极数对永磁无刷直流电动机性能影响的研究
无刷直流电动机与永磁同步电动机的结构和性能比较
无刷直流电动机与永磁同步电动机的结构和性能比较1.在电动机结构与设计方面这两种电动机的基本结构相同，有永磁转子和与交流电动机类似的定子结构。
但永磁同步电动机要求有一个正弦的反电动势波形，所以在设计上有不同的考虑。
它的转子设计努力获得正弦的气隙磁通密度分布波形。
而无刷直流电机需要有梯形反电动势波，所以转子通常按等气隙磁通密度设计。
绕组设计方面进行同样目的的配合。
此外，BLDC控制希望有一个低电感的绕组，减低负载时引起的转速下降，所以通常采用磁片表贴式转子结构。
内置式永磁（IPM）转子电动机不太适合无刷直流电动机控制，因为它的电感偏高。
IPM结构常常用于永磁同步电动机，和表面安装转子结构相比，可使电动机增加约15%的转矩。
2.转矩波动两种电动机性能最引人关注的是在转矩平稳性上的差异。
运行时的转矩波动由许多不同因素造成，首先是齿槽转矩的存在。
已研究出多种卓有成效的齿槽转矩最小化设计措施。
例如定子斜槽或转子磁极斜极可使齿槽转矩降低到额定转矩的1%～2%以下。
原则上，永磁同步电动机和无刷直流电动机的齿槽转矩没有太大区别。
其他原因的转矩波动本质上是独立于齿槽转矩的，没有齿槽转矩时也可能存在。
如前所述，由于永磁同步电动机和无刷直流电动机相电流波形的不同，为了产生恒定转矩，永磁同步电动机需要正弦波电流，而无刷直流电动机需要矩形波电流。
但是，永磁同步电动机需要的正弦波电流是可能实现的，而无刷直流电动机需要的矩形波电流是难以做到的。
因为无刷直流电动机绕组存在一定的电感，它妨碍了电流的快速变化。
无刷直流电动机的实际电流上升需要经历一段时间，电流从其最大值回到零也需要一定的时间。
因此，在绕组换相过程中，输入到无刷直流电动机的相电流是接近梯形的而不是矩形的。
每相反电动势梯形波平顶部分的宽度很难达到120°。
正是这种偏离导致无刷直流电机存在换相转矩波动。
在永磁同步电动机中驱动器换相转矩波动几乎是没有的，它的转矩纹波主要是电流纹波造成的。
轴向磁场无铁心永磁无刷直流电动机设计
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｓ ｏ ｕ ｒｅ ｓｔ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） （ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｃｈ ｅ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｎ ｎｊ ａ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ４ ４，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｂ ｍｓ ｈ ｌ ｅ ｓ ｓ ｄ ｃ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｂ ｏ ｈ ｔ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ — ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｎａ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ（ Ｆ Ｅ Ａ）ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｔ ｃ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ
第４ ３卷 第 ２期
２ ０ １ ３年 ３月
东 南 大 学 学 报 （自然科 学版 ）
Ｊ Ｏ ＵＲ ＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ Ｓ Ｏ ＵＴ Ｈ Ｅ ＡＳ Ｔ Ｕ ＮＩ ＶＥ Ｒ Ｓ Ｉ ＴＹ （ Ｎ ａ ｍｒ ｌ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
极槽配合对永磁同步电机性能的影响_新
极槽配合对永磁同步电机性能的影响摘要：永磁同步电机由于具有结构简单、体积小、效率高、功率因数高、转动惯量小、过载能力强，运行可靠等特点，在家用电器、医疗器械和汽车中得到广泛使用。
永磁同步电机的齿槽转矩会引起输出转矩的脉动和噪声，不平衡径向电磁力则是电机的主要噪声源。
本文着重研究极槽配合对永磁同步电机性能的影响，主要包括齿槽转矩和径向电磁力两个方面。
详细介绍了齿槽转矩和径向电磁力的相关原理，并通过仿真对8极9槽和8极12槽两种极槽配合的电机进行分析比较，验证了相关的理论的正确性，最后得出电机设计中应综合考虑齿槽转矩、径向电磁力等相关因素合理选择极槽配合。
关键词：极槽配合；齿槽转矩；永磁同步电机；径向力Influence of Pole-Slot bination on The Performance of PermanentMagnet Synchronous MotorAbstract: Permanent magnet synchronous motor has simple structure, small volume, high efficiency, high power factor, small moment of inertia, strong overload capacity, reliable operation, widely used in household appliances, medical equipment and vehicles. Cogging torque willcause output torque ripple and noise of PMSM,And unbalanced radial electromagnetic force is the main reason of noise of motor. In this paper,we focuses on the research of pole-slot bination effects on the performance of PMSM, including two aspects:the cogging torque and radial electromagnetic force. The relevant principles of the cogging torque and radial electromagnetic force were introduced in detail, and through the simulation of 8 poles 9 slots and 8poles 12 slots motors,the two kinds of pole-slot bination motor were analyzed and pared, verified the related theory.Finally,we conclude that the cogging torque and radial electric force and so on related factors should be considered into the motor design when selecting reasonable pole-slot bination.Key words: pole-slot bination; cogging torque;PMSM; radial force1引言永磁同步电机结构简单、体积小、效率高、功率因数高、转动惯量小、过载能力强，运行可靠，且其调速性能优越，克服了直流伺服电动机机械式换向器和电刷带来的一系列限制[1]。
永磁同步电机性能分析
永磁同步电机性能分析摘要：在永磁同步电机的设计制作中，时刻都要关注降低电机损耗，提高电机运行的效能。
关键词：永磁同步电机；性能；分析；首先我们看电机的损耗，在已知电机参数电阻R1、X1、X ad、X aq和E0的情况下，就可以计算不同功角下永磁同步电机的性能。
1 绕组计算绕组直流电阻式中电阻率为式中α为铜材半导体电阻的温度变化系数，铜材电阻α≈0.004/。
C。
计算绕组损耗时，要考虑折算到相应的基准工作温度。
一般在75。
C。
考虑集肤效应，绕组交流电阻应为式中k1r为电枢绕组的集肤效应系数。
用圆导线双线并绕的定子电枢绕组，输入工频电流时电枢绕组铜损耗2 电枢铁损耗式中p t1d、p j1d可以根据磁密查系数和铁芯的损耗系数曲线计算得到；v t1、v j1定子齿部和铁芯共轭部的体积；k1和k2为考虑由于机械加工和磁场的分布不均匀等原因而引进的损耗系数，小型电机k1=2.5，k2=2.0。
3.杂散损耗杂散作用产生的辐射损耗主要原因是由于在电磁场的高次杂散作用谐波和电磁铁芯中的开槽谐波引起的高次杂散及该谐波在电磁铁芯中高次杂散作用产生的电磁能量辐射损耗，计算困难且不准确。
常用到的经验函数计算公式：4.机械损耗机械损耗p fw是风摩损耗。
小型永磁电机，参考感应电机的经验公式计算。
接着，我们看电磁转换。
1.给定功角θ2.已知U、E0、R1、X1、Xd、Xq直轴电流Id交轴电流I q3.计算功率因素4.确定气隙磁通5.输出功率和效率计算电磁功率和功角特性1.输入功率2.电磁功率只考虑主要损耗定子绕组的电阻r1较小，忽略其影响，电磁绕组的功率为3.电磁转矩将上式两端同除以机械转矩的夹角速度ω，得电磁转矩下面，我们研究影响电机性能的因素。
由上式可以看出：异步起动永磁牵入同步电机的功率和电磁转矩由上式第一项永磁转矩和上式第二项磁阻转矩两个组成部分共同构成，磁阻转矩的功率和大小直接影响电机永磁牵入起动的同步，由上式第二项可以很清楚地看出磁阻转矩的大小是由电机的交轴和直轴电抗之间的x q、x d的倒数差大小决定的。
无刷电机电磁噪音振动的最主要原因分析和有效解决途径
这个板块中关于噪音的问题非常多。
在此我总结了1下，只从最常见发生机率最大也是刚刚开始做无刷最容易忽视的情况做1个分析和有效解决方案，我看好多的噪音求助就属于我下面要说的噪音种类了。
先说这种情况下的原因，解决方案相信大家看完了就应该知道怎么做了。
所有的电动机均呈现某种形式的齿槽效应。
齿槽效应越低电动机转动越平稳。
在电动机和电动机的铁芯结构中的磁体所产生的非均匀磁场形成了齿槽效应：当转子中的磁体切割定子齿时产生磁力。
当磁力从1个齿转到另外1个齿时，磁力帮助或阻止转动，使转子有规律的加速或者减速。
不均匀的磁拉力产生的齿槽效应。
电动机转动不平稳会引起速度脉动和转矩脉动、效率损耗、振动和噪音。
速度脉动是指全过程内的速度变化或者速度波动；而转矩脉动则描述了全过程内的转矩变化，槽中绕铜导线将增加这一效果。
而从1个齿到另外1个齿的不平衡拉力也在转子中产生了径向偏差，根据这一个产生的齿槽效应的强弱，相应幅度的电磁振动和电磁噪音将随之出现。
这种情况在无刷电机中表现最为明显。
根据这个基础在保证满足基本性能要求情况下，调整相关参数或气隙或磁钢磁场强度或者其他，只要是减弱齿槽效应的就可以，相对来说已经做好的电机调气隙是最方便的，直接降低了气隙磁密，这样可以解决或者削弱90%（这里不是说噪音的幅度是说电磁噪音的种类）以上的电磁噪音，只不过需要牺牲其他方面的性能。
具体调整矛盾的程度自己把握控制。
至于为什么，因为不管是电枢结构或者是电磁参数不当或者材料共振频率或者其他原因所形成的电磁振动噪音最终要表现于外时，必须得通过1个途径，那就是气隙。
控制了气隙也就可以直接影响电磁振动。
这里要说明一下电磁振动是电磁噪音的声源，他们本为1体，只不过因为其他相关原因表现出来的幅度不同而已。
这里我有点疑惑，这个相对于做过成熟的无刷设计者来说应该是众所周知了的问题吧？为什么没人把它明白的说出来，这个论坛上我没见到人说，只看见到处的噪音求助和讨论。
无刷电机电磁噪音振动的最主要原因分析和有效解决途径
这个板块中关于噪音的问题非常多。
在此我总结了1下，只从最常见发生机率最大也是刚刚开始做无刷最容易忽视的情况做1个分析和有效解决方案，我看好多的噪音求助就属于我下面要说的噪音种类了。
先说这种情况下的原因，解决方案相信大家看完了就应该知道怎么做了。
所有的电动机均呈现某种形式的齿槽效应。
齿槽效应越低电动机转动越平稳。
在电动机和电动机的铁芯结构中的磁体所产生的非均匀磁场形成了齿槽效应：当转子中的磁体切割定子齿时产生磁力。
当磁力从1个齿转到另外1个齿时，磁力帮助或阻止转动，使转子有规律的加速或者减速。
不均匀的磁拉力产生的齿槽效应。
电动机转动不平稳会引起速度脉动和转矩脉动、效率损耗、振动和噪音。
速度脉动是指全过程内的速度变化或者速度波动；而转矩脉动则描述了全过程内的转矩变化，槽中绕铜导线将增加这一效果。
而从1个齿到另外1个齿的不平衡拉力也在转子中产生了径向偏差，根据这一个产生的齿槽效应的强弱，相应幅度的电磁振动和电磁噪音将随之出现。
这种情况在无刷电机中表现最为明显。
根据这个基础在保证满足基本性能要求情况下，调整相关参数或气隙或磁钢磁场强度或者其他，只要是减弱齿槽效应的就可以，相对来说已经做好的电机调气隙是最方便的，直接降低了气隙磁密，这样可以解决或者削弱90%（这里不是说噪音的幅度是说电磁噪音的种类）以上的电磁噪音，只不过需要牺牲其他方面的性能。
具体调整矛盾的程度自己把握控制。
至于为什么，因为不管是电枢结构或者是电磁参数不当或者材料共振频率或者其他原因所形成的电磁振动噪音最终要表现于外时，必须得通过1个途径，那就是气隙。
控制了气隙也就可以直接影响电磁振动。
这里要说明一下电磁振动是电磁噪音的声源，他们本为1体，只不过因为其他相关原因表现出来的幅度不同而已。
这里我有点疑惑，这个相对于做过成熟的无刷设计者来说应该是众所周知了的问题吧？为什么没人把它明白的说出来，这个论坛上我没见到人说，只看见到处的噪音求助和讨论。
（毕业论文）永磁无刷直流电机论文
小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。
因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。
本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。
本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。
2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。
3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。
并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。
关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。
其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。
1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。
十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。
1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。
从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。
随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。
转子分段斜极对永磁伺服电机性能的影响
转子分段斜极对永磁伺服电机性能的影响王晓宇;孙宁;陈丽香【摘要】着重研究不同分段斜极段数对转矩波动和噪声的影响.通过Ansoft软件进行3D电磁场计算,并将3D场计算的气隙磁密进行矢量相加,利用Ansys软件将叠加后的平均气隙磁密进行2D声场计算,将分段斜极复杂的3D声场计算简单化,同时提出一种将转子分成两段斜极结构的简单工艺,并总结了满足该工艺的设计要求.通过试验验证,该仿真计算与试验基本一致,为该类电机设计计算提供参考.%The study focued on the influence of different step numbers on torque ripple and noise of motor.Through the Ansoft to calculate 3D electromagnetic field,and add the air gap flux density vector by 3D electromagnetic field calculation,using Ansys.The average of the air gap flux density after superposition to calculate by 2D sound field.To simplify the complex rotor step skewing 3D sound field calculation.Besided a simple process that the rotor could be divided into two segments skewing structure were put forward,the requirements met the process of design also summarized.Through experimental verification the simulation calculation and test were basically identical.To provide a reference for this kind of motor design and calculation.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)008【总页数】6页(P59-64)【关键词】永磁伺服电机;转子结构;转矩波动;噪声;分段斜极【作者】王晓宇;孙宁;陈丽香【作者单位】沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心,辽宁沈阳 110870;沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心,辽宁沈阳 110870【正文语种】中文【中图分类】TM351随着电力电子技术、计算机技术、新材料技术、控制理论的不断发展，以及装备系统对电机速度、精度和实时性要求的不断提高，永磁伺服电机得到了空前的发展[1]。
直流无刷电机控制实验系统设计与实现
直流无刷电机控制实验系统设计与实现摘要：伴随着社会和科技的发展，在产业的制造与使用中，永磁材料、电力电子技术、传感器技术、现代控制理论以及微型计算机技术都取得了巨大的进展。
基于上述相关材料、技术的研发与集成，使得其在直流无刷电动机的应用技术更为完备与成熟，并具有高效率、长寿命、低噪声等优良的速度－转矩性能等优点。
在新时期、新情况下，直流无刷电动机以其众多的优势和特点，在工业、家电等行业得到了越来越多的应用，这就对电动机的控制提出了越来越高的要求。
本文在已有的科研成果的前提下，针对当前我国在直流无刷电机方面的研发现状，提出了直流无刷电机的发展方向。
关键词：直流无刷电机；发展；现状分析由于其具有高效率、低噪声、结构紧凑、可靠性高、维修费用低等优点，在各类新能源汽车和各类家用电子产品中得到了广泛应用。
本文所设计的 BLDCM控制试验系统是以EV汽车为原型，具有EV汽车的基础性能；并对电动式汽车控制系统中的每一个功能进行了分区、分区的划分，方便了详细的试验方案的实施；同时，本试验所使用的24V的电压，使整个试验系统的直流母线电流不超过2A，从而避免了因大功率而造成的安全隐患和设备的损坏。
在软件设计方面，对程序的流程图进行了细致的设计，将各种控制功能以不同的形式包装起来，方便了软硬件的协作调试。
该实验平台可以应用于课堂实验，可以应用于课程设计，可以进行创新实验。
一、直流无刷电机（一）直流无刷电机基本结构直流无刷电机是同步电机的一种，即电机转子的转速主要受电机定子旋转磁场的速度和周边相应转子极数的影响直流无刷电机是21世纪发展起来的一种新型的机电一体化装备，它的主要组成是由电机本体、传动机构等组成，尤其是在工业生产中，被越来越多的人所采用。
至于直流无刷电机，则是将新老两代直流电机的优势相结合，不仅保留了传统直流电机的优势，而且在具体的结构设计上，基本上去掉了碳刷和滑环，达到了无级调速，而且速度范围也相对较宽，这样的话，在使用过程中，其过载能力会得到极大的提高，而且可靠性、稳定性和适应性也会得到很好的改善，最主要的是，在维护和维护过程中，可以方便地进行操作和维护。
永磁无刷直流电动机齿槽转矩的削弱
永磁无刷直流电动机齿槽转矩的削弱秦虹浙江工业职业技术学院（312000）Methods to Reduce the Cogging Torque of PM Brushless MotorsQin HongZhejiang Industry Polytechnic College摘要：抑制齿槽转矩一直是永磁电机的重点和难点。
文章综述了削弱永磁无刷直流电动机齿槽转矩的主要方法，包括改变磁极参数、电枢结构、电枢槽数和极数的合理组合等3大类和极弧系数选择等11种具体措施。
关键词：无刷直流电动机齿槽转矩削弱技术Abstract: Inhibition on the cogging torque permanent magnet motor has been the focus and the difficulties for a long t ime. In this paper, the main methods to weaken permanent magnet brushless DC motor cogging torque, i nclud in g 3 major cat e gor ies: chan ge of ma g net ic parameters, change of armature structure and reasonable combinat ions of slot number against pole number in the armature, as well as 11 kinds of selection of special measures on coefficient of pole arc were described.Keywords: Brushless DC motor Cogging slot torq- ue Inhibition technology永磁电机的齿槽转矩是定子铁心齿槽与转子永磁体互相作用而产生的磁阻转矩。
无刷直流电机极槽数
无刷直流电机极槽数
摘要：
一、无刷直流电机的概念与特点
二、无刷直流电机极槽数的定义与作用
三、无刷直流电机极槽数的计算方法
四、无刷直流电机极槽数的影响因素
五、无刷直流电机极槽数的选取与优化
正文：
无刷直流电机极槽数是指无刷直流电机定子上每个极对所在的槽的数量。
它是无刷直流电机的重要参数之一，直接影响着电机的性能、效率和寿命。
无刷直流电机的极槽数是由电机设计者根据电机的用途、功率、转速等因素来确定的。
一般来说，极槽数越多，电机的输出扭矩和效率越高，但制造成本和重量也会相应增加。
因此，合理地选择极槽数是设计无刷直流电机的关键。
无刷直流电机极槽数的计算方法是根据电机的磁路设计和电枢电流密度来确定的。
一般来说，极槽数的计算公式为：
极槽数= 电枢电流密度/ (2 × 磁路长度)
其中，电枢电流密度是指单位面积上流过电枢的电流，磁路长度是指电机定子铁心中的磁路长度。
无刷直流电机极槽数的影响因素主要有电机的用途、功率、转速、磁路设计、电枢电流密度等。
在设计无刷直流电机时，需要综合考虑这些因素，以确
定合适的极槽数。
无刷直流电机极槽数的选取与优化是一个复杂的过程，需要电机设计者具有丰富的经验和专业知识。
一般来说，可以通过计算机辅助设计（CAD）和有限元分析（FEA）等方法来优化极槽数，以提高电机的性能和效率。
总之，无刷直流电机极槽数是电机设计中的一个重要参数，需要根据电机的用途、功率、转速等因素来合理地选取和优化。
永磁电机最高极数
永磁电机，作为一种高效、节能的电动机类型，近年来在多个领域得到了广泛应用。
而电机的极数，作为电机设计中的一个重要参数，直接影响到电机的性能特点和使用场景。
那么，永磁电机的最高极数是多少呢？
首先，我们需要了解什么是电机的极数。
电机的极数是指电机中磁极的数目，它与电机的转速、转矩等性能参数密切相关。
极数越多，电机的转速越低，但转矩越大；反之，极数越少，电机的转速越高，但转矩越小。
因此，根据具体的使用需求，电机设计师会选择合适的极数。
对于永磁电机而言，其最高极数并没有一个固定的数值。
因为永磁电机的设计是灵活的，可以根据实际需求进行定制。
在某些特殊的应用场景下，可能需要使用到极数较高的永磁电机，以满足特定的性能要求。
然而，值得注意的是，随着极数的增加，永磁电机的设计和制造难度也会相应增大。
同时，高极数的永磁电机在运行时可能会产生较大的涡流损耗和磁滞损耗，导致效率下降。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况权衡利弊，选择合适的极数。
此外，永磁电机的极数选择还需考虑到电机的使用环境、负载特性等因素。
例如，在高温或高湿度环境下工作的永磁电机，可能需要选择较低的极数以减小涡流损耗；而在需要大转矩的应用中，则可能需要选择较高的极数以获得更好的转矩性能。
综上所述，永磁电机的最高极数并不是一个固定的数值，而是根据实际需求进行选择和设计的。
在实际应用中，需要根据电机的使用环境、负载特性等因素进行综合考虑，以选择合适的极数。
每极每相槽数和相数对集中绕组无刷直流电动机反电动势的影响
采用这种定子铁心结构的好处是多方面的 。 ( 1 )组合定子铁心冲片可以大大提高硅钢片材料 的利用率 ,甚至可以用大电机冲片剩余的边角料 进行冲片 ,显著降低电机铁心的材料成本 ; ( 2)组 合定子铁心齿上为集中绕组 ,即变压器式绕组 ,这
样可以用机器绕线代替分布绕组时的人工下线 , 降低电机制造的人工成本 ; ( 3 ) 可实现“少槽多 极 ”结构 ,这对于增大电磁转矩 ,降低转矩脉动是 十分有利的 ; ( 4 )组合定子铁心的集中式绕组为 一种整距绕组 ,通过合理的磁路设计 ,可以得到比 较理想的梯形反电动势波形 。
0 引言
永磁无刷直流电动机具有调速性能好 、高效 节能 、功率密度高 、结构简单 、可靠性高等优点 。 目前 ,在工业应用 、家用电器 、交通运输 、医疗器 械 、自动控制等领域的应用日益广泛 。普通永磁 无刷直流电动机硅钢片等材料的利用率不高 ,一 般采用分布绕组使得人工下线比较困难 ,不利于 大规模自动化生产 。与此相比 ,组合定子铁心集 中绕组永磁无刷直流电动机不但克服了上述缺 点 ,同时又具有一些自身的优点 。所谓组合定子 铁心结构 ,是指定子铁心由若干个小 T形片 (即 带一段轭的齿 ,小 T形片数等于齿 /槽数 )拼接而 成 。图 1所示为无刷直流电动机的组合定子铁心 集中绕组示意图 。
分析极弧系数对开关磁阻电机性能的影响
分析极弧系数对开关磁阻电机性能的影响目前环境污染严重，能源储量减少，发展新型清洁的电动汽车的前景和市场是越来越受到关注了。
与直流电机、永磁同步电机、交流异步机等相比，开关磁阻电机具有结构简单、运行可靠、调速性能优良、成本低等优点，非常适合于电动汽车驱动。
开关磁阻电机是一种新型的特种电机，具有双凸极结构、体积较小、运行效率高、低速启动力矩大、可实现四象限运行等特点。
由于开关磁阻电机的工作原理与结构不同于传统电机并且关于开关磁阻电机的设计和计算方面的文献较少，所以在设计中有许多可以影响到电机的运行性能。
其中以极弧系数影响较为显著，运用Ansoft仿真软件详细分析了开关磁阻电机极弧系数对电机性能的影响，电机关键的性能参数包括槽满率、相有效电流、相电流密度、额定转速、效率和额定转矩，运用控制变量法逐个分析极弧系数对电机性能的影响。
1 电机模型参数的计算通过开关磁阻电机的基本原理和设计要求的需要，运用MathCAD软件对四相8/6极5KW电机进行定转子以及电机轴的结构尺寸进行计算。
计算得到电机各个参数为电机相数为4、转1/ 3子极数6、轴径32mm、定子外径155mm、定子軛高10mm、定子内径85.8mm、转子轭高12mm，同时根据仿真研究，在ansof 中RMxprt模块下，构建模型。
2 弧系数的理论分析为保证自起动能力，极弧设计时，相邻相电感在上升区要有重叠。
极弧满足的必要条件为式中βs代表定子极弧，βr代表转子极弧。
只有在满足上式情况下，电机才具备转子处于任何位置都有正反方向自起动能力，否则只有单方向自起动能力，可用如下图表示。
A点时，定、转子极弧最小，铁芯质量最小，节省材料；B点时，定子极弧最小，定子槽大；C点时，定子极弧等于定子极距，无意义；CB边上，定、转子极弧满足βs+βr=τs，由于NrNs时会增加开关频率，因此在选取定转子极弧时应在三角形ADB区域内，使βsβr。
3 仿真分析在其他条件不发生变化的情况下对不同的定子极弧系数仿真数据对比分析4从表中可以看出，定子极弧系数增大，相电流增大，电流密2/ 3度增加，增加量较大；槽满率增大是由于定子极弧系数变大，定子极变宽，定子槽变小；定子极弧系数增大，定、转子极重叠面积增大，磁通量增加，由于绕组匝数不变，磁链也会增加，额定转矩随磁链增大而增大；转矩增加，转速明显降低，效率降低约0.5%。
极弧系数对永磁无刷直流电机齿槽转矩影响的研究_夏加宽
表 1 极弧系数在 0 889 周围时齿槽转矩的幅值
极弧系数值
p
0 889 1 . 21533
0. 911 0. 64708
0. 933 1. 99538
齿槽转矩幅值 ( N. m )
4 2 k 值取奇数时的仿真分析 当极弧系数
p
= 7 /9= 0 778周围时 , 齿槽转矩仿
真波形如图 3 所示。
p
略大于 2pk /z 时 , k = 1 , 2 , 3 此 略大于 2pk /z, 在起始
p
时齿槽转矩脉动最小 ; ( 2) k 值为偶数时, 如果 时刻应随着 2p k /z, 在起始时刻应随着
p
的减小而增加。如果
略小于或等于
的减小而减小;
( 3) k 值为奇数时, 如果 p 略大于 2pk /z, 在起始 时刻应随着 的减小而减小。如果 p 略小于或等于 2p k /z, 在起始时刻应随着 的减小而增大; ( 4) 从表 1 和表 2 中可以看出 , 上 述两种情况下 最小转矩幅值近乎相等, 可以得到极弧系数 p 在略大
p
/2p ) 为负值,
R
2
2
R1 0
hm B ( ) hm + g ( ,
2 r
2
)
r d dr dL ( 3)
则 T cog 在起始时刻应随着 减小而减小。 k 为奇数时, 如果 p 略大于 k /9, sin ( nz p /2p ) 为负值, 则 T cog 在 起始时刻应随着 sin ( nz
p p
减小而减小。 如果
p
略小于 k /9 ,
p
/ 2p ) 为正值, 则 T cog 在起始时刻应随着
的
直流电机极数
直流电机极数1. 引言直流电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各个领域，如工业生产、交通运输、家用电器等。
直流电机的性能受到多个因素的影响，其中一个重要参数就是极数。
本文将详细介绍直流电机极数的概念、作用以及与性能之间的关系。
2. 直流电机极数概述直流电机的极数指的是转子上磁极或定子上线圈组成的对数。
通常情况下，直流电机可以分为两类：永磁直流电机和励磁直流电机。
不同类型的直流电机在设计和工作原理上有所区别，但都会涉及到极数这个参数。
3. 极数对直流电机性能的影响3.1 转速与扭矩特性直流电机的转速与扭矩特性是其最重要的性能指标之一。
极数对这两个特性有着显著影响。
•转速：根据基本原理，转子上每个磁极都会在固定时间内通过一个线圈。
当磁场变化时，线圈中就会产生电动势，从而驱动电机运转。
极数越高，每个磁极通过线圈的次数就越多，因此转速也相应增加。
•扭矩：直流电机的扭矩与电流成正比，并且与磁极数量有关。
当极数增加时，线圈中的磁场变化速度也增加，从而产生更大的电流和扭矩。
3.2 效率和功率因素直流电机的效率和功率因素也会受到极数的影响。
•效率：直流电机的效率是指输出功率与输入功率之间的比值。
当极数增加时，电机的效率通常会提高。
这是因为在同样输入功率下，高极数电机可以实现更高的转速和扭矩输出。
•功率因素：直流电机的功率因素是指实际有用功与视在功之间的比值。
当极数增加时，电机的功率因素通常会降低。
这是由于高极数电机在运行时需要较大的无功组分来维持其较高的转速和扭矩。
4. 极数选择与应用不同应用场景下对直流电机性能要求各不相同，因此在选择极数时需要考虑多个因素。
4.1 高速应用对于高速应用，如电动工具、风力发电机等，通常选择高极数的直流电机。
高极数电机具有较高的转速和较小的扭矩输出，适合于快速运动和较小负载的场景。
4.2 高扭矩应用对于需要较大扭矩输出的应用，如起重机、电动车等，通常选择低极数的直流电机。
低极数电机具有较低的转速和较大的扭矩输出，适合于需要驱动重负载或进行精细控制的场景。
电机相数与极对数
电机相数与极对数电机相数和极对数是电机设计中的两个重要参数，它们直接影响着电机的性能和运行特性。
本文将从人类的视角，以生动的语言来解释电机相数和极对数的概念，并探讨它们在电机设计中的作用。
我们来了解一下电机相数的概念。
电机相数是指电机中的绕组分布数目，它决定了电机的转矩和功率输出。
一般来说，电机相数越高，转矩和功率输出也会相应增加。
相数较低的电机适用于低功率的应用，而相数较高的电机则适用于高功率的应用。
接下来，我们来谈谈电机的极对数。
极对数是指电机转子上的磁极数目。
电机的极对数决定了电机的转速和运行平稳性。
极对数越高，电机的转速也会相应增加，但是转矩会相对较小。
相反，极对数较低，电机的转速较低，但是转矩较大。
因此，在电机设计中，需要根据具体的应用需求来选择合适的极对数。
电机相数和极对数的选择对于电机的性能和效率至关重要。
通常情况下，电机的相数和极对数是由设计师根据具体应用的需求来确定的。
在选择相数和极对数时，需要综合考虑电机的转矩、功率输出、转速和运行平稳性等因素。
除了相数和极对数，还有其他一些因素也会影响电机的性能，比如磁场分布、绕组形式和材料选择等。
这些因素需要与相数和极对数相互配合，才能实现电机的最佳性能。
总结一下，电机相数和极对数是电机设计中的重要参数，它们直接影响着电机的性能和运行特性。
在选择相数和极对数时，需要根据具体应用的需求来确定，综合考虑电机的转矩、功率输出、转速和运行平稳性等因素。
除了相数和极对数，还需要考虑其他因素，如磁场分布、绕组形式和材料选择等。
只有在这些因素相互配合的情况下，才能实现电机的最佳性能。
希望通过本文的介绍，读者能够对电机相数和极对数有更深入的了解，并在电机设计中能够合理选择相数和极对数，以实现电机的最佳性能。
电机作为现代工业中不可或缺的设备，其性能的优劣直接影响着工业生产的效率和质量。
因此，电机设计师在设计电机时应该充分考虑相数和极对数等参数，以确保电机的性能和效率达到最佳状态。
电机 槽数 极数
电机槽数极数电机是指将电能转化成机械能的装置。
槽数和极数是电机的重要技术参数，它们不仅关系到电机的性能，而且也关系到电机的适用范围。
1. 什么是槽数和极数槽数是指定子上的齿槽数量，它是电机的旋转精度，通常使用英文单词“Slot”表示。
极数是指电机极对数的数量，它是电机的磁路结构，通常使用英文单词“Pole”表示。
2. 槽数和极数的关系槽数和极数的关系是电机设计中非常重要的一环。
通常情况下，槽数和极数都是通过运用公式计算而得到的，其关系可以用以下公式表示：槽数= 2 × 极数× 线圈数其中，线圈数是指电机定子上绕制的线圈数目。
这个公式告诉我们，槽数和极数是成正比的关系。
也就是说，当极数增加时，槽数也必须跟着增加。
3. 槽数和极数的影响槽数和极数对电机性能的影响是非常显著的。
一般来说，极数越少，电机的转速越高，转矩也越大。
反之，极数越多，电机的转速就越低，但其额定功率、效率和电流也就越大。
在槽数方面，槽数对电机的效率、功率密度和损耗都有影响。
槽数越多，电机的效率就越高，电机的功率密度也就越大。
但是，槽数过多也会导致损耗增加，使电机散热困难。
4. 特殊情况下的槽数和极数上文中讲到的公式并不适用于所有电机，有一些特殊情况下，槽数和极数的计算方法会有所不同。
比如在无刷直流电机中，槽数是电机转子的凸台数，而极数是定子磁极数。
又比如在步进电机中，槽数和极数的关系更为复杂，需要根据具体电机的结构和用途来确定。
总之，槽数和极数是电机设计中重要的参数之一，根据不同的电机类型和用途，需要针对不同的情况进行调整。
电机的槽数和极数的设计关系到电机的性能及适用范围，需要在设计之前仔细研究、计算，选择合适的设计参数，以期达到最佳性能。
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式 中 ： 为闭 合 路 径 的 直 径 。取 Ｄ＝ ４ ５ｍ ４极 Ｄ ７ ． ｍ， １ ， 到 电磁力 矩 曲线 如 图 ７ ａ 所示 。然 而 ８极 电 Ｔ 得 Ｉ Ｓ （）
求 ０ｍｓ步 ． 鑫 重要指标之一。因此， 各类电动机在额定运行时的 电机 在瞬态 运行 时 ， 解 时 间 为 ６ ， 长 为 ０ ３
０ ６，＝８ ｍ则 向 磁 平 充 的 电 ．７ ５９ ，径 充 和 行 磁 反 蓄 ７ ｒ ．ｍ
动势分 别为 Ｅ ＝ ６ １Ｖ和 Ｅ ＝ ０ ６ ｌ ４ ． ４ ．８Ｖ。 ｊ
可 发 ，向 磁 ，定 压 ：０ ， 鞋 以 现径 充 时额 电 ２ 相 ０ｖ
反电动势波形为顶部 小于 １０ 的梯形波 ， ２。 径向充
给 向 磁 平 充 的４ 电 分 加 ｉ 径充 和行 磁 极机 别
… …
｛ 勿计 斩 ≥
．
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
一
微持电棚… 一＿叭＿ 第２ ． ２：年 －：． … ． 二 ． － ： Ｔ １ 二 ‘期
一 ． ．
４７ ｍ 的负载 ， 真时间分 别是 ６ ｓ １０ ．７Ｎ・ 仿 ０ｍ 和 ０
Ｅ ４］
； Ｉ ：
；
：
占 ｌｍ 蛊 ｍ Ｌ
—
瓦 ：
；
访 ｊ— ０ Ｊｊ 击 ｉ
— 访 蠢 Ｌ 』广
—
—
—
（ ）径向充磁气隙磁密 ａ
（ ）平行 充磁气 隙磁密 ｂ
＋
（） ４
图 ２ 径 向和平行充磁 的气 隙磁密
把 所得 的气 隙磁 密 进 行傅 里 叶 变换 ， 得 到 相 可
地 计算 电磁 转矩 。首先 在气 隙 内取一包 围转 子 的闭
合路径 ， 根据磁场有限元计算 的结果 ， 得到气隙磁密
的切 向分量 。 和 ， 则力 的切 向分 量 密 度 和 径 向力 密度 ． 分别 为 ：
ｊ １
ｋ
ｉ
理 论上 ， 同样 转速 下 ， 子绕 组 电流 的交 变频 在 定
（ ６ ）；
图 ３ 径 向和平行充磁气 隙磁密幅频图
使 电机 旋 转起 主 要 作用 的是基 波 ， 上 图 可 以 从
式（） 式（） ｈ ＝５ ｍＤ ＝４ｍ ， ＝ ； ４ ～ ６ 中， ３ ｍ ， ７ ｍ
看到， 径向充磁的基波所 占比值较大 ， 其所产生的高 次谐 波 ， 对平行 充磁 的电机来 说 ， 电机 的转 矩波 相 对 动影 响也 较小 。 当电机转子旋转时， 永磁磁极产生的磁场是旋 转的 ， 而定子绕组是静止不动的， 因此定子绕组和气 隙磁场所交链 的磁链 随时间变化 ， 在相绕组 中感应 出旋转电动势 ， 则每相绕组 的感应电动势幅值 ：
阵， ｐ是一个 ｎ 行的矩阵， １ 第ｉ ｝ 个节点为第一类边界
条 件 上 的节 点 ， 磁位 已知 为 Ａ ， 其 得方 程 ：
机效率 ， 降低电动机 的温升。设计实践表明， 所有设 计 比较成 功 的电动 机 ， Ｅ与额 定 电压 的 比值均 在 其
一
ｈ ＝ １． ｈ≠ ｋ
式中： 为每极磁通量 ； Ｐ为极对数 ； Ｎ为每相绕组 串联 匝数 ； 为极 弧系数 。
Ｅ 的大小不 仅决定 电动机是 运行 于增 磁 状态 还 是去 磁状 态 ， 而且对 电动机 的动 、 态性能 均有很 大 稳 的影 响 。合理 的设 计 Ｅ可 降低 定 子 电流 ， 高 电动 提
（ ）４极 ａ
（ ）８极 ｂ
－
， ＝
㈩
图７ 、 ４ ８极电机瞬态运行时的电磁转矩曲线
（ 下转 第 ２ ５页 ）
…
蔓壁 Ｉ… 熏 棚
塑 …… … …… … …… … …… … ……
的应用 ［ ］ 微特电机 ， ０ ，２ ： — １ ３ ． Ｊ． ２ ８ （） １ １， ０ ０ ７
∑ ．Ａ ＝ 一 ｉ ｚ ｐ 一础 ｝ ｈ Ａ
ｍ＝ ， …一ｎｍ≠ｋ １ ， ，； ２
（） １
定的合理范围内。
在 上述 参 数 的前 提 下 ， 永磁 体 采 用径 向 充磁 和
式 中： 、 分别是 阶矩阵中第 ｍ行第 ｈ Ｉ ｉ ｝ ， 列和和 ｍ行第 ｜ ｉ ｝ 列的值 是 ｎ 行矩阵第 ｍ行所对应的值。 求解上式可得到求解 区域内所有节点 的磁位 ，
使用软件 Ａ ｓ ， ｎｏ １ 把上述主要参数输入 Ｒ ｘ ｉ ｆ２ Ｍ．
ｐ ｎ中 的永 磁 无 刷 直 流 电 动 机 模 块 中 ， 计 算 时 ， 在 Ｒ ｐｔ Ｍｘｒ模块 采用 等效 电路 方法 计 算 电机 模 型 ， 以 所 计算周 期非 常短暂 。 通 过改 变极对 数为 ４极 和 ８极 ， 别在 Ｓｌｔｎ 分 ｏ ｉ ｕｏ
ｔｍｓ ／ ｔ ／ ｍｓ
０３ＩＳ得 到 相 的 电流 曲线 如 图 ６ ａ 所 示 。 而 ８ ． Ｉ， Ｔ （） 极 电机 在 瞬 态 运 行 时 ， 解 时 间 为 ２ ， 长 为 求 ０ｍｓ步
０ １ｍｓ所 得 电流 曲线 如 图 ６ ｂ 所示 。 ． ， （）
（ ）径 向充 磁 的 电磁 力 矩 ａ
表 １ ４极和 ８极电机的各项损耗及效率
物 理 量 摩擦及风 阻损耗／ Ｗ 铁 耗／ Ｗ 电 枢铜 耗 ／ ｗ ４极 １ ．６ ４ １４９ １ ．２ ４ ４ ５６ ６ ． １ ３４ ９８ ８极 １ ． ８ ６ ８７６ ２ ． ２ １７ ４１ ４ ．４ ０ ７４６
应 的频域 图 ， 图 ３所示 。 如
（ ＼二／ ： ｌ 载
ｊ ㈣
极
平行 充磁 时的气 隙磁 密表达 式 ：
嚣 一
（ ）径 向充 磁 气 隙磁 密 幅 频 图 （ ）平行 充 磁 气 隙磁 密 幅 频 图 ａ ｂ
则气隙磁通 ：
ｒａ Ｂ Ｌ
再由式 （ ） ３ 可求得反电动势 Ｅ 。
磁时 反电 有效 ｔ４．Ｖ即 ４， 竣 相 动势 值Ｅ＝６１ ， Ｅ所以 Ｉ ： ｌ ￣ ｌ
在径向 充磁时换相引起的转矩脉动最小。然而在平 ｉ 研 行充磁时， 相反电动势的有效值 Ｅ ＝ ０６ Ｖ 差不 ！ ： ４．８ ，
多 Ｕ －Ｅ。 ￣５
Ｅ Ⅳｎ ＝ ｌ ＿
（ ３ ）
（ ）４极 ａ （ ）８极 ｂ
图 ６ ４ ８极 电机 的 Ａ相 电流 、
从 图上 可 以看 到 ， 得 曲线并 不 是 理想 的矩 形 所 波 ， 是在通 电过 程 中有很 大波 动的 凹陷 ， 主要 原 而 这
Ｄ ｔ 中得到的详细数据 ， ａ ａ 仅列出一部分如表 １ 所示。
效率在有关技术条件 中都有具体规定 ， 时还规定 有
求 ０ｍ ， ． 真 效率的容差， 在设计电动机时要保证达到规定的效 机在瞬态运行 时 ， 解 时间为 ２ ｓ 步长 为 ０ １
ｓ所 （） 笔；率。由 前应用的直流无刷电动机的功率均较 ｍ ， 得 电磁力 矩 曲线如 图 ７ ｂ 所 示 。 于目
流 电动机 ， 当转 矩很低 或堵 转 时 Ｅ＝０ 转矩 脉 动 △ ： ，
＝
５％ ； ０ 当转速很 高时， 转矩 脉动 Ａ ＝ ５ ％； Ｔ 一 ０ 当转
忽略 磁 路 饱 和 ， 向充 磁 时 的气 隙 磁 密 表 达 径
速满 足 Ｕ＝ Ｅ时 ， ： ＿ 。 ４ △ ＝ … ０３ Ｊ
因是因为绕组开始通电时 ， 电感影响了电流的大小。
比较 ４极 和 ８极 电机 电流 可 以看 到 ， 没有 ４极 ８极
电机 电流受 到 的影 响 大 ， 这是 因为磁极 增多后 ， 子 定 绕组 电感相 应减 少 ， 而对 电流 的影 响就小 。 从
基 于有 限元 法 ， 利用 麦 克 斯 韦 张量 法 可 以方 便
再 根据 式 ：
日． — ： Ｏ Ａ
—
平行充磁 ， 极数为 ４极 ， 每槽导线 ６ ０匝， 电枢不通 电 的情 况下 ， 转子 旋 转 半 周 。在 定 子绕 组 中产生 反 电
动 势 ， 得到如 图 ４曲线 。 可
ｚ
ａ
（） ２
（ ）径 向充 磁 反 电 动 势
。
隧 。
；而降低。在本方案中， 极数增加时， 铜耗降低比铁耗 产生 的转矩 ：
增加大 ， 故总损耗减小 ， 极 的效率比４极高。 ８
：
婺；
电动机的运行效率直接影响电能的有效利用，
ｚ Ｊ ／ｏ Ｘ
ｄ ｚ
（） ９
ｉ 也影 响 电动 机本 身 的温 升 。它是衡 量 电动机 质量 的
（ ）平 行充 磁 的 电磁 力 矩 ｂ
图 ５ 径 向和平行充磁时电磁力矩图
从 图 ５比较 可 以发 现 ， 径 向充 磁 的 电机 在 ４极
４ ｓ 已趋 于稳 定 ， ４极 平 行 充 磁 的 电机 在 ８ ０ｍ 时 而 ０
ｍ 才开始 趋 于稳定 ， ｓ 并且 波动较 大 。
１ ２４极 和 ８极 电机 的对 比研究 ．
！小 ， 其能耗指标并不十分突出， 在保证其他性能指标
；
６
堡 的 前提下， 有时允许牺牲点效率。
影 假定直流母线电压 是一个常数 ， 电机工作于
等于导通相绕组的电流值。在每个导通 时间内， 电
枢 相 电流 ：
冒５
善 ：
２
ｌ
ｊ两相导通星形三相六状态工作方式。直流母线电流
晶体管损耗／ Ｗ 二极 管 损 耗 ／ ｗ 总损 耗 ／ Ｗ 输 出功．／ ｗ 输入功率／ ｗ 效率
１ ．７ ３２ ７ ０ ７ ４８２ ．０ ０ １５ ９ ２ ０ ．９ ６０ ２ ０ ．５ ７６ ２ ３ ０ ．４ ８ ． ９ ４ ９２ １％