电机系统设计哲学之一

bjb

几年前听了一次大师的讲课，深入浅出，由于交流时间很短，故谈论大多是设计哲学层面的东西，有醍醐灌顶之感，今天展示出来，看看对大家有没有帮助？首先声明，我是整理者，传播者，非原创者。后续有空，我再发续集。
电机系统设计哲学
1、让所做的每一件事情都富有意义，这样的设计才更有价值；其实人生也一样。
2、如果开始做错了，那么再努力也是没有什么用的；换句话说，如果一开始就选择错了，那么放弃选择就是做最好的事情。
3、最重要的要知道问什么，需求是什么；
4、加速功能对于系统要求更多的余量，为了满足这一点，系统不得不做的更庞大，比额定要求的更庞大。
5、LOSS（损耗）/COOLING（散热）决定了电机的功率大小。
6、电机在交流下运行最好（我想所有的电机都应该是在交流下运行的，区别只在于是交流方波还是交流正弦波）
7、电机尺寸取决于出力（力矩）和冷却能力；
8、对于电机而言，控制了力矩就控制了一切；
9、最好：不花钱做事；次之：花少钱，做多事；
10、我们的选择将决定我们与事物的关系及未来的发展；
11、很多时候，在某个方面省下的会在其他地方花出去；
12、设计目标就是：付出少，得到尽可能多；
13、“永久”所带来的麻烦就是你没有办法不想要，所以不要讨厌那些与生俱来的事物或伴随你一生的东西。
14、如果你知道什么是好东西，也许就能发现机会；
15、好的选择就成功了一半。
16、电机定子的槽满率是有用的东西，可以降低损耗。
17、磁场像电流一样，喜欢走阻抗小的路径；
18、降低闲置（提高利用率），就是节约；所以不要买那些你只会穿一次的衣服。
19、损耗无处不在，所以散热是系统逃不开的话题。
20、降低力矩脉动/降低偏心/降低径向力矩都可降低电机噪声；
21、从系统的角度看问题，突出优势。
22、电机尺寸一定时，其输出功率与转速成反比；

标准答案

这得是多大的大师才能有如此功底啊！强烈滴赞一个！向大师致敬！

daigengzhi

经验之谈，顶一个！

leepeter

谈设计更是谈人生啊！

651246878

讲诉了很不错的道理！

kinglzk2000

不错   
不过第22点写错了 ？？

bjb

22条应该是对的，正常的情况对应的就是高速小力矩电机和低速大力矩电机。
这点可能还包含了随着转速上升，功率会垮下来这么一层关系。

bjb

电机设计哲学之二
1、设计指导思想比具体设计参数更重要；
2、在同体积的情况下，异步电机的效率大约比同步电机低3%~5%；当然异步电机也可以做到与同步电机效率一样，但此时，异步电机就会比同步电机更加昂贵，此时电机会更大一些，控制逆变器也会更大一些。
3、异步电机的整体技术相对于永磁电机会成熟一些，这是特斯拉选择异步电机的原因之一；
4、转子磁钢主流：内置式磁钢，采用V性放置结构，这种结构产生的力矩更高，它将等于永磁力矩+磁阻力矩，（根据转矩方程也可以推演出来）。
5、单片叠层铁芯与分块式铁芯相比：铁耗更大，但铜耗会更小（因为端部绕组更短），在相同绕组长度下，力矩会更大一些；
6、在铁芯尺寸相同时，分块式铁芯可以做到力矩更大，磁场利用率更高（因为槽满率可以更高，气隙就会更小），但谐波分量也会更高一些。
7、设计应想法设法避免浪费；
8、多铜多铁永远比少铜少铁好，但电机的体积是有限的，所以设计电机就是要找到它们的最佳组合平衡点。
9、任何收益都是有代价的，可以用代价论来评估设计上的改善与创新。振动噪声的抑制会带来其他性能的变化，比如双定子结构，3D绕组电机会有更大的涡流损耗。
10、要学会用新的想法看系统，用新的想法看电机，用新的想法看制造。
11、有效材料使用度-体现了设计者的水平与才能；
12、良好的设计就是尽可能不浪费电流、磁场的情况下保证可靠；
13、在温度不高于居里温度点下，退磁的条件是：高温与大电流。比如温度200度，电流为0时，并不会导致磁钢去磁。
14、从工程角度上看，采用定子斜槽是下下策。
15、任何时候找到问题的根源，就能找到正确的方向；而非头痛医头，脚痛医脚。
16、理论上，永磁电机的调速比可以做到无穷大，但实际上一般为3~4倍；
17、LD与LQ的差值越大越好；如果在同样的差值情况下，LD小一些效果会更好。

bjb

关于上面16点的叙述应该是针对基速而言，假如一台基速为3000rpm的电机，其最高转速就可以达到9000~12000rpm。
不过我看到有一个公司可以做到6倍的调速比。不过到这么高的转速时，弱磁控制似乎表现的有不平稳的现象。

mym2008

bjb 发表于 2014-6-16 09:07
22条应该是对的，正常的情况对应的就是高速小力矩电机和低速大力矩电机。
这点可能还包含了随着转速上升， ...

还是不能理解，体积确定后一般输出转矩就确定了，这时可以同过提高转速提高输出功率，为什么说体积与功率反比呢，还有速度上去功率垮下来是什么意思？

bjb

速度上去意味着反电势也升高，根据绕组电压平衡方程，当反电势超过某一值时绕组电流会下降，导致功率下降。这一条可能是根据电机的PQ图阐述；

gp100

真知灼见 。
其实自然规律与人生规律在上升到哲学时，都是一样的。
哲学是所有事物运作的总体规律。

gp100

第二十二条值得争议。
在一定范围内，转速升高——绕组匝数减小/线径增大——阻值减小——铜损耗减小——效率提高——功率增加。
但超过一定范围后，摩擦损耗与铁损耗增加的部分超过了铜损耗省下来的部分，电机功率不升反降。

lanjeo

bjb 发表于 2014-6-16 09:12
电机设计哲学之二
1、设计指导思想比具体设计参数更重要；
2、在同体积的情况下，异步电机的效率大约比同 ...

能解释一下“在铁芯尺寸相同时，分块式铁芯可以做到力矩更大” 吗？？

bjb

就是因为槽满率可以更高，磁场利用率也就更高。

5965

不错的经验之谈，V5

pzf414049413

设计为了突出几点优点，总要去弥补他带来的不利因素，

tan0225

设计整体突出一般规律，思路和方向很明确，值得思考。

Motorer

bjb 发表于 2014-6-16 09:07
22条应该是对的，正常的情况对应的就是高速小力矩电机和低速大力矩电机。
这点可能还包含了随着转速上升， ...

电机功率与转速成正比，扭矩与转速成反比。

bjb

电机功率与转速成正比，扭矩与转速成反比;
这两句话适用恒力矩区和恒功率区，一旦过了恒功率区，随着转速继续上升，力矩和功率就会迅速垮下来。就是说，此时转速与功率就会成反比。