算得电压(激励为电流源)你认为靠不靠谱?我这边的分析结果(施加电流源)，只看端电压(线电压,即InducedVoltage(PhaseA)-InducedVoltage(PhaseB))，查看其波形的话，最大峰值/1.414是大于400v(约420v，变频器400v级)，但是对上述的波形进行FFT分析，则基波的有效值为380。
故,我提出以上疑问，在此电流源的时刻下，该电机能否达到2D分析的转矩。(就是说此时端电压到底怎么看，有没有超过变频器的输出电压能力)
我觉得2d是没有考虑漏抗和电阻产生的电压，而只是考虑了e0和交直轴电枢反应，故电流源激励的情况下，算的电压是比实际小的。
电流源时感应电压的确比实际供电电压小，差在电阻和端部漏抗压降，不过这个数值比较小，2-3%左右。因此，你这个电机是没有那么大的负载输出能力的，当然前提是你其他仿真设置正确。
Q
RM模型自动生成的2D模型中，电压激励的角度和转矩角角度相等，而功率因数角算出来是大于转矩角的。在给定激励的时候，到底是用RM RESULT里的哪个角度呢？
A
看你是电压源还是电流源了，两个用的角度不同，电压源的角度是功率角，电流源用的是内功率因数角。
Q
峰值转矩和峰值功率有没有运行时间的限制，峰值转矩和功率对于温升有没有考核？
A
肯定跟温度有关，而且关系很大，尤其是对于永磁电机，转子温度高了磁通变小性能下降很明显，所以完整的标定需注明转子温度，但一般转子温度只能估计，所以只能按冷却条件标定。
一般持续时间按30计，现在还没有规范的标准，所以很多标定都不全，也不统一。额定功率（有的也叫持续功率）是可以长时间运行的，峰值功率肯定是不能长时间运行的，因为在达到热平衡之前温度就会超限，功率也会往下掉。
来源：西莫电机
