永磁同步电机气隙长度与电机出力的关系

oo大海oo咸鱼oo

永磁同步电机，增加气隙长度，能够增加电机出力，是什么原理？

Nephology

不对吧，你记错了增加气隙长度是能是减小出力的。气隙长度增加了气隙磁密B减小了，磁链减小转矩也跟着就减小了。

mfkfnaps

2楼正解，气隙增大了，你的磁铁也要加厚的，好像有个说法σ/l=4~8钕铁硼材料的话。

shdltml

如何真做到增加气隙可以提高出力，需要满足几个条件，一般为表贴式永磁同步电机，并且还需要调整其他参数，保证气隙磁密不能跌落太多，气隙增加，交、直轴电感也跟着增加，由电磁转矩公式，相同激励条件下，可以输出更高的扭矩，但是该做法会牺牲电机其他性能；而内置式永磁电机，增加气隙长度，气隙磁密会下降较多，很难增加输出扭矩。

小北斗

mfkfnaps 发表于 2017-3-17 15:33
2楼正解，气隙增大了，你的磁铁也要加厚的，好像有个说法σ/l=4~8钕铁硼材料的话。

这个怎么来的，有依据吗？

fming

以隐极同步电机为例，仅仅增大空气气隙，不增加永磁体厚度，气隙磁密减小，导致E0减小，正如2楼所说的，转矩减小；但如果空气气隙和永磁体厚度一起增加，保证气隙磁密不变，即E0不变；同时增大的空气气隙导致了同步电感Ld减小，即Xd减小了，根据P=m*E0/Xd*U*sinδ的计算公式，转速、端电压U、功角δ都不变条件下，Ed减小导致转矩增大。其实质原因是端电压不变，电枢侧电感的减小，使得电枢电流增加，根据T=pΨIq，磁链Ψ不变，Iq增大，转矩T自然会增加。
另外四楼说“气隙增加，交、直轴电感也跟着增加”，这不对，应该是气隙增大，磁阻增大，无论d、q轴电感都会减小。

kinglzk2000

这个应该是在有限的电压内  可输出更大的转矩  同电流下肯定是转矩变小了   E0 减小的结果  ，不过也是在一定的范围内

oo大海oo咸鱼oo

fming 发表于 2017-3-18 09:48
以隐极同步电机为例，仅仅增大空气气隙，不增加永磁体厚度，气隙磁密减小，导致E0减小，正如2楼所说的，转 ...

你好，那铁芯高度减小，反电动势可能会减小吗？保证电源电压不变，铁心短的电机可能达到更大的功率吗？

fming

楼主，你好，和你探讨下你提的这两个问题：
1、你所说的“铁芯高度减小”应该是指含有永磁体的转子铁芯吧，如果铁芯直径只减小了0.5mm这样的微小量，那对E0几乎没有影响，但如果减小很多，比如铁芯直径变为原来的一半，这意味着定子铁芯直径也减小了几乎一半，轴向长度如果不变，那电机的体积就变为原来的将近四分之一。根据电机设计的经典公式（参考陈世坤《电机设计》），电机转矩和体积成正比，转矩也变为原来的四分之一。由于功率P=ωTe，其中ω：机械角速度，Te：电磁转矩。如果维持电源频率不变，即ω不变，功率P随着Te变小也会变为原来的四分之一。所以，转速不变的电机，体积减小，功率一定是减小的。从电动势角度看，由于电动势E正比于转速ω和磁链Ψ的乘积，而磁链Ψ又几乎正比于转子表面积S、气隙磁密B及等效匝数N的乘积。故在转速ω、气隙磁密B和等效匝数N不变情况下，反电动势正比于转子表面积S，无论通过减小转子直径，即楼主说的减小转子高度还是通过减小轴向长度都会导致转子表面积减小，进而导致反电动势减小。
2、电机设计时，电源电压和反电动势的匹配至关重要，一般情况下E和U相差不会太大，隐极同步电机中究竟E和U谁大，取决于控制方式，cosφ=1的控制，E>U，而Id=0的控制，U>E。但无论哪种方式，E和U差距不会太大，如果U太大，即刻就会导致铁芯饱和。所以电源电压和其他参数都不变，仅仅把电机铁心缩短，甚至切成两段，这不但不会增大功率，还会导致饱和，引发电流增大发热烧毁绕组。如上1所说，铁芯面积减小会导致E减小，相应的电源电压U也要减小，转速不变时，功率一定是减小的。
总之，转速不变情况下，出多大功率，就需要多少体积，至于轴向长度和直径怎么分配，那就看具体的设计要求了。

电气工程师鹏

原来是这样啊，学习了

mfkfnaps

小北斗 发表于 2017-3-18 07:50
这个怎么来的，有依据吗？

参见<<永磁无刷直流电机技术>>-谭建成
P223
一般情况下，磁片厚度/气隙比按10~18 (永磁铁氧体）或4~8 (钕铁硼永磁）选取。

哈哈，难怪问我依据，我把两个符号打反了，更正下。

小北斗

mfkfnaps 发表于 2017-3-23 10:45
参见-谭建成
P223
一般情况下，磁片厚度/气隙比按10~18 (永磁铁氧体）或4~8 (钕铁硼永磁）选取。

很详细了，谢谢指点！

oo大海oo咸鱼oo

fming 发表于 2017-3-20 09:47
楼主，你好，和你探讨下你提的这两个问题：
1、你所说的“铁芯高度减小”应该是指含有永磁体的转子铁芯吧 ...

谢谢啦，受教了，应该是我仿真有误差

三三三生世、

mfkfnaps 发表于 2017-3-23 10:45
参见-谭建成
P223
一般情况下，磁片厚度/气隙比按10~18 (永磁铁氧体）或4~8 (钕铁硼永磁）选取。

谢谢分析这么详细，我正好有这本书，一会我查查看!

沙隆巴斯

增大气隙会加大出力，是因为反电势降低给使得控制器能够输出更大的电流，力矩系数会减小。

hb2011xm

沙隆巴斯 发表于 2017-8-26 10:31
增大气隙会加大出力，是因为反电势降低给使得控制器能够输出更大的电流，力矩系数会减小。

请教下：
（1）大家说的“加大出力”，是指增大功率？还是增大转矩？
       （疑点：会不会不同电机种类，通俗叫法不一样）

（2）“力矩系数减小”这个怎么理解？
      （电流增大了，力矩系数减小，那力矩是不变吗？）

沙隆巴斯

hb2011xm 发表于 2017-8-26 16:12
请教下：
（1）大家说的“加大出力”，是指增大功率？还是增大转矩？
       （疑点：会不会不同电机种 ...

1)加大出力
从字面上看是增加输出力矩，结果上是功率的提升。这种情况出现的点往往是额定点打不到。
2）力矩系数
气隙变大，对于PMSM来说反电势会变小，这样反电势系数和力矩系数都会变小。

vtlinw

气隙增加，磁阻增大，无论d、q轴电感都会减小。

vtlinw

如何真做到增加气隙可以提高出力，需要满足几个条件，一般为表贴式永磁同步电机，并且还需要调整其他参数，保证气隙磁密不能跌落太多，气隙增加，交、直轴电感也跟着增加，由电磁转矩公式，相同激励条件下，可以输出更高的扭矩，但是该做法会牺牲电机其他性能；而内置式永磁电机，增加气隙长度，气隙磁密会下降较多，很难增加输出扭矩。


气隙增加，交、直轴电感也跟着增加  是错误的

jiashuai0101

mfkfnaps 发表于 2017-3-17 15:33
2楼正解，气隙增大了，你的磁铁也要加厚的，好像有个说法σ/l=4~8钕铁硼材料的话。

谭建成老师的《永磁无刷直流电机技术》上写的，但是具体应该是多少，怎样选择磁钢厚度，气隙和磁钢的厚度比应该取什么，还是没琢磨明白。