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[Maxwell] 定子齿部磁通密度1.9T会有影响吗?

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[LV.6]常住居民III

发表于 2019-4-8 18:34 | 显示全部楼层 |阅读模式

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原有的转子永磁体是铁氧体,现在需更换为钕铁硼。但是老板不想换定子!现在仿真出来定子齿部磁通密度为1.9特斯拉,
亲问一下大家这个方案可行吗?或者还有其他更好优化的办法
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[LV.6]常住居民III

 楼主| 发表于 2019-4-8 18:37 | 显示全部楼层
更换成钕铁硼后的定子齿部磁通密度
微信截图_20190408183542.png
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[LV.6]常住居民III

 楼主| 发表于 2019-4-8 18:37 | 显示全部楼层
定转子硅钢片牌号为 DW470
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[LV.5]常住居民II

发表于 2019-4-9 02:31 | 显示全部楼层
不换定子,等于浪费钕铁硼
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[LV.7]以坛为家I

发表于 2019-4-9 06:28 | 显示全部楼层
空载齿部磁密达到1.9特斯拉,这确实是很饱和了,不过,也不是完全不可行,还要看具体的使用要求。

例如,转速(频率)如果不是很高,铁耗的问题就不会非常突出。毕竟铜的空间多了很多,因此铜耗是大幅度减小了的,这两者之间就看哪个是主要矛盾了。

另外一个问题,就是最常见的转矩饱和,当空载时齿部很饱和时,其实转矩饱和非线性的问题反而不会太严重,这有点匪夷所思,但仔细想想就不难明白,类似于无铁芯电机,齿部超级饱和后其实就反而变成线性了!这从输入铁心材料的磁化曲线就可以看出来了,低磁感区和超高磁感区都是线性区,过渡区才是所谓的拐点区。


平常所说的转矩非线性饱和,其实也是一个相对的概念,拿高磁感区的跟低磁感区的转矩相比,感觉饱和严重,但是高磁感区与高磁感区相比,则并非如此。
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[LV.7]以坛为家I

发表于 2019-4-9 06:37 | 显示全部楼层
总之,铁氧体换成了钕铁硼,电机的出力还是能够大幅度提高的,如果对磁铁厚度作些优化,尤其是如果电机极数能大幅度增加,即使定子铁心不变,未必就不能设计出合适的产品。
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[LV.7]以坛为家I

发表于 2019-4-9 06:42 | 显示全部楼层
可以通读下面这个帖子,我会补充举一个实例来说明齿部超级饱和的情形。

http://bbs.simol.cn/thread-133786-1-1.html
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[LV.5]常住居民II

发表于 2019-4-9 06:46 | 显示全部楼层
你可以跑一下负载点转速看一下铁损,一般来说1.9T算比较饱和了,这样会造成铁芯发热,电机效率变低。
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[LV.7]以坛为家I

发表于 2019-4-9 10:42 | 显示全部楼层
会有一系列的问题的,铁损增加效率降低,同时温升提高,会引起钕铁硼退磁(比铁氧体严重);建议将减小永磁体的厚度(还减成本,何乐不为)
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[LV.4]常住居民I

发表于 2019-4-9 18:07 | 显示全部楼层
跟驱动的人员进行了一些深入交流,驱动器通常喜欢电机转矩是随电流线性变化的  也就是说,不管是在什么样的区域,被控的电机线性度好是最好的,当然要达到转矩和成本损耗等要求的情况下,再饱和也可以实现在大电流下输出转矩,这时候你就要考虑损耗和成本给你设计带来的影响,没有绝对的好。不过如果在允许的情况下,还是尽量满足电机的线性度,给电机和给驱动工作都留有余地,工作起来也会得到好评
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[LV.4]常住居民I

发表于 2019-4-9 18:10 | 显示全部楼层
理解不同吧,驱动器当然希望被控对象是非常线性的,但是你还要考虑电机的成本和能耗,取一个平衡点,在满足客户要求的前提下,尽量做到驱动满意,用户满意。建议你设计的相对低一些,将来对产品提升和设计裕度上都可以再次发挥。
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[LV.4]常住居民I

发表于 2019-4-9 20:59 | 显示全部楼层
过饱和问题会引起过热和应力问题,个人觉得,如果你们可以忍受材料的性能浪费,没有过热和应力问题的话,不用很担心,但是小电机这样,确实太大了
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发表于 2019-4-9 22:12 | 显示全部楼层
zengxiaodong 发表于 2019-4-9 06:42
可以通读下面这个帖子,我会补充举一个实例来说明齿部超级饱和的情形。

http://bbs.simol.cn/thread-133 ...

请教一下曾老师 直流无刷电机如果齿部磁密达到1.9 对齿槽转矩有没有影响? 如果用手转动电机的话 饱和的会不会相对于不饱和的重一些? 还有我最近遇到一个问题 直流无刷电机用手摸电机好像有规律的一卡一卡的 电流也上下跳 电源电压也不稳了   测了一下转速  正转的时候有这样的问题 反转没有问题  转速正转要比反转慢百分之1多些 电流反转小一些 也就是反转可以 非常平稳 电流还小  请教一下这个是怎么回事? 还有这个是有霍尔的用的是方波  由于是内置霍尔 有些没有霍尔槽口把整个齿靴(或叫齿尖?)都铲了当霍尔槽口 只剩下齿部 所以出现这样的问题  还有 有霍尔槽口的(也就是带齿靴或叫齿尖) 还没有碰到这样的问题?  但是当遇到这样一卡一卡问题时 把3个霍尔稍微向后弯一些又可以了(也就是本来霍尔正面 面对转子的 弯了后霍尔有一个倾斜面了) (说明一下霍尔是安装在霍尔支架上的 再放在槽里的)真心求教  非常期待你的回答
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发表于 2019-4-9 22:59 | 显示全部楼层
饱和与齿槽转矩似乎没有直接的关系。
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发表于 2019-4-10 21:19 | 显示全部楼层
zengxiaodong 发表于 2019-4-9 22:59
饱和与齿槽转矩似乎没有直接的关系。

好的非常感谢  哪请教一下 我上一楼问的问题 电机用手摸着好像一卡一卡的是怎什么问题?
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发表于 2019-4-10 21:34 | 显示全部楼层
zengxiaodong 发表于 2019-4-9 22:59
饱和与齿槽转矩似乎没有直接的关系。

有没有可能 定子霍尔槽位置 没有齿顶了 气隙过大  磁通不经过这个齿了 造成霍尔检测磁通比较混乱 ?
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发表于 2019-4-12 16:07 | 显示全部楼层
不能简单认为饱和就会导致严重的发热,因为有很多电机频率是很低的,例如额定频率只有不到10赫兹,这种情况下铁耗显著不同于50赫兹的工频工况。当然还有上千赫兹的高频电机,总之,设计人员应仔细分析鉴别,根据实际工况才能设计出最适合的方案。

在低频的情况下,可以认为应设计得铁心饱和些,从而尽量为铜增加空间,还可以显著提升电机的转矩输出密度。
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发表于 2019-4-12 20:09 | 显示全部楼层
端木0118 发表于 2019-4-9 18:07
跟驱动的人员进行了一些深入交流,驱动器通常喜欢电机转矩是随电流线性变化的  也就是说,不管是在什么样的 ...

大大出乎你的意料之外,在铁心高度饱和时,电机转矩的线性度其实更好了!

低度饱和.png


中度饱和.png


重度饱和.png




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发表于 2019-4-12 20:22 | 显示全部楼层
三种磁极结构导致了三种饱和状态,上面3个图是空载时铁心各部分的磁密数据,低度饱和时齿部磁密1.79特斯拉,中度饱和时齿部磁密1.97特斯拉,重度饱和时齿部磁密2.01特斯拉,定转子轭部以及齿尖磁密参见三个图,也是相应逐步提高的。
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[LV.7]以坛为家I

发表于 2019-4-12 20:28 | 显示全部楼层
三种设计方案下面的转矩对比:



低度饱和状态:齿槽转矩3.3N.m;     89.25N.m(线负荷20.00);     160.0N.m(线负荷40.00)

中度饱和状态:齿槽转矩2.4N.m;     117.5N.m(线负荷23.55);     212.5N.m(线负荷47.10)

重度饱和状态:齿槽转矩9.3N.m;     177.5N.m(线负荷34.36);     319.5N.m(线负荷68.72)
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