电机电磁转矩产生原理的一点疑惑！

十二飞帝

sacular 发表于 2019-11-7 11:48
NI=HL这个公式叫法拉第电磁感应定律。
一般在各种版本电机学的续章。
意思是电流等于磁场强度乘以一个 ...

再请教一下，这个法拉第电磁感应定理是那本书上写的，翻了好几本电机学，都没找见？我估计应该是外文版的！

十二飞帝

254339861 发表于 2019-11-7 17:48
这个问题很有意思。
法拉第电磁感应定律：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会 ...

156楼的海龟大神刚刚为我们介绍了国外先进技术是如何定义法拉第定理的，你不认同？你不怕人说你是初中没毕业吗？

十二飞帝

254339861 发表于 2019-11-7 17:48
这个问题很有意思。
法拉第电磁感应定律：闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会 ...

这些天，好多问题让我越来越不解，要是条件允许，我倒是想念个高中或者出国留个学什么的。

你们都说导体切割磁力线的本质是磁通变化，我就是想不明白啊，一根导体，不是闭合的线圈啊，就是一根铜棒棒，垂直于磁场方向运动，也就是切割磁力线，在导体的两端也产生了电势啊，请问这个过程哪的磁通是怎么变化的？

十二飞帝

zengxiaodong 发表于 2019-11-7 12:25
我通读了一下大师推崇的第一章，只发现了“磁力线是等矢量磁位线”的描述还算有那么点意思。

曾老师，这两个红字值得研究一番！


h—ttp://bbs.simol.cn/thread-137472-1-1.html

十二飞帝

小雨点儿 发表于 2019-11-7 12:07
两种导磁介质在分界面上的电磁力和载流导体在磁场中受的电磁力(洛伦兹力)是电机内部典型 的两种电磁力。由 ...

本质上， 定子无铁心和有铁心永磁电机电磁转矩的产生都 可以由通电导体在磁场中受到的电磁力这一基本 原理得出。

不知道有没有更深入着的资料？

zengxiaodong

12槽16极，负载工况下，气隙磁密（径向BX、切向BY）动画（整个单元电机气隙圆周磁密空间分布），可以看出是一个行波




12槽8极，负载工况下，气隙磁密（径向BX、切向BY）动画（整个单元电机气隙圆周磁密空间分布），可以看出是一个行波



补充内容 (2019-11-9 22:59):
赤橙黄绿青蓝紫，
谁持彩练当空舞？
雨后复斜阳，
关山阵阵苍。

当年鏖战急，
弹洞前村壁。
装点此关山，
今朝更好看。

zengxiaodong

十二飞帝 发表于 2019-11-7 22:26
曾老师，这两个红字值得研究一番！

是梯度转动90度？！

zengxiaodong

sacular 发表于 2019-11-7 11:48
NI=HL这个公式叫法拉第电磁感应定律。
一般在各种版本电机学的续章。
意思是电流等于磁场强度乘以一个 ...

大师您是电机学家，我及我的一众弟子都是电机工程师。请大师受我等一拜，同时不吝悉心指教。

大师说的一大堆书，一大堆标准，一大堆软件......诸如此类：电路原理，高等数学，电机学，传热学，噪音振动等等，我们都看了用了不下几十遍，无奈还是不得要领。您推崇的英文书（大概是版本太老）我也看不懂，只好找来中文版的硬啃，同时把第一章用手机拍照制作成了PDF文件如下，请大师帮忙划划重点，说说看书中哪段可以彻底解决楼主的疑问？

《旋转电机设计》第一章.part1.rar (4 MB, 下载次数: 7)

2019-11-8 13:08 上传

点击文件名下载附件

《旋转电机设计》第一章.part2.rar (4 MB, 下载次数: 3)

2019-11-8 13:08 上传

点击文件名下载附件

《旋转电机设计》第一章.part3.rar (4 MB, 下载次数: 5)

2019-11-8 13:08 上传

点击文件名下载附件

《旋转电机设计》第一章.part4.rar (1.52 MB, 下载次数: 5)

2019-11-8 13:08 上传

点击文件名下载附件

补充内容 (2022-10-3 22:40):
书籍有了PDF版本下载，https://bbs.simol.cn/thread-207522-1-1.html

yushukun123

zengxiaodong 发表于 2019-11-7 12:25
我通读了一下大师推崇的第一章，只发现了“磁力线是等矢量磁位线”的描述还算有那么点意思。

我还有一个疑问啊，就是电机设计（陈世坤 第二版）中的 P248
公式 I1*m1*Nφ1*Kdp1*Ki=I2*m2*Nφ2*Kdp2

这个应该是一个磁动势平衡关系式，但是定子的和转子的磁动势相差 KI倍数，这个怎么回事，我不明白就老大指导一下，

曾老师求指导、不是F1+F2=Fm么
为什么电机设计上面这个说呢？

zengxiaodong

传统上来说，变压器铁心被认为是交变磁化；电机齿部也认为是交变磁化，而电机定转子轭部被认为是旋转磁化。

交变磁化和旋转磁化的磁滞损耗被认为是不一样的。

根据前面提供的精细动画，我们可以很明显地看出，即使在电机齿部，也是旋转磁化，而不是交变磁化，这算是一个我提出来的新观点！

补充内容 (2019-12-8 17:50):
参见https://bbs.simol.cn/thread-123876-1-1.html

十二飞帝

我好像想明白了，为什么有槽电机产生转矩的原理不是BLI，却可以用BLI计算！

十二飞帝

由BLI推出的转矩最终和由maxwell应力计算的一致！

zengxiaodong

十二飞帝 发表于 2019-11-9 19:14
由BLI推出的转矩最终和由maxwell应力计算的一致！

这样证明对吗？霸王硬上弓！

十二飞帝

我这也是结题心切！想转移战斗阵地。

首先，气隙的径向磁密由转子的永磁体产生，就是那个空载的气隙径向磁密。（这里就说空载的气隙磁密，也没人反对吧，空载磁密主要就是径向的）

然后，电枢的电流产生磁势，这个磁势有两条甚至好几条并列的磁路路径，其中的一条就是气隙。因为是并列，自然气隙这一条磁路的磁势也是电枢的总磁势，既F=I，我取磁路长为一个齿矩（槽距），便得到由电枢磁势产生的气隙磁密为
Bt=u0F/（Rseit），即气隙的切向磁密。
这样径向和切向磁密都有了，同时其转矩表达式和maxwell应力表达式就一致了，这就统一了啊！

好像对于这样深奥的问题，证明的有些简单，可是我却想不出有啥毛病哈！

十二飞帝

zengxiaodong 发表于 2019-11-8 10:18
12槽16极，负载工况下，气隙磁密（径向BX、切向BY）动画（整个单元电机气隙圆周磁密空间分布），可以看出是 ...

这两天正在研究您的磁场波形优化的帖子，估计是我心里所想吧，怎么感觉这首诗正是回首那时的一番情景啊！

欧阳庆

蛰伏三年 发表于 2019-11-5 11:04
经典物理学中的安培力和洛伦兹力都阐述过：置于磁场中  非平行于磁场方向的带电导体或者运动电荷要受到力的 ...

楼上的朋友，你这样的解释是完全概念错误。首先有电的导体不一定会有电流，无电流存在的导体在磁场中也就没有力的存在，更不用说转矩了（不考虑导体在磁场中的位置）。

欧阳庆

这儿聊了2个问题，第一是E=BLV，第二是力F=BIL。这2个问题的答案就如这2个公式一样的准确无误。用那种图标图形是解释不了为何这2个公式的准确性的。所有的这些计算和仿真本身就是从这2个公式而来，所以请zengxiaodong等人不用再无谓的来论证这2个问题。对F=BIL，你们可以去用磁场的场理论去证明是对的；也可以用maxwell的张量张力的方法去证明也是正确的。如果定转子表面是光滑无槽的，把载流导体放置在转子表面，转子表面载流导体会受到磁场力F=BIL。如果载流导体放置在转子的槽内，看似导体周围没有磁场，但实际槽侧壁确实是受到同样大小的磁场力，这个力是可以用maxwell的张量张力计算出来，大小真好等于同样的载流导体放置在光滑转子表面的力，而且不管导体放置在槽内位置及深浅的影响。在槽侧壁内的力的方向是从磁场强的一侧指向磁场弱的一侧。

十二飞帝

zengxiaodong 发表于 2019-11-8 10:18
12槽16极，负载工况下，气隙磁密（径向BX、切向BY）动画（整个单元电机气隙圆周磁密空间分布），可以看出是 ...

看了这个波形，更让我觉的我的霸王硬上弓的推理是正确的。
当然我的推理应该是只推了一半，另一半做个镜像就可以！

张老五

欧阳庆 发表于 2019-11-10 21:15
这儿聊了2个问题，第一是E=BLV，第二是力F=BIL。这2个问题的答案就如这2个公式一样的准确无误。用那种图标 ...

初学者非常容易犯的一个错误就是，用仿真结果来替代理论

这还不是最错的，毕竟仿真也是从理论来的

更大的错误就是，当仿真结果和理论有所出入时，试图用仿真来解释理论——可以用“舍本逐末”“买椟还珠”之类的词汇来描述这种现象
不过我个人觉得，更合适的词应该是“瞎子摸象”


更搞笑的是，有自称老师的初学者，反复用这类手段，还试图指导别人。。。。。。。。。

完美正弦

楼主这个问题我也曾疑惑过、思考过，说说我的理解。

楼主的问题刨根问底应该是：电机电磁转矩产生原理-->电磁转矩产生原理-->电磁力产生原理。

那么首先要明确电磁力的概念，在高中《物理》、非物理专业《大学物理》课本中都没有出现“电磁力”一词，只有宏观载流导体在磁场中受到的安培力、微观运动带电粒子在磁场中受到的洛伦兹力、微观带电粒子在电场中受到的电场力，《电磁场》课本一般也着重讲电磁场的求解，而很少提到“电磁力”及其严格定义。这里按汤蕴璆《电机内的电磁场》第二版中理解：导体和磁质在磁场中的受力（如图1）。

下面以永磁电机为例说说我的理解（为叙述方便，只提电磁力，乘上力臂就是电磁转矩），从5个层面讲。

（+2）层面：虚功原理，整个系统的能量对位移求偏导。这样求出的是整体所受电磁力。

（+1）层面：麦克斯韦应力张量，根据数学中的高斯定理，某二阶张量在闭合曲面上对面积矢量积分，等于该二阶张量的散度（矢量）在封闭体内的体积分。当该二阶张量为麦克斯韦应力张量时，其散度正是电磁体积力密度矢量，所以可以通过麦克斯韦应力张量求电磁力。这样求出的是整体所受电磁力。

（±0）层面：微元体在磁场中的受力，即电磁体积力密度，提力必有三要素，分三种部件：
A.金属导体：作用点为金属导体中的质点，大小和方向与传导电流密度、磁密有关。积分得导体整体所受电磁力。
B.铁磁物质：作用点为铁磁物质中的质点，大小和磁密、磁导率梯度有关，方向指向磁导率小的方向，当铁磁物质内磁导率不变时，可以认为该电磁体积力密度在铁磁物质内处处为零，而主要集中在磁导率突变的铁磁物质与空气的交界处，所以可以理解为力的作用点在铁磁物质表面。积分得铁磁物质所受电磁力。（详见图2）
C.永磁物质：待大神补充。图2所述前提为无永久磁矩，因此应不适用于对永磁物质的局部受力分析。那么，一块处于磁场中的永磁体，其受力的作用点在哪？力密度大小方向如何确定？

（-1）层面：粒子在磁场中的受力，分三种部件：
A.金属导体：金属导体中自由电子在电压作用下运动，槽内有较弱磁场，于是电子受洛伦兹力，力的作用点在体内电子上，大小与电流和磁密有关，方向由左手定则决定，对导条内每个电子所受洛伦
兹力求和，即导条所受安培力，于是导条与槽壁接触面出现机械应力，相应产生转矩，此部分转矩较小。
B.铁磁物质：铁磁物质在磁场中，由于电子的自旋、公转运动，也会受到相应的力。根据（±0）层面中的结论，电磁力主要集中在铁磁质与空气的交界面，这里推测主要是铁磁物质表层的基本粒子
受电磁力，然后通过分（原）子间作用力带动内部粒子运动。
C.永磁物质：待大神补充。

（-2）层面：粒子之间受基本相互作用
前面都是在确定磁场的前提下瞎想，但磁场是怎么产生的？运动电荷？电场变化？永磁体和铁磁质之间隔空就能产生力的关系，能否不从磁场的角度，直接从粒子和四种基本相互作用的层面解释？这方面大部分物理专业大学生能否说清楚不知道，杨振宁先生应该能说清，但大部分电机工程的人应该是说不清也没必要弄清的。

以上都是个人理解，旨在抛砖引玉，希望有物理比较好的大神，能从粒子、晶体结构、磁畴等角度把电机各部件电磁转矩的来龙去脉，掰开揉碎，一次性讲个明白，必是功德无量。