电机电磁转矩产生原理的一点疑惑！

zengxiaodong · 发表于 2020-3-24 10:02

十二飞帝发表于 2020-3-24 08:43
曾老师，在仿真中即使只有一根单体，在结果中也可以查看磁链甚至电感，该如何理解单根导体的磁链呢？

一切的根源在于“切割磁力线”，请从头阅读本帖227楼关于无限长直导线的相关理论，结合阅读《电磁场》教科书。

切割磁力线进行线积分，就可以计算单根导线的感应电势、电感、能量等等，这是本源，但是这个线积分的计算多数时候并不方便，因此往往根据斯托克斯定理转化为面积分来进行计算，此时就要引入磁链的概念了。应该谨记，面积分计算只是一种简便计算方法而已，它不是本源！

十二飞帝 · 发表于 2020-3-24 11:46

十二飞帝发表于 2019-11-21 22:10
交换能量没有错，槽内范围的气泡交换的仅仅是电能和磁能，也就是漏电感储存和交变的能量，是电感的原理。
...

电机在机械能和电能的转化过程中都是要先转换成磁能的！

十二飞帝 · 发表于 2020-3-24 13:23

十二飞帝发表于 2019-11-13 11:59
补充楼上的，总之一句话，是磁场的变化产生了电势，而不是磁场产生电势！所以电势的大小看磁场变化量而不是 ...

时变的磁场产生时变的电场！以上是书上的理论！
一根导体在恒磁场中运动，导体周围的磁场大小和方向都没有变化，但是却产生了电势。这和上面的理论是不是矛盾啊？？

zengxiaodong · 发表于 2020-3-26 13:33

时变的磁场产生时变的电场！以上是书上的理论！

问题是什么是“磁场”？磁场究竟是磁密B，还是磁场强度H，还是矢量磁位A呢？
如果说磁密B没有变化，但我却有充分的理由可以认为矢量磁位A变化了！也就是“切割磁力线”了

heartrex · 发表于 2020-4-4 19:41

很久以前就有人讨论过这个问题了

haiyucocolee · 发表于 2020-5-12 11:33

我也有这个问题，今天竟然无意间找到这贴，嘻嘻

haiyucocolee · 发表于 2020-5-12 16:05

Green2049 发表于 2019-10-23 17:31
磁路的路径就是磁力线，磁力线主要经过定子齿，没经过槽内导体；这是事实！
当转子旋转时，磁力线会从一个 ...

那这个跳跃过程就是切割了是不是？那V和B应该如何定义啊

zengxiaodong · 发表于 2020-6-26 16:27

zengxiaodong 发表于 2019-11-24 22:12
我在43楼已经从宏观上论证了BIL的正确性，我想了一下，即使从微观上也是可以证明的，用的是虚位移原理 ...

这个虚位移原理真的很奇妙，还可以用来解释电机产生转矩饱和的现象！

假设转子位置保持不变，逐步增加线圈的电流，我们可以根据槽内磁力线变化的情况观察出电机转矩的变化情况（转矩随电流的变化率)！如果磁力线变化很少，那就是表示转矩变化不大，也就是增加电流而转矩并不增加，也就是转矩饱和了！

zengxiaodong · 发表于 2020-6-26 17:06

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-6-26 20:05 编辑

中间那个槽显然是最重要的，因为槽内电流分别是左右两个槽的2倍，当电流较小时，中间槽内导体迅速切割磁力线，可见此时电流产生转矩比较有效；而当电流增加到一定程度时，中间槽内磁力线居然不再变化了，主要靠左边的槽内导体切割磁力线来产生转矩，此时就是发生了明显的饱和现象了，也就是电流产生转矩的效果不良！

zengxiaodong · 发表于 2020-7-4 17:20

上两楼的动画，最直观的结果就是线圈电感的减小，也就是在饱和状态下线圈电感大幅度减小了。

zengxiaodong · 发表于 2020-7-9 13:15

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-9 14:54 编辑

9槽10极单元电机负载场，转子径向力波动画

9槽10极转子径向力波动画.gif

补充内容 (2020-7-11 16:03):
修正动画参见（应该存在负值）
https://bbs.simol.cn/thread-136842-6-1.html

zengxiaodong · 发表于 2020-7-11 10:24

3槽4极单元电机额定负载场，径向应力波、切向引力波动画

zengxiaodong · 发表于 2020-7-23 11:43

接下来，我们以额定负载运行工况，从单个铁心齿的观点来分析电机的切向应力分布，并对切向应力进行积分得到单个齿所受的切向力。

讨论的空间范围是从左槽口中心，沿气隙圆周至右槽口的中心，这个空间范围作为单个齿的分析对象。为了确保绝对的对称性，我们先仅讨论3槽2极、3槽4极的情形。
单齿切向力及其积分动画.gif

紫色线为积分线，蓝线为切向应力。

zengxiaodong · 发表于 2020-7-23 11:54

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-23 11:55 编辑

从切向应力分布曲线可以总结如下5个特征：

1、切向应力主要分布在槽口，以及齿尖饱和区域；

2、铁心表面大部分时间切向应力几乎可以忽略；

3、单个齿两侧槽口的切向应力相反；

4、负载时单个齿切向应力不平衡，这是转矩产生的根源；

5、单个齿切向力的波动频率是2倍电源频率，因为每经过一个磁极，切向力就完整变化一个周期。

zengxiaodong · 发表于 2020-7-23 11:59

上述5个特征的某几个，从对坡印廷矢量的分析中就可以得出，也就是殊途同归。

尤其是槽口坡印廷矢量动画，以及铁心坡印廷矢量动画，深刻揭示了电机能量流动的细节，从中也可以得出电机转矩产生的具体部位————槽口！

zengxiaodong · 发表于 2020-7-29 09:21

本帖接下来还想探讨一个极其重要的议题，那就是电机的转矩脉动问题。众所周知，一般电机的转矩脉动频率为6f，我们要讨论的问题就是为什么是这个脉动频率？

zengxiaodong · 发表于 2020-7-29 09:26

在这本经典著作中（全书可以到这个帖子下载，https://bbs.simol.cn/thread-87117-1-1.html ），有数学上纯理论的推导，计算得到脉动频率为6f这个结论，可惜其推理过程是错误的！

无标题.png

转矩脉动推导过程摘录

纹波转矩和齿槽转矩.pdf (638.29 KB, 下载次数: 21)

zengxiaodong · 发表于 2020-7-29 09:41

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-29 09:42 编辑

在本坛另一神贴《气隙磁场波形的优化》中，https://bbs.simol.cn/thread-159982-1-1.html

从该神贴的60楼开始，讨论了转矩脉动的问题，尤其是转矩脉动与相带数之间的关系，并且提供了一系列的计算实例。

不过，仅此而已，虽然已经足以证明郭书中推导计算的错误，可那个时候还不具备彻底解决转矩脉动问题的条件。

张老五 · 发表于 2020-7-29 11:05

这个问题没必要讨论下去，实在是东拉西扯，不知所云
还不如讨论一下这个帖子
https://bbs.simol.cn/forum.php?m ... 9&fromuid=31882
毕竟，轴承影响气隙，气隙影响磁场，磁场影响转矩

先把根本问题讨论清楚了，一切才有意义

zengxiaodong · 发表于 2020-10-3 08:02

今天刚看到扁线电机的报告，其中关于扁线涡流损耗的说法值得商榷。如果作者仔细看过本帖而且完全看懂了，就会有比下面截屏更完善的说法。

扁线涡流损耗.png

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