永磁直流力矩电动机极对数多少与转速关系分析

电枢并 联 支路 数 ｎ不 等 于 １而 是等 于极 对 数 ， （ ） 变为 ： ， 即式 １应
ＫＮ ￣ Ｌ长度越 长 ， Ｋ 越高 ， 转速越低 ； 隙磁 密 Ｂ 气 越
高 ， 越大 ， Ｂ 每极下 的气 隙磁通 越 大 ， 越 高 ， 速越低 。 转
机 座 号 越 大 的 永 磁 直 流 力 矩 电 动 机 ， 载 转 速 会 越 低 ， 其 空 在
它设计参数 不变 的情况 下 ， 流 电动机 的空 载转 速 ‰ 与 电 直 枢 外径 Ｄ成反 比关系 ， 极对数 Ｐ的多少 ， 不影 响这个关 系。
ｎ 因极对 数变少后 ， 应槽 中 的导体 则不 再参 与 工作 ， ， 相 所有 只是这时 Ｋ表示的不是一对极 的电枢槽数， 而是电枢总槽数 。
矩 电机设计成 １ 极 ， ０对 设计 和制造都是无法实现 的。 其次 ， 是从 性能指标要求上 考虑 的。 因为 极对数 的多 少
各 有 优 缺 点 ， 对 电 机 的 一 些 性 能 指 标 影 响 较 人 ， 机 设 计 它 电 时 要综 合 考 虑 选 择 。极 对 数 少 的 优 点 是 ， 极 下 的 齿槽 数 Ｋ 每 多 ， 阻力 矩 变 小 ， 磁 电机 转 矩 波 动 小 ； 极 下 的元 件 数 随 之 增 每
。其变换结果是式 （ ） ２ 仍然等于式 （ ） １， ２永磁 直 流 力 矩 电 动 机 空 载 转 速 与 极 对 数 关 系 不 电枢总槽数 Ｋ应除以 。
大， 而为 什 么又 要 设计 成 多 极 的？
首先 ， 是从 结构设计和工 艺难度 两方 面考虑 的。大机座 号力矩 电机 ， 一般极对数相对较 多 ； 机座 号力矩 电机 ， 小 一般 极对数相对较少 。这样 的结构设计 容易 ， 工艺 性也好 。如果
为 在 电 枢 电 压 一 定 的情 况 下 ， 对 数 的 多 少 并 不 会 影 响 直 流 极
下 ， 载转 速不 会发 生 变化 ， （ ） 空 式 ２ 的问题 在 哪里 ？分 析式 （） １ 便可知道 ， 因永 磁直流力矩 电动机只有一 对 并联 支路 ， 一 即 ｎ ， ＝１ 所以 电枢 槽数 Ｋ 中 的所 有导 体 都 参 与 作 。也 就 足 说， （） 式 １ 既是永 磁直流力矩 电动机 的反 电势系数计 算公式 ，
儆持电棚 ２０ 第 期 ０ 年 ９ １
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永 磁 直 流 力 矩 电 动 机 极 对 数 多 少 与 转 速 关 系 分 析
张 文 海
（ 都 精 密 电 机 厂 ， 川 成 都 ６ ００ 成 四 １ ５０）
中 图分 类 号 ： Ｍ３ ９ ６ Ｔ ５ ．
文 献 标 识 码 ： Ｅ
文 章 编 号 ：０４ ７ １ （０ ０ ０ － ０ ９ ０ １０ — ０ ８ ２ １ ）９ ０ ７ － １
１永磁 直流 力 矩 电动 机 极对 数 与 转 速关 系
在 电枢 电压 一 定 的 情 况 下 ， 磁 直 流 电 动 机 的空 载 转 速 永 与 反 电 势 系 数 成 反 比 。也 就 是 说 ， 额 定 电 枢 电 压 下 ， 在
将 大 机 座 号的力 矩 电 机设 计 成 两 三 对 极 ， 将 小 机 座 号 的 力 或
４直流 电动机 空载转速与极对数的关 系怎样表述妥当？
式 （ ） 明了直流 电动机 的 空载转 速 与极对 数无关 ， １证 但 实际上 ， 直流 电动机空载转速如果没有磁极根本无法旋转 。因
此 可 以这样 表 述 ， 流 电动 机 的空 载转 速 与极 对数关 系 不大 。 直
虑， 而是为其它性能指标 作选择 。
曰 有关 ， 并和这些参数成反 比关 系。在其它 因素不变 的情况 下， 电枢槽数 Ｋ越多 ， 可放 的导体 数越多 ， 电机反电势系数 越高 ， 转速越低 ； 电枢绕 组元 件 匝数 Ⅳ＿ 越多 ， 位转 速产 生 单 的切割 电势越高 ， 越高 ， 速越低 ； 弧系数 越 大 ， 隙 转 极 气 磁通 越大 ，｜越 高 ， ＾ 转速 越低 ； 电枢外 径 Ｄ越 大 ， 单位 转
在 影 响 转 速 的 因素 中 ， 多 电枢 绕 组 元 件 Ⅳ＿ 数 ， 机 转 速 增 匝 电
（） ２
如果按式 （ ） 算 ， ２计 多极 单叠 绕组 直流 电动机 极对 数越 多 ， 联支路数 。越大 ， 并 按式 （ ） 算 出的反 电势 系数 越 ２计 低， 电机转 速应 该 与极对 数 有关 系 。而多假 、 叠绕 组 直流 单
Ｋ 与电机极对数 Ｐ无关 ， 只和 Ｋ、 ．Ｏ、 Ｌ Ｂ Ｎ 、 Ｄ、 、 有关 ， Ｌ 并与这 些参数成正 比关 系。转换 过来 说 ， （ ） 明 了这样 一 种关 式 １表
系 ： 磁 直 流 力矩 电动 机 的 空 载 转 速 （ 包 括 除 串励 电 动 机 永 也 外 的所 有 直 流 电动 机 ） 极 对 数 Ｐ无 关 ， 和 Ｋ 、 Ｏ、 Ｌ 与 只 ，Ｎ 、 Ｄ、 、 ／
式 中 ： Ｋ 为反 电势 系数 （ ／ ｍ ｍ ； Ｖ ｒ・ ｉ ） Ｋ为 电枢槽 数 ； 为 Ｎ。 电枢绕组元件 匝数 ； 为极 弧 系数 ； Ｏ ｔ Ｄ为 电枢 外径 （ ； ｍ） ￡为
电枢 铁 心 长 度 （ １ ； 为 气 隙 磁 密 。 Ｉ） Ｂ １ 从 式 （ ） 以看 ｝ ， 磁 直 流 力 矩 电 动 机 的 反 电 势 系 数 １可 ｊ永 Ｊ
也 是 ｎ不 等 于 １的 直 流 驱 动 电 动 机 反 电 势 系 数 计 算 公 式 。 如 果 式 （ ） 分 母 除 以 ｎ 分 子 中 的 电 枢 总 槽 数 Ｋ 也 应 除 以 ２ 中 ，
电动机的空载转 速。例如 ， 电枢 为单磕 绕组 的直 流驱 动 ４极 电动机 ， 去掉 ９ 。～ 电刷 ， 效于 去掉 一对磁 极 ， ０＿对 等 电动机 的 空载转速仍然不变 ， 直观 地 说 明这一 问题 。因此 ， 们说 能 我
速 下 导 体 运 动 的线 速 度 越 大 ， 越 高 ， 速 越 低 ； 枢 铁 心 Ｌ 转 电
３多极 、 电枢 单 叠 绕 组 驱 动 直 流 电 动 机 反 电势 系数
计 算 公 式 的变 换
多极 、 电枢为单叠绕组 的直流 电动机反 电势系数计 算公 式似乎 与式 （ ） １ 并不一样 。因为永磁直 流力矩 电动机为单波 串联绕组 ， 并联支路 数 ｎ ， ＝１ 而多极单 叠绕组直 流电动机 ， 其
势系数 越低 ， 转速 越 高。而永 磁直 流 力矩 电动 机反 电势
系数计算公式 ：
Ｋ ＝—‘
（ ㈩ ） 寸 变大 ， 电感 增大 ， １ 电枢 电气 时 间常数 会 变大 ； 极 宽 ， 磁 电机
结 构设 计 、 磁钢 粘贴 工艺难度增 加。而极 对数 多的优缺 点正
好 和极 对 数 少 的 优 缺 点 相 反 。 电 机 设 计 时 ， 作 如 下 选 择 ： 可
如对该 电机 转矩波 动要 求小 ， 对数 则 可适 当选择 少 的 ， 极 这 样每极 下的齿槽 数会 增 多 ， 可放 元件 数也 多 ， 矩波 动则 会 转 减小 。如果 对该 电机 电气 时间常数要求 小 ， 极时数 则应选 择
多 的 ， 样 电枢 电感 会 减 小 ， 气 时 间 常 数 也 可 变 小 。总 之 ， 这 电 永 磁 直 流 力 矩 电 动 机 极 对 数 的 多 少 ， 是 为 转 速 高 低 而 考 不
电 动 机 转 速 与 极 对 数 并 无 关 系 ， 为 每 对 数 的 电 枢 并 联 支 路 因 都 是 和 电源 并 联 的 ， 留 下 一 对 极 和 多 极 在 同 一 电 枢 电 压 只
会变低 ， 增大气 隙磁 密 口 ， 电机转速会变低 ， 而增 大 电枢外 径 Ｄ， 电机转速会变低 ， 一般容易与极对 数 Ｐ混淆不 清 。大机 座 号力矩电机极对数相对较多 ， 小机座 号力矩 电机极对 数相 对 较少 ， 完全是结构 设计 的需 要 ， 不 是从 转速 上 的考虑 。因 并
反 电势 系数 越高 ， 永磁直流力矩 电动机 的转 速越低 ； 电 反
多 ， 电势半波 的平波作用好 ， 反 转矩 波动变 小 ； 邻换 向片 间 相 串联的元数少 ， 片问电压低 ， 不易 产生 电位差 火花。缺点 是 ， 嵌线端 接加 长 ， 损大 ， 铜 电机 常数 变低 ； 每极 气 隙磁通 量 大 ， 电枢轭 容易饱和 ， 磁损耗大 ， 漏 电机 常数会 变低 ； 线圈几何 尺