永磁无刷电机的气隙怎样取值？永磁无刷怎样做到效率最高？

accnet

其实排斥功的问题基本上属于瞬态过程，在此将它的影响放大了，严格来说其与吸引功的比重并不是50%。可以说至少95%以上的过程是做吸引功的。毕竟永磁无刷效率高于感应电机是实际存在的，国外有些数据（如本人13楼述及）不高于90%，而国内声称高于90%，也许是测试方法的差异所致。
但本人讨论气隙的选择还是有益的。毕竟目前书中对电机做功的过程描述过于笼统，实际计算也是计算公式向测试数据靠。
本人将结束关于吸引功和排斥功的讨论。在此基础上，气隙的讨论如果没有定论，欢迎大家继续讨论。本人仍持原有观点：永磁无刷并不是采用的永磁体强度越强越好。这也就是说，永磁体的强弱，并不与省电和效率有关，否则电机效率和功率体积比一定与永磁体强度成正比了。
本人关于男铁硼永磁体的应用问题也将继续考验大家的经验。如果男铁硼达到10T或更大值，永磁体的磁场是否将淹没所有定子绕组的磁场，导致电机不转？

zhaobo_ren

我没有想好怎么说，瞎说吧。
1.电机设计在满足基本力能指标后，需要考虑的是效率、体积、重量和工艺吧，当然还有其他一些因素。
2.效率而言，永磁电机要高于感应电机，这个是相对肯定的，愿意是永磁电机不需要转子励磁也就少了转子铜耗，所以效率稍高。但究竟怎么设计才能最高，按照基本电机学来讲，就是铁耗=铜耗时候最高。但实际情况中也有很多单一损耗偏大的。此时或许效率并非是苛刻要求的。
3.体积和重量，有时候这两个数据是一个问题，因为钕铁硼的磁能积更大，所以单位体积内的钕铁硼含有的能量更大，在满足一定能量传输时，这个材料的体积较小。所以，以前做的同功率铁氧体电机体积会稍大点。如果真有楼主所说的10T的材料，我想电机体积会进一步缩小。
5.至于你说的牵引和排斥功，我没有想好，要是你能给个公式就好办了。
6.气隙取多大，才能满足设计原理，我觉得应该是强磁极气隙大，这个应该是对的。

zhaobo_ren

效率的最大追求应该有个前提，如果什么都不考虑的话，高效是没有意义的。例如：设计一个1立方米的电机，要求功率100W，这个电机绝对会高效，可又有谁去这么干呢？

accnet

我也是没有想好就说了，以至于要停掉排斥功和吸引功的讨论，以及经常要修改发言。至于公式，我没有。
至于是否想好了再说，我觉得没关系。讨论吗，等你想好了再说，那还叫讨论吗？基本上就是宣布结论了。如果我想好了再说，可能就不会有如此另类的发言了。
我希望能够从另类出发，最后回到理论上。这样我们的认识就得到升华了。另外我就是想向大家提个醒，别总是用书里的思路想问题。大千世界摆在我们面前，你想怎样解释都行，并不是只有大人物才配得上解释，而我等只有跟在屁股后面跑。
说到高效电机，并不是学得公式就可以做到。我虽然停掉了吸引功和排斥功的讨论，但并不意味着我的思路和考虑问题的方法有误。业内如果有人可以在这个问题上坚持吹毛求疵，一定可以成为效率在94%上在提高1%的专家。这当然不是在牺牲功率体积比的基础上谈论的事。

hityu001

我认为LZ还是应该多看看书，赞同斑竹在14楼的发言。

hityu001

"我也是没有想好就说了，以至于要停掉排斥功和吸引功的讨论，以及经常要修改发言。至于公式，我没有。
至于是否想好了再说，我觉得没关系。讨论吗，等你想好了再说，那还叫讨论吗？基本上就是宣布结论了。如果我想好了再说，可能就不会有如此另类的发言了。"
要是抱着这个太多讨论，相信不会有人再和你讨论下去。

accnet

我相信来这里看帖和讨论的人一定都饱读诗书了。如果我也能像你们一样读那么多的书，我在这里也就是一个沉默。因为书上没有提到这类问题。很简单的问题，每个电机设计都要遇到的问题，书上都不说，你还迷信理论书吗？
这个问题就是，气隙该怎么选择？
这个问题说是每个设计都要遇到的问题，不过分吧。26楼的你能说得清楚吗？你让我多读一些书，你能告诉我读哪本书吗？那本书你读过吗？选气隙你会怎么选？我不管你看了哪本书，你只要把你知道的说出来就好了，就是帮助我了。
我认为版主应该把14楼的公式出处说一下。就算我没有看那么多的书吧。因为我怀疑这个公式的正确性。因为我们都认为永磁体内部的磁感应强度是一样的，而这个公式则认为在LM范围内，磁感应强度是变化的。
另外，在整个δ的定义域内，其计算得到的φδ与实际情况有多大的吻合度？这个公式是不是就是用来说明气隙变化对磁场变化影响不大的。既然如此，那么气隙的取值问题就不是问题了，因为你取值只要不过分，φδ都是一样的。
版主不会认为我是在这里捣乱的吧？这里也不是在比拼谁的书看得多的吧？如果谁知道得多，交流出来让别人开窍，别人就会尊你为大哥。不知道可以不说，但不要鼓动别人不参与讨论。这就是我对26楼的看法。
人就是那么脆弱，一旦离开了书，就不知道该说什么好了。

accnet

实际上排斥功和吸引功的问题我停掉了并非这个问题不重要，而是这个问题太专家了。明白地说，如果能够解决好排斥功的问题，则电机的效率还会提高。这都是非常细节的东西，国内可能很少有人注意。我相信类似的问题，小日本一定会对此锲而不舍的，这也就是国内电机与小日本电机在技术上的区别吧。
我前一阵子看了小日本的一个电机专利，那个说明书里面有很多我没有见过的公式，以及一些我没听过的结论。
不管它是否对，以及是否换个面孔就是我们所熟悉的公式形式了，但最起码人家这么做了，而我们在谈问题的时候，还是抬出公式来说话，而不是分析。
对于技术问题，我的态度是先严谨地描述问题，然后再分析问题，找到问题的根本也就基本上是找到方法了。如果能把解决问题的方法以解析式的形式表达出来，那是NB干的事，也就是爬伟人肩膀的事了。我确实还没那个本事！但我不隐瞒我的愚钝，我要解决问题的方法。所以我到这里来了。

qiuzhizhe

楼主所分析的“排斥功和吸引功”是一般的物理现象吧！？但事非如此，比如说，一台不带负载的永磁直流电机，当电压调低时，绕组所产生的磁场强度就显比永磁体的低，那么，电机是否就不转了呢？如果真是这样的话，通过低电压、电阻来起动的直流电机就用不上了。
一般而言，电机旋转只要满足：
   1。定子上的磁场是旋转的；
   2。定子的磁力线与转子的磁力线是非对称的；
   3。转子与轴之间有一定的灵活度。
至于电机要怎样设计，效率才是最高，应从多方面考虑。

PLMOTOR

28# accnet


     兄弟，这个论坛里，大家都是因为需要学习聚在一起的，遇到问题了都是大家一起讨论，没有谁会嘲笑谁，你勤于思考是对的，可有句不中听的话，从你在这个问题中的表现来说，你比较排斥别人的东西。这样往往很容易往死胡同里钻！
     现在我基本上明白你所说的吸功和斥功无非就是说绕组通电后形成磁场，然后根据你同性相斥，异性相吸的原理来推动电机。想法是对的，可这个斥和吸根本就没有一个量化的东西，又如何分析电机的性能呢？
     比如气隙问题，气隙大小的选择并不是说需要书本或者公式告诉你怎么选（如果你是认为这些要书本告诉你，那么真正读死书的人可不是别人哦！），而是需要你去理解它，然后加上你的实践经验去确定！
    还有我在14楼所提的公式再解释一下，前面一段就是欧姆定律，这个你说过，明白了！后面的那一段是推导出来的，推导过程我也说一下：气隙磁导计算公式为下面第一个公式 ,这个你不反对吧？永磁体磁导为：下面第二个公式 ，这个你也可以接受吧？还有一个是磁势Fm=HC*Lm,将这些公式都代入欧姆定律，然后假设电机每极的气隙面积Sδ与永磁体中性面积Sm相等（实际也差不多），由于μr约等于1（也就是说永磁体的磁导比较接近空气磁导），所以就可以得到下面第三个公式。以后的分析上面就有了。
    以上就是推导的整个过程，其实也就是为了说明这么一个道理：永磁电机的气隙长短并不象其他电机对性能的影响那么大。
     呵呵，自以为很苦口婆心了，希望楼主可以认真阅读并理解。

上面的公式好象看不到，补一下在下面

accnet

感谢版主，但还是有问题不明。以下怎么解释：
“这个公式是不是就是用来说明气隙变化对磁场变化影响不大的。既然如此，那么气隙的取值问题就不是问题了，因为你取值只要不过分，φδ都是一样的。”
既然气隙取值为δ或δ/2，φδ变化都不大（意思是没有什么实际影响），那么气隙取值就不是问题了

PLMOTOR

31# accnet

这个问题有个前提,那就是δ远小于Lm的情况下
满足这个条件,我想是成立的

accnet

29# qiuzhizhe

你误会我的意思了。我是说要想电机高效必须要考虑排斥功的问题。
电机在启动时或低压时，效率并不高，我是这样认为。我已经说过，排斥功并不等于会使电机倒转。
另外，我说的只是永磁无刷，至于永磁有刷，不再此例。
还有，你把你说的直流电机气隙减小到0.1mm，再试试它还转吗？当然你最好用表磁高的钕铁硼。
我在此说的高效，当然是已经结合了当前大家已经考虑的高效措施。由于怎样选择气隙以及怎样动态控制气隙磁密，这个问题一直没人提到，书上也没有。我认为要想在高效上在上一台阶，必须要考虑这个问题。

zhaobo_ren

我对楼主说的吸引功和排斥功还是没有理解好，所以也就不好讨论。为了继续可以讨论下去，我有个想法，不知道楼主是否能接收？？
楼主给出吸引功的发生条件，即电机什么情况下发生吸引功，应该是有吸引力；什么时候有排斥力。先不管结果怎样，我按照楼主给出的条件做个有限元电机模型，咱们看着场图和磁力线走向再继续讨论，不知道楼主是否同意。
此外，我觉得多读书是对的，但书读得多少与本身的创造力无关。很欣赏楼主的精神，书是死的，电机是转的！所以我才决定抽时间继续讨论下去，我对楼主说的这两个功没有理解好，在理解完的基础上咱们再继续讨论效率问题

accnet

34# zhaobo_ren
“我理解的楼主所说的吸引功和排斥功是在说电机空载时的定位力矩所做的功”
其实你在前面说的这句话是沾边，只是它不是空载下的做功，而是重载下的做功更确切。也许我们理解的是一个东西，但个人立场和经验不同，说出来的东西形式不同。如果用定位力矩的术语来谈此事，那就是说，定位力矩是电机空载，乃至断电下的力矩。这个力矩可以互相抵消，从一个定位点到另一个定位点，做功总和是大致为0这大家都知道。但还是要绕组先做功，然后再由定位力矩做功。但是当电机气隙磁密很大时，绕组做功不能抵消定位力矩时，电机就不转了，因此就没有从一个定位点到另一个定位点的运动，后面的定位力矩做功也就不会发生了。
我们现在气隙取值都较大，但取得太小，电机会有问题。这个问题就是上面说的。
要克服这个问题，绕组做功的驱动力矩必须大于定位力矩。这也是大家气隙取值的依据，使气隙磁密低到绕组启动可以克服的程度。如果绕组不能产生与气隙磁密相当的磁密所需磁势，电机虽然也可以转，但效率肯定会低。同样，气隙磁密在重载下如果使气隙中的磁性分界线进入永磁体，永磁体将退磁。
如果你要用软件分析，或许可以，但软件是人编的，人没有这样的认识是不会编出这样的软件的。如果大家都只是笼统地去看待气隙磁密取值问题，都是凭经验去取值，软件也只是验证你的取值，但不会把磁性分界线这样的东西也模拟出来吧。
我再本坛其他栏目看到有人求助要加强定位力矩的帖子，其实措施就是把气隙做的小一些，永磁体强一些，但绕组磁势就要强一些了。这样的电机体积估计要有1立方米。
我也赞赏队长的执着精神，希望你能够解决此类问题。我是个学力学专业的，电机我不行，要靠你了。

accnet

32# PLMOTOR
我看到你在其他帖子里谈到你奇怪于永磁体表磁小于气隙磁密的帖子。因此我认为你的想象可能不准。公式这么推似乎没问题，但与实际不符就当一票否决。

因此别太在意公式推导，公式推导只是我们对经验的总结，而不是解决实际问题的法宝。

zhaobo_ren

35# accnet
"电机气隙磁密很大时，绕组做功不能抵消定位力矩时，电机就不转了，因此就没有从一个定位点到另一个定位点的运动，后面的定位力矩做功也就不会发生了"这个定位力矩的确是和气隙磁密成比例关系，磁密大定位力相对要大。但是现在的技术可以让这个定位力所占额定转矩的比例很小，即力矩波动的峰峰值很小。

gajiter

胡说八道，效率是可以算出来的，计算的结果是可变损耗等于不变损耗，效率最高。电机学上都有，永磁磁场与电枢磁场是要成角度的90度时效率最高，回去好好看看书吧，唐任远《现代永磁电机理论与设计》
叶金虎《无刷直流电机》

accnet

38# gajiter
书上说的精确度如何呢？能保证你的设计一次成功吗？
我是说，电机这个东西，书上说的只是把你引进门，而不是让你成为大师

llp008008

連續留意此貼多天了﹐真是執著呀﹗
我看大家爭執的地方沒有交點﹐說來說去都不明白具體是說啥﹖
做電機這行這么多年﹐我認為高人在細節比別人更具慧心。
大師并一日練成的﹐能對前人的東西信手拈來也是大師﹐能讓人信服也在于他的深入淺出。