电机磁饱和问题

十二飞帝

jiashuai0101 发表于 2020-2-14 20:50
曾老师。我年前测试了生产的一台永磁无刷直流电机。但是电机的效率低于设计值，根据设计，最起码效率要达 ...

让曾老师分析这种实际问题，你这个给的数据也太少了吧，最起码电机设计结构和参数、试验数据也得拿出来了吧？
电机转速突然从600转降到500转，很神奇啊？你怎么加的载啊，突然加的还是缓慢加的？怎么控制的，有速度闭环吗？

jiashuai0101

十二飞帝 发表于 2020-2-14 21:41
让曾老师分析这种实际问题，你这个给的数据也太少了吧，最起码电机设计结构和参数、试验数据也得拿出来了 ...

用的copley的CME2.0电机驱动器，至于电机加载是，一开始就加载额定80%负载，电机是正常转速，然后继续缓慢加载，增加到了某一个负载时，电机就突然掉速度。
在整个过程中，电机效率都低于80%。这和之前那台相同电机的测试差太远了。

zengxiaodong

jiashuai0101 发表于 2020-2-14 20:50
曾老师。我年前测试了生产的一台永磁无刷直流电机。但是电机的效率低于设计值，根据设计，最起码效率要达 ...

这个问题我认为最大的可能就是电机反电势太高了，减少匝数就好了。

jiashuai0101

zengxiaodong 发表于 2020-2-18 21:38
这个问题我认为最大的可能就是电机反电势太高了，减少匝数就好了。

可是这是同一套图纸生产的第二台电机，第一台电机测试，无论是输出转矩、转速，还是效率都符合设计值。
另外，这台电机匝数是43，轴长49mm。拆过一台相同功率、相同转速、相同定子外径160mm、定子内径相差2mm、电机轴向长度44mm的电机，匝数是49。那台电机也是正常的。

Andy19

jiashuai0101 发表于 2020-2-19 14:14
可是这是同一套图纸生产的第二台电机，第一台电机测试，无论是输出转矩、转速，还是效率都符合设计值。
...

材料，工艺都没变化？

jiashuai0101

Andy19 发表于 2020-2-27 15:29
材料，工艺都没变化？

定子材料是B35W300和35H300，其他的都没有变化，具体生产过程，因为第一台电机我没有跟。不确定是否差异很大。

Andy19

jiashuai0101 发表于 2020-2-27 16:54
定子材料是B35W300和35H300，其他的都没有变化，具体生产过程，因为第一台电机我没有跟。不确定是否差异 ...

电阻差多少？额定转矩下电流多少？根据你说的匝数有了微调，H300的性能较W300略好一些，如果有实测曲线更好判断

jiashuai0101

Andy19 发表于 2020-3-3 21:41
电阻差多少？额定转矩下电流多少？根据你说的匝数有了微调，H300的性能较W300略好一些，如果有实测曲线更 ...

两个电机图纸一样，匝数也相同，区别应该是生产厂根据工艺对线径和并绕根数的调整。这个不会影响绕组电感吧？还有您说的35H300和B35A300，它俩的区别应该不会造成电机效率等性能相差这么大吧。我倒是更倾向于传感器霍尔位置不对，因为我不做控制，但是看了谭建成的书上专门写霍尔位置的选择，上面写霍尔位置对电机效率还是有影响的。

jiashuai0101

Andy19 发表于 2020-3-3 21:41
电阻差多少？额定转矩下电流多少？根据你说的匝数有了微调，H300的性能较W300略好一些，如果有实测曲线更 ...

因为并绕根数以及漆包线线径的影响，两台电机相电阻相差0.2Ω。相电流有效值是10A，是不是可以理解为两台电机的铜耗之差是0.2*3*100=60W呢？
另外，电阻相差0.2Ω，除了铜耗不相同，其他损耗会相差很大吗？

Andy19

如果是霍尔，测试下相位关系就可以知道，

zengxiaodong

zengxiaodong 发表于 2014-12-21 10:46
给你一个6槽7极最简电机的实例，原电机在200%额定电流时转矩只有2600牛米（额定1900牛米），几经改进达 ...

下面给出一个动画，形象地说明电机的转矩饱和现象，它是如何发生的？

这个动画是假设电机转子保持不动，逐步增加线圈中的电流（假设仅有交轴电流），我们观察槽内导体切割磁力线的情况，如果某槽内导体迅速切割磁力线，那么该槽内的电流就能有效地产生转矩，反之，则是转矩饱和了！










补充内容 (2020-6-27 16:50):
理论基础参见神贴的291楼
https://bbs.simol.cn/thread-193967-1-1.html

zengxiaodong

楼上的理论基础，请参看本坛下面神贴的291楼

https://bbs.simol.cn/thread-193967-15-1.html

zengxiaodong

内嵌式容易产生转矩饱和，相对而言，表面式永磁的抗饱和能力要强得多！

zengxiaodong

我认为3槽4极的电机，其抗转矩饱和的能力最大，这是因为齿槽空间比较充裕的缘故！

zengxiaodong

饱和也会导致电感显著减小，因为从本质上来说，电感就是当线圈中的电流变化时，槽内导体切割磁力线产生电势的效应！如果切割磁力线迅速，就是电感大；如果切割磁力线缓慢，则是电感小。

下面是某实际电机A相微分自感，在3种纯交轴电流下的微分电感随转子位置360度电角度变化的曲线。

zengxiaodong

在转子固定不动时，交轴电流从0逐步增加到300%额定电流，A相微分自感以及转矩随电流变化的曲线。

zengxiaodong

互感随交轴电流变化的情况

zengxiaodong

本实例是进入了比较深度的饱和状态，这要从转矩曲线来进行判断。额定转矩是2000牛米，而2倍额定电流时，转矩仅有3190牛米，即使3倍额定电流时，输出转矩仍不到4000牛米。

zengxiaodong

上几楼两个图的电感都不是单调变化的，这是设么原因呢？

其实这是由硅钢片的磁化特性导致的，一般来说我们对硅钢片的磁化曲线比较熟悉，但是对于硅钢片的磁导率曲线往往比较陌生，而恰恰是磁导率决定了电感！
如下图，硅钢片的磁导率曲线是先增后减，也就是说最大磁导率并不是在无励磁状态时，而是在某个轻微磁化状态时，此最大磁导率状态就是对应最大电感的状态。

zengxiaodong

今天公众号发了本帖的下集，由于我工作的失误，导致16极气隙磁密动画出现问题，动态波形居然有严重突跳了，这是缺失了很多帧数的缘故。但是本帖的动画没有问题，8极气隙磁密动画有完整的360帧，16极气隙磁密动画有完整的375帧，可惜微信对动画帧数的限制是300帧以内。