多相永磁电机封闭形绕组无环流条件的分析
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Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｃ ｂ ａ ｃ ｋ— ＥＭＦ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｕｌ ｔ ｉ — ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｐ ｅ ｍａ ｒ ｎ ｅ ｎｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ，ｃ ｏ ｎ ｄｉ — ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｏ ｆ ｚ ｅ ｒ ｏ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ・ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｗｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｗａ ｓ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ ｚ ｅ ｒ ｏ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｃ ｕ ｒｅ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｂ ｒ ｕｓ ｈ ＤＣ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｗａ ｓ ｅ ｘ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ — ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｗｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ，ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ，ｍｕ ｌ ｔ ｉ － ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｍｏ ｔ ｏ ｒ
Ｔ ＡＮ Ｊ ｉ ａ ｎ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ３ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第４ ６卷 第 ４期 ２ ０ １ ３正 ４月
截 哆粕
ＭＩ ＣＲＯ Ｍ ０Ｔ０ ＲＳ
Ｖｏ １ ． ４６． Ｎｏ ． ４ Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ３
多相 永磁 电机 封 闭形 绕 组 无 环 流 条 件 的分 析
谭 建 成
（ 中国电器 科学研究院 ，广州 ５ １ ０ ３ ０ ０ ）
当绕组按△接法时，它们在闭合 的三相绕组 回路将
会产 生 环流 ，导致 额外 的损 耗 和 转 矩 波 动 。基 于 这
一
１ ｍ 相 绕 组 连 接 成 封 闭 绕 组 可 能 存 在 ｍ次 谐 波 环 流
永磁 电机 的多相绕 组槽 数 为 ｚ， 极对 数为 ｐ， 它 的 单元 电机 槽数 为 ｚ ｎ ， 极对 数 为 ｐ 。 。 设 多相 绕 组 的相 数
动机常采用的是梯形波磁场分布 ，此时选择合适 的
有刷 永磁 直 流 电 机 也是 一 种 封 闭式 绕 组 的永 磁 Ｕ 引 昂 笔 者在 文 献 ［ １ ］ 中指 出 ：无 刷 直 流 电动 机 每 相 电机 。本 文 的分 析也 解 释 了有 刷 直 流 电机 环 流 不 存
在 的理 由。 一
绕组 的反 电势存 在若 干奇 数 次谐 波 。对 于 三相 电机 ， 三相 绕 组 的反 电势三 次和 三次 倍 数 的谐 波 是 同相 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ，
Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｃｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｚｅ ｒ ｏ Ｃｉ ｒ ｃ ｕｌ ａ ｒ Ｃｕ ｒ ｒ ｅ ｎｔ ｉ ｎ Ｃｌ ｏ ｓ ｅ － ｃ ｏ ｎｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ Ｗｉ ｎｄ ｉ ｎｇ ｆ ｏ ｒ Ｍ ｕｌ ｔ ｉ － ｐ ｈａ ｓ ｅ ＰＭ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ
点 考 虑 ，当代 三 相 无 刷 直 流 电动 机 产 品 的绕 组 绝
大 多数 采用 Ｙ接 法 ，只有 在 特定 条 件下 可 以采 用 △
接法 ，文献 ［ ２ ］ 给 出这 些条 件 的分 析 。
同理 ，对于 多 相 电机 ，如 果 绕 组 采 用 封 闭 式 连
为 ｍ， 由对 称条 件 ， 单 元 电机槽 数 ｚ ｎ 必然 是 ｍ倍数 ， 即 有Ｚ ＝ｕ ｍ， 这 里 “是 整数 。 在常 见 的双层 绕组 ， 每相 由 ｕ个线 圈 元 件 组 成 。 在 ｍ 相 绕 组 的 电势 相 量 星 形 图， 它 有 ｍ 个 相 电势 相 量 ， 相 邻 相 量 之 间相 位 差 是 ０＝ ３ ６ ０ ／ ｍ。 各 相绕 组 的 次 谐波 电势 分别 表示 为 ：
接 ，反 电势 谐 波 在 绕 组 回路 内 也 有 可 能 产 生 环 流 。 产生 环 流 的根 源 在 于 谐 波 电势 的存 在 。 因此 ，最 彻
底 的办法 是 改善 气 隙磁 场 分 布波 形 ，形 成 正 弦 波 磁
场分 布 ，尽量 降低 谐 波 电势 。但 在 许 多 无 刷 直 流 电
ｅ １＝Ｅ ｓ ｉ ｎ ｖ （ ｏ ｔ ｔ ＋０ 。 ） ＝Ｅ ｓ ｉ ｎ ｖ ｗ ｔ ｅ ２＝Ｅ ｓ ｉ ｎ ｖ （ ｔ ｏ ｔ ＋０ ） ＝Ｅ ｓ ｉ ｎ （ ｐ ｏ ｔ ｔ ＋３ ６ ０ 。 ｖ ／ ｍ）
ｅ ３＝Ｅ ｓ ｉ ｎ ｖ （ ｏ ｔ ｔ ＋２ ０ ）＝Ｅ ｓ ｉ ｎ （ ｐ ｏ ｔ ｔ ＋２・ ３ ６ ０ 。 ｖ ／ ｍ）
摘 要 ：本 文 基 于 多 相 永 磁 电机 的谐 波 电 势 分 析 ，探 讨 多 相 封 闭形 绕 组 无 环 流 的条 件 ，也 解 释 了 有 刷 直 流 电 机 环 流
不存在的理 由。 关键词 ：封闭形绕组 ；环流 ；多相永磁 电机
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｍ３ ５ １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ６ ８ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ０ １ — ０ ７
Ｔ ＡＮ Ｊ ｉ ａ ｎ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ａ ｐ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｕ ｓ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ３ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第４ ６卷 第 ４期 ２ ０ １ ３正 ４月
截 哆粕
ＭＩ ＣＲＯ Ｍ ０Ｔ０ ＲＳ
Ｖｏ １ ． ４６． Ｎｏ ． ４ Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ３
多相 永磁 电机 封 闭形 绕 组 无 环 流 条 件 的分 析
谭 建 成
（ 中国电器 科学研究院 ，广州 ５ １ ０ ３ ０ ０ ）
当绕组按△接法时，它们在闭合 的三相绕组 回路将
会产 生 环流 ，导致 额外 的损 耗 和 转 矩 波 动 。基 于 这
一
１ ｍ 相 绕 组 连 接 成 封 闭 绕 组 可 能 存 在 ｍ次 谐 波 环 流
永磁 电机 的多相绕 组槽 数 为 ｚ， 极对 数为 ｐ， 它 的 单元 电机 槽数 为 ｚ ｎ ， 极对 数 为 ｐ 。 。 设 多相 绕 组 的相 数
动机常采用的是梯形波磁场分布 ，此时选择合适 的
有刷 永磁 直 流 电 机 也是 一 种 封 闭式 绕 组 的永 磁 Ｕ 引 昂 笔 者在 文 献 ［ １ ］ 中指 出 ：无 刷 直 流 电动 机 每 相 电机 。本 文 的分 析也 解 释 了有 刷 直 流 电机 环 流 不 存
在 的理 由。 一
绕组 的反 电势存 在若 干奇 数 次谐 波 。对 于 三相 电机 ， 三相 绕 组 的反 电势三 次和 三次 倍 数 的谐 波 是 同相 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ，
Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｃｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｚｅ ｒ ｏ Ｃｉ ｒ ｃ ｕｌ ａ ｒ Ｃｕ ｒ ｒ ｅ ｎｔ ｉ ｎ Ｃｌ ｏ ｓ ｅ － ｃ ｏ ｎｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ Ｗｉ ｎｄ ｉ ｎｇ ｆ ｏ ｒ Ｍ ｕｌ ｔ ｉ － ｐ ｈａ ｓ ｅ ＰＭ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ
点 考 虑 ，当代 三 相 无 刷 直 流 电动 机 产 品 的绕 组 绝
大 多数 采用 Ｙ接 法 ，只有 在 特定 条 件下 可 以采 用 △
接法 ，文献 ［ ２ ］ 给 出这 些条 件 的分 析 。
同理 ，对于 多 相 电机 ，如 果 绕 组 采 用 封 闭 式 连
为 ｍ， 由对 称条 件 ， 单 元 电机槽 数 ｚ ｎ 必然 是 ｍ倍数 ， 即 有Ｚ ＝ｕ ｍ， 这 里 “是 整数 。 在常 见 的双层 绕组 ， 每相 由 ｕ个线 圈 元 件 组 成 。 在 ｍ 相 绕 组 的 电势 相 量 星 形 图， 它 有 ｍ 个 相 电势 相 量 ， 相 邻 相 量 之 间相 位 差 是 ０＝ ３ ６ ０ ／ ｍ。 各 相绕 组 的 次 谐波 电势 分别 表示 为 ：
接 ，反 电势 谐 波 在 绕 组 回路 内 也 有 可 能 产 生 环 流 。 产生 环 流 的根 源 在 于 谐 波 电势 的存 在 。 因此 ，最 彻
底 的办法 是 改善 气 隙磁 场 分 布波 形 ，形 成 正 弦 波 磁
场分 布 ，尽量 降低 谐 波 电势 。但 在 许 多 无 刷 直 流 电
ｅ １＝Ｅ ｓ ｉ ｎ ｖ （ ｏ ｔ ｔ ＋０ 。 ） ＝Ｅ ｓ ｉ ｎ ｖ ｗ ｔ ｅ ２＝Ｅ ｓ ｉ ｎ ｖ （ ｔ ｏ ｔ ＋０ ） ＝Ｅ ｓ ｉ ｎ （ ｐ ｏ ｔ ｔ ＋３ ６ ０ 。 ｖ ／ ｍ）
ｅ ３＝Ｅ ｓ ｉ ｎ ｖ （ ｏ ｔ ｔ ＋２ ０ ）＝Ｅ ｓ ｉ ｎ （ ｐ ｏ ｔ ｔ ＋２・ ３ ６ ０ 。 ｖ ／ ｍ）
摘 要 ：本 文 基 于 多 相 永 磁 电机 的谐 波 电 势 分 析 ，探 讨 多 相 封 闭形 绕 组 无 环 流 的条 件 ，也 解 释 了 有 刷 直 流 电 机 环 流
不存在的理 由。 关键词 ：封闭形绕组 ；环流 ；多相永磁 电机
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｍ３ ５ １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ６ ８ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ０ １ — ０ ７