电机磁饱和问题

xiaomutongzhang

张老五 发表于 2014-12-16 21:45
你若是欠我人情，莫非还要天天缠着我回答问题？
还好我也没欠你人情，所以你的问题，我想回答就回答，不 ...

呵呵——
1.你好自恋哟，我几时要缠着你问问题了？不就多工作几年，多点经验嘛——牛气啥子！
2.这样的回答“我想回答就回答，不想回答，你也管不着”，我举双手+双脚赞同——这才真心话！但记着，以后公交车上没人给你让坐时，不要感叹世风日下哟！

Stop，cease fire.....

说明：并不是我不知道什么XXx饱和，我只说叫老五哥反对的同时也帮这个贴主正解一下，也给大伙纠结错误认识，有很多东西从书本中是得不到的，毕竟书的东西，源于实践，也只是实践总结的一部分，而实践是不断发展，知识是在不断增长的，书本也总是一版再版。同时，有很多东西，只有工作实践中才会有真正深刻的体会和正确的认识。那知他就反应如此强烈，好像要花好多时间，亏了好多钱的似的！还花时间这样子杠着.....难道，最近多唱了二两？？？

标准答案

xiaomutongzhang 发表于 2014-12-17 19:35
呵呵——
1.你好自恋哟，我几时缠着着你问题了，不就多工作几年，多点经验嘛——牛气啥子！
2.这样的 ...

哟，美女还生气呢？我就知道这个问题对你来说小菜一碟，就是要气你五叔！不过千万别气着自己，女孩子老生气会变难看的，我不是骂他了吗？一会儿我们开会再骂他！消消气{:soso_e163:}

zengxiaodong

其实电机的磁饱和问题并非像想象的那么简单，看看书就能弄明白的。这个帖子刚出来时我本想回答一下，结果弄成这个样子。

书上的内容，论述较多的是铁磁材料的特性，也就是众所周知的磁化曲线，当然经典的还有直流电机中电枢反应，一半增磁一半去磁，由于饱和增增不上去而退退得下去，从而导致综合的退磁效应......

上面就是书上的内容，这些内容不足以解释楼主的问题，事实上对于多数的电机而言（不仅仅限于直流电机），如果按照单个槽建立多相电机的模型，在空载状态下与负载状态下，齿部和轭部磁密变化不会很大，因为也是一个齿尖增磁，一个齿尖去磁，这样的话，电机的转矩应该与电流几乎成正比才是，并不会出现严重的转矩饱和效应。

zengxiaodong

当出现了楼主所述的问题时，可以很明确地说，电机的磁路设计有不当，那么，怎样改进呢？首先想到的是增加齿部或者轭部的面积，而这却几乎多数情况下是错误的做法，哪怕是负载场计算得出齿部饱和数据也是如此！

事实上，首选的改进方法应是增加槽口的尺寸。

我今年给德国人改进了一款电机，是原装进口的设计，没想到设计之差超乎想象，铁心各部分中，该大的尺寸不大，该小的尺寸不小，齿部磁密偏低而轭部磁密又偏高，居然提出要求减少有效材料20%，说白了就是铁心长度缩短20%！我一看图纸，就想提出增加槽口宽度，无奈人家说不想重新开冲片模具，怎么办? 逼上梁山只好增加极数，同时增加气隙磁密，最后总算勉强完成任务。

标准答案

zengxiaodong 发表于 2014-12-17 20:50
当出现了楼主所述的问题时，可以很明确地说，电机的磁路设计有不当，那么，怎样改进呢？首先想到的是增加齿 ...

愿听曾老师详细道来，洗耳恭听！

张老五

xiaomutongzhang 发表于 2014-12-17 19:35
呵呵——
1.你好自恋哟，我几时要缠着你问问题了？不就多工作几年，多点经验嘛——牛气啥子！
2.这样 ...

你还真是自恋得可以
BTW
我坐公交倒是经常给别人让座，我还没老到需要别人让座的年龄
不过就算哪天我头发白了年龄大了，也不会像某些“老人”那样，故意站在别人面前逼人让座。
我一向认为，让座是一种恩惠，被让座的需要感恩。不让是别人的权利，任何人都没资格指责。

看了你连续发的帖子，突然发现你虽然年龄不大，思想倒是跟某些身强力壮的”老人“相当的类似，莫非那些个对不让座的年轻人大打出手的老人，就是你的偶像？

张老五

标准答案 发表于 2014-12-16 22:17
老五你都多大岁数了还跟一个孩子唧唧歪歪，更何况还是一个美女！这个确实需要批判！就是你不对不对 ...

老李你啥意思？
典型的为老不尊，再这样下去，要带坏小孩子的

张老五

zengxiaodong 发表于 2014-12-17 20:50
当出现了楼主所述的问题时，可以很明确地说，电机的磁路设计有不当，那么，怎样改进呢？首先想到的是增加齿 ...

请教一下曾老师，这个电机是啥负荷，改完极数以后，是继续改控制系统呢，还是直接改负荷？

欧阳庆

老五，为何要逼着问啥负荷，可能是牛负荷呗，可大可小。

张老五

欧阳庆 发表于 2014-12-18 09:13
老五，为何要逼着问啥负荷，可能是牛负荷呗，可大可小。

不过是好奇心发作，对于这么高大上的成果，自然要问个究竟了

xiaomutongzhang

张老五 发表于 2014-12-18 08:41
你还真是自恋得可以
BTW
我坐公交倒是经常给别人让座，我还没老到需要别人让座的年龄

五叔，那是”学识渊博，海纳百川，品行端正，德高望重，心胸宽广，乐善好施，助人为乐，提携幼辈，关爱苍生；又高大威武，英俊潇洒，真是‘人见人爱，花见花开’“！
对于五叔的滴水之恩，我们已是感动得泪流满面，我们当涌泉相报，发扬光大。
五叔辛苦了，小妹代小伙伴们，敬五叔{:soso_e160:} {:soso_e160:} 。

欧阳庆

老五，你看看你看看，小辈小妹是那样的尊敬你，不要再吹胡子瞪眼睛了。

zengxiaodong

标准答案 发表于 2014-12-17 21:45
愿听曾老师详细道来，洗耳恭听！

实际上，很多电机设计的时候，是先计算空载磁场，在这个工况下评价磁密波形，铁心饱和程度等等，一般这时不会把各部分的磁密取得太高，例如齿部磁密1.6T左右，轭部磁密1.0T左右（与极数关系比较大）。
那么在负载以后，一般并不希望电枢反应太强烈，也就是负载磁场也不应有太大的变化，此时，转矩的饱和现象也就不明显。
如果磁路设计不良，即使A取得不高，电机也会出现严重的转矩饱和现象，就是俗称的过载能力很差，例如电流增加到2倍，转矩却只有1.4倍，这样就会出现加速无力或者爬坡爬不上去的情况，显然这是不理想的结果 ，本帖楼主估计就是这样的问题。
典型的设计问题有：电机气隙太小（电励磁），或者定子槽口太小，这两个都很容易导致转矩的饱和效应，下面是某电机的转矩计算结果（额定转矩1900牛米）：




第一列是额定电流的倍数，从5%~200%，以后各列就是不同超前控制角下的转矩，0~17度。

zengxiaodong

拿第二列的转矩来看，一开始线性度是很好的，电流到几倍转矩就到几倍，但是后面就不成比例了，例如100%电流时转矩1899牛米，但是200%电流时转矩为3217牛米，也就是电流增加一倍，转矩仅为1.694倍！
这是反复改进后的结果，原设计方案在200%电流时，转矩竟然仅为2600牛米！


为了减少转矩的饱和效应，可以采取超前角控制技术，下图是拟合出来的最佳超前角。




也就是在200%电流时，最佳超前角为14度。弱磁不一定会减小转矩

张老五

zengxiaodong 发表于 2014-12-18 21:16
实际上，很多电机设计的时候，是先计算空载磁场，在这个工况下评价磁密波形，铁心饱和程度等等，一般这 ...

还是没明白那个改极数是怎么回事，请曾老师给扫扫盲

zengxiaodong

shsjhs2013 发表于 2014-7-5 20:28
碰到问题的是直流无刷电机。
电机定子激励电流增加到一定程度后再增加，其相应的输出扭矩增加不显著或增加 ...

建议楼主先试一下超前角控制技术，也就是霍尔位置前移一个角度，例如15度电角度，在同样的电流下（饱和时）转矩大概能增加5%~10%，如果可能的话建议改进冲片的设计，则过载能力会大幅度提高！


又忘记了，如果上述方案实施起来有难度，在线圈等都不改变的情况下，可以增加极数来显著改善过载能力，例如原电机是9槽8极，则可以改成9槽10极，这个效果一般般，因为极数增加并不多。假如原电机是36槽24极，改成36槽48极，则效果就实在是太大了，因为极数增加了1倍！

张老五

zengxiaodong 发表于 2014-12-19 18:42
建议楼主先试一下超前角控制技术，也就是霍尔位置前移一个角度，例如15度电角度，在同样的电流下（饱和时 ...

第三次向曾老师请教那个改极数以及以后的问题

标准答案

xiaomutongzhang 发表于 2014-12-18 13:18
五叔，那是”学识渊博，海纳百川，品行端正，德高望重，心胸宽广，乐善好施，助人为乐，提携幼辈，关爱 ...

这辈分整得似乎有点乱！一方面叫五叔，又说小妹怎么着怎么着的，到底是个神马辈分关系？？？

zengxiaodong

zengxiaodong 发表于 2014-12-18 21:55
拿第二列的转矩来看，一开始线性度是很好的，电流到几倍转矩就到几倍，但是后面就不成比例了，例如100%电流 ...

在200%电流下，用不同的弱磁电流，在电机转动的情况下，计算转矩波动情况如下：



补充内容 (2014-12-20 18:51):
各条曲线都没有交叉，也就是说与转子位置无关，在任意位置都可以按照不同超前角进行转矩计算。

张老五

标准答案 发表于 2014-12-19 20:18
这辈分整得似乎有点乱！一方面叫五叔，又说小妹怎么着怎么着的，到底是个神马辈分关系？？？

这个
既然男女都搞不清楚，那辈分搞错了也就很正常了