三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之八)三相无刷直流电动机绕组Y接法和△接法分析与选用

对三相无刷直流电动机星形和三角形两种绕组接法进行分析,给出了两种接法的转换关系,并通过几个集中绕组分数槽高速无刷直流电机实例说明,q=1/2或1/4的分数槽电机,或采取设计措施使相绕组反电势三次谐波含量较低时,两种绕组接法下的性能是相近的.绕组也可以选择三角形接法.同时也解释了小功率三槽式永磁有刷直流电动机采用三角形接法的理由.     

无刷直流电动机的设计(Ⅰ)

随着永磁材料和功率电子元器件的不断进步,永磁无刷直流电动机得到了快速的发展,它们被广泛地用于变速驱动、伺服驱动、兵器、航空、航天和工业自动化等各个领域。因此,合理正确地设计永磁无刷直流电动机是一个越来越重要的课题。从本期起分期介绍无刷直流电动机的设计,主要有:无刷直流电动机的结构和工作原理,以及连接方式;分数槽绕组;磁路计算;电路系统的计算等内容;最后介绍了两个典型例题。     

集中绕组永磁无刷电动机

文章从永磁无刷电动机的绕组特点分析出发，重点介绍集中绕组永磁无刷电动机绕组构成及电动机转矩的计算方法。     

三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究(连载之一)

分数槽集中绕组在无刷直流电动机应用日渐广泛。研究无刷直流电动机分数槽绕组的相数m、槽数Z、极对数p等设计参数之间的相互关系和约束条件,着重分析三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数Z/p组合规律,给出符合分数槽集中绕组条件的Z/p组合选择表。过去关于分数槽集中绕组文献多只提及表示为Z0=2、p0±1和Z0=2、p0±2的组合,文中给出更多的槽极数组合;同时引入了单元电机和虚拟电机概念,讨论了分数槽绕组和整数槽绕组的绕组分布系数对应关系等问题,可供设计者参考。     

分数槽绕组稀土永磁无刷直流电动机反电势的计算

给出了采用分数槽绕组的稀土永磁无刷直流电动机的反电势计算公式，说明磁场绕组系数的计算方法，给出了计算实例，计算结果与样机的实测数据相吻合。     

永磁无刷直流电动机星型三相绕组设计与故障模拟分析

阐述了无刷直流永磁电动机星型三相绕组的设计过程,以磁势星型图作为分析计算分数槽电机的基础,通过相带划分法,确定线圈之间的连接方法。同时,以一台1.5 kW的无刷直流永磁电动机为例,模拟出线圈连接中常见的故障情况,与仿真得出的实验结果进行了比较分析,验证了故障模拟的有效性。     

集中绕组永磁无刷直流电动机反电动势分析

针对集中绕组永磁无刷直流电动机,提出了反电动势的分析方法,推导出了计算公式,得出了计算波形,与电动机反电动势实测波形进行了比较,并讨论了每极每相槽数对反电动势的影响。     

无刷直流电动机的绕组联接和相数选择

从有刷直流电动机的绕组模型出发，探讨了永磁无刷直流电动机相数的选择以及与之相适应的绕组联接，并就绕组的出力情况作了一些分析。     

稀土永磁无刷直流电动机绕组嵌放对磁势的影响

应用于航空航天领域的稀土永磁无刷直流电动机采用多重电枢绕组技术以提高可靠性。采用隔槽嵌放的双绕组电机系统成本高,结构复杂。该文给出双绕组的一种同槽嵌放方式,对双绕组稀土永磁无刷直流电动机在单绕组工作和双绕组工作时,同槽和隔槽嵌放方式的磁势进行了理论分析,结果表明,在磁路饱和的情况下,单绕组工作时同槽嵌放电枢磁势的去磁作用小,而双绕组工作时,隔槽嵌放的电枢磁势去磁作用小;同槽嵌放更适用于冷备份余度模式,隔槽嵌放则宜于热备份余度模式。对电枢磁场、空载磁场、负载磁场和机械特性进行了有限元仿真计算,并对隔槽嵌放样机的机械特性进行了测试,仿真和测试结果验证了理论分析的正确性。     

集中绕组永磁无刷直流电动机反电动势分析

针对集中绕组永磁无刷直流电动机,提出了反电动势的分析方法,推导出了计算公式,得出了计算波形,与电动机反电动势实测波形进行了比较,并讨论了每极每相槽数对反电动势的影响。     

永磁无刷轮毂电机分数槽绕组的设计与分析

永磁电机由于齿槽效应产生的定位转矩和转矩脉动,在转速较低的轮毂电机中尤为显著.无刷直流电机常用的整数槽绕组节距较大,且绕组相互重叠,使得绕组端部很大.该文对于极对数不同的整数槽绕组电机模型和分数槽绕组电机模型的绕组和定位转矩进行对比研究.理论分析表明分数槽绕组能够有效减小电机定位转矩与转矩脉动,减小绕组端部长度.最后使用有限元仿真对理论分析进行了验证.     

分数槽集中绕组定子磁动势的分解

介绍了单元电机的基本概念。以12槽双层的分数槽集中绕组为例,给出绕线原则,并在不确定单元电机极对数的情况下,用交流电机绕组理论、函数的傅里叶级数展开两种方法,从一个线圈、一组线圈、一相绕组到三相绕组详细推导了分数槽集中绕组各次谐波的绕组因数和磁动势,得出了分数槽集中绕组的一般特点和普遍规律。最后指出转子极对数接近但不等于定子槽数的一半是采用分数槽集中绕组的永磁电机的最佳选择。     

直驱型电动舵机电流环优化设计

针对直驱型电动舵机的特性,采用电流参考波形优化控制法来减小分数槽集中绕组永磁无刷直流电机的转矩脉动,优化设计电流环提高电流响应速度是该方法的关键。为此,建立了分数槽集中绕组永磁无刷直流电机的数学模型,在分析P型电流环和最速电流环控制优缺点的基础上,设计了次速电流环控制器。最后,对系统进行了仿真。仿真结果表明,次速电流环具有调节速度快、抗干扰能力强等优点。     

定子槽口系数对永磁无刷直流电动机转矩波动的影响

转矩波动是永磁无刷直流电动机产生振动和噪声的主要原因。引起永磁无刷直流电动机转矩波动的原因主要有齿槽效应转矩、电动势波形的缺陷及换相转矩波动等。主要分析了槽口系数对转矩波动的影响,以永磁无刷直流电动机为例,利用有限元分析了整数槽和分数槽电机定子槽口系数变化对齿槽转矩的影响及槽口系数变化对气隙磁密及谐波的影响;最后计算改变槽口系数对电机主要性能的影响。     

无刷直流电动机相数、槽数及绕组连接方式的选择

介绍无刷直流电动机设计中,关于相数、极数、槽数及绕组连接方式的选择方法和应遵从的规律     

分数槽集中绕组永磁交流伺服电机定子磁动势及绕组系数分析

本文根据绕组电流产生磁动势的基本原理,使用Matlab软件对典型常用的几种分数槽集中绕组单元电机的定子磁势进行傅里叶级数展开,得到分数槽集中绕组磁势各次谐波的频谱图。通过对频谱的分析,得到分数槽集中绕组永磁交流伺服电机定子磁势的谐波分布规律。在磁势谐波频谱的基础上分析了分数槽集中绕组的绕组系数,得到了绕组系数分布规律及绕组系数表。为分析解决分数槽集中绕组永磁交流伺服电机其它问题打下基础,为电机的设计提供依据。     

永磁无刷直流电动机非线性绕组电感研究

电动机绕组电感的概念．通常默认是建立在外界磁场为零的条件下。永磁无刷直流电动机(BLDCM)中这样的条件不存在。仍应用传统的概念作非线性分析时，实际上容易产生混淆．非线性参数的严格测试和应用则会发生困难。文中提出在恒定外界磁场条件下定义永磁电动机非线性绕组电感的新方法。使得永磁电机非线性电感的概念明确化．同时也可以确定相关的永磁电动机负载情况下旋转电压的值．给出新方法下绕组电感的基本变化规律。样机实测验证了文中的分析，而且仿真表明新的方法有助于建立BLDCM精确的非线性仿真模型，获得较高的仿真精度。     

Five-Phase Interior Permanent-Magnet Motors With Low Torque Pulsation

High torque pulsation is a major disadvantage of most interior permanent-magnet (IPM) motor configurations. Choosing the proper number of stator slots and winding distribution as well as increasing number of phases are among the possible solutions for reducing torque pulsation. In this paper, five-phase IPM motor with fractional-slot stator is studied. It is shown that despite other IPM motors, the new five-phase IPM motor with fractional slot has a very low torque pulsation. For comparison purposes, a five-phase IPM motor with common configuration is also considered. It is shown that the torque pulsation of the proposed fractional-slot five-phase IPM motor is much lower than the conventional five-phase IPM motor. Nonlinear finite-element method is used to analyze different machine configurations. A prototype four-pole five-phase IPM motor with 15 stator slots has been built and is used for experimental verification     

极槽配合对分数槽外转子无刷直流电机性能影响研究

介绍了无刷直流电机(BLDC)分数槽绕组的极槽配合原则,分析了极槽配合对外转子无刷直流电机绕组连接方式、绕组系数、气隙磁场、计算极弧系数、齿槽转矩、定子磁动势谐波、定子铁损耗等影响,并通过Ansoft和Matlab软件对12槽8极、12槽10极、12槽14极和12槽16极四种极槽配合电机进行仿真,验证了理论分析的结果,为电机设计提供了理论依据。