近距离体会永磁电机灵活的磁路拓扑

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一条支路的情况 另本次仿真采用商业正版软件演示。

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一条支路 单层绕组 （字数有限制）

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标准答案 发表于 2023-9-12 08:36
这难道是六槽六极电机？

这个应该就是6槽 姑且把有导体的豁口称作槽，六个豁口和九个豁口的在同等电流激励下，输出转矩平均值基本一致，波动九个豁口的较小

标准答案

373231995 发表于 2023-09-12 16:29
这个应该就是6槽 姑且把有导体的豁口称作槽，六个豁口和九个豁口的在同等电流激励下，输出转矩平均值基本一致，波动九个豁口的较小

                               
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jabin

欧阳庆 发表于 2023-09-11 11:30
老标不应该有这样的问题存在。这是一个汽车或其它产品上用的水阀无刷直流电机。那些开槽并不是什么辅助槽，而是构成3相9槽10极的电机结构用的。

只有3个槽绕线的话，其它六个槽不饶的话还能转的吗

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欧阳庆

jabin 发表于 2023-9-13 04:02
只有3个槽绕线的话，其它六个槽不饶的话还能转的吗

这个不用担心，只要能构成旋转的磁场并符合电磁转矩产生的条件，这个电机旋转肯定没问题。性能怎样，是另外一件事情，不在讨论的范围内。其实这样的电机不讲究多好多能的性能怎样，能满足需要就很好了。属于低值，结构简单的电机

标准答案

jabin 发表于 2023-09-13 04:02
只有3个槽绕线的话，其它六个槽不饶的话还能转的吗

没明白你说的只有三个槽绕线怎么绕，绕成双层绕组吗？跨距多少？

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hahafu

这个问题在西莫论坛群里也有激烈的讨论
现把相关讨论转过来

龙行天下：一个线圈有两个边，三个线圈六个边，单层绕组每个边占一个槽，一共六个槽，那三个线圈之间的辅助槽不算，那应该是优化齿槽转矩用的。这个电机一定是由于安装空间受限而设计成这个形状。可能是安装空间就只有这么一个三角梅花♣️的地方，如果和正常电机那样设计成圆环定子就会与♣️的凹槽处干涉，如果只利用内接圆转矩和温升又有问题，只能充分利用♣️的凸出位置达到要求。在这种情况下连续运行的电机也得这么设计。当然这种电机如果不采取一些措施，NVH和齿槽转矩可能有问题，所以才优化出那几个辅助槽。
那些槽也不应该叫虚槽，这就是一个12槽的单层绕组，同样那个♣️电机也不是虚槽，它就是一个六槽单层绕组，只不过定子外圆不是圆的了。虚槽一般是指一个实槽当多个槽用。

王：


龙行天下：这个电机的确是六个齿，六个槽，但不是你画的红色的那六个齿，你画的那个应该是两个红道道算一个齿，一共三个齿，再加上线圈套住的也是三个齿，这样构成的六个齿。看看这个电机定子的演变过程


王：转矩电流都不对，可能是参数设置问题，难道不是每个齿都有吗？就有一部分电流产生的磁场一直是三个齿一起分摊


龙行天下：没错，奏四这么个东东

狂奔的蜗牛：这是个9槽10极，按9槽10极可以算。我是按开槽两边定子在运行过程中所充当的磁极分的，开槽两侧磁极一样是6槽，开机两侧磁极不一样是9槽，也不知道这样理解对不对


王：从您的仿真看，定子小缺口两侧的磁极是相反的，单层绕组可以把中间这个齿的磁极分为两个吗？

hahafu：这个是定子做了9个槽口跟10极搭配减小齿槽转矩。但按照绕组分，就是6槽10极单层绕组。平时的6槽（或者6齿是均匀分布的），你这个6个齿分布的不均匀，但没关系，你的绕线的3个齿是均分的。
只看槽口，能数出9个槽口
这9个槽口和转子10极，形成9槽10极，齿槽转矩会比较小，因为最小公倍数大
平时我们说几槽几齿，主要是放绕组以及给主磁路提供路径，就是得过绕组，让绕组感应反电势，反电势才能产生转矩，从这方面看，他就是6槽单层绕组了，配10极转子
9个口，为了齿槽，齿槽转矩与绕组无关不放绕组也有齿槽，所以看这个就行

陈天增l：这个有点像游标电机的分裂齿。


hahafu：那些小齿可能也产生力矩磁阻转矩，但那些小齿与转子到底有没有作用不好说，我不确定，需要仿真一下，毕竟普通的10极9槽电机去掉绕组，那可真真是纯纯的齿槽力。
我没分析出来，按照普通电机来说，那些不会产生磁阻转矩的，他这个理论上是没有

狂奔的蜗牛：不是正对着的，有作用的，9槽10极电机存在单边磁拉力，速度一高振动噪音很大，这个磁阻可以适当平衡磁拉力，运行跟平稳

龙行天下：这个电机反映的问题远不是想象的那么简单，从绕组理论上讲，这绝对是个六槽十极电机！至于开的那三个辅助槽，主要是优化齿槽转矩和电磁转矩，齿槽转矩属于磁阻转矩性质，但它与我们平时说的“磁阻转矩”还不是一码事，我们平时说的“磁阻转矩”是指因转子的交直轴电感不相等而产生的“电磁转矩”，而齿槽转矩不属于此类。
再说电磁转矩，它包括永磁转矩和磁阻转矩，永磁转矩不讨论，只说磁阻转矩，如果转子是理论上的表贴式，那么根本不可能存在磁阻转矩！至于开那三个辅助槽对恒定电磁转矩(姑且称之为“工作转矩”)产生正向作用还是负作用，亦或是转矩脉动，亦或是根本没有作用，这与平时说的“磁阻转矩”不搭界，这取决于转子磁场谐波次数和定子磁场的谐波次数以及定子电流的谐波次数。

zengxiaodong

首先，向大家推荐一个绕组分析的软件SWAT-EM，最新的版本是0.6.3，这可能是目前最佳的电机绕组分析软件，大大超过了当初“8极9槽”帖子讨论过程中，设想编制的绕组分析软件！

这个软件可到这个帖子下载：https://bbs.simol.cn/thread-212972-2-1.html

zengxiaodong

然后，我们就可以分析这个电机了。

第一点，假设这个电机是6槽10极电机，那么每极每相槽数q=1/5，显然，这是可以构成3相对称绕组的，唯一的美中不足是线圈节距，短距系数偏小而已！

按照这个来分析线圈



可见，磁势谐波中包含了10极的成分，电机当然能够正常工作。

zengxiaodong

6槽10极的基波短距系数仅有0.5，这是什么意思呢？那就意味着线圈的2个边，其实只需要1条边就可以了，白白浪费了50%以上的铜，还大幅度增加了发热量！

zengxiaodong

如何改进6槽10极电机呢？

很简单，那就是要增加基波的短距系数，使之尽可能接近1.0，具体办法那就是削足适履————根据转子极距来调整槽距！

这就构成了大小齿的定子结构，也就是必须放弃齿槽均匀分布的思维定式。

zengxiaodong

只要理解了大小齿结构，问题就迎刃而解了。事实上，很容易实现短距系数为1.0的三相对称绕组，也就是槽距等于极距的整距绕组，这在通常的电机中是不可思议的，也是闻所未闻的！

大小齿结构的6槽10极电机，用有限元来进行分析，可以说非常简单，分析过程以及分析的复杂性与普通电机几乎没有什么区别，这是可以想见的。

但是，如果不想用有限元这么复杂的工具，还是用通常的《电机学》教科书里面的绕组理论来分析，并且也希望分析结果具有很高的准确性，怎么办呢？

zengxiaodong

第二点，6槽10极的大小齿电机，可以用9槽10极电机来进行分析！

假设9槽10极电机，空3槽，也就是有3个槽不用，剩下的6个槽构成单层绕组，用SWAT-EM分析的结果如下：

zengxiaodong

也就是6槽10极大小齿结构，如果调整到与9槽10极通常结构的话，其绕组系数大幅度提高到接近于1.0了

zengxiaodong

比较6槽10极通常结构、9槽10极空3槽结构

可以很明显发现，磁势谐波的组成成分权重不同了，也就是量变导致了质变！

最终结论：

1、楼主所示电机，可以认为是6槽10极电机，也可以认为是9槽10极电机；

2、与其认为是6槽10极电机，不如认为是9槽10极电机。

zengxiaodong

SWAT-EM可以计算空槽结构的电机，这是我上述讨论的关键。其实也就是可以直接计算大小齿的电机绕组。

标准答案

1 感谢曾老师的参与，使得这个帖子的讨论越辨越明。
2 掌握一个好的软件真是太重要了，曾老师推荐的这款软件太好了，把这个电机的磁势谐波显示的一清二楚。俺不会操作软件，是俺最大的短板，好羡慕你们这些会熟练操作软件的人。不过再好的软件也需要有像曾老师等这些理论和实践功底深厚的大咖们操作才能更好地发挥作用。
3 曾老师提出的采用9槽空3槽单层绕组的分析方法让俺豁然开朗。俺原来只想到了6槽大小齿的分析方法，之所以大小齿，是为了提高10极的短距系数，其余三槽认为是辅助槽，这种分析思路显然是有些眼界太窄了。
4 其实俺用六槽大小齿和三个辅助槽的分析方法也有其好处，就是考虑了气隙磁导谐波调制的因素。从曾老师的九槽空三槽（这是最接近本电机的绕组分布结构）的软件分析可以看出，软件得出的是定子磁势各谐波的幅值分量，并不是气隙磁密波的谐波幅值分量。由磁势谐波含量可见，这种九槽空三槽的绕组，其10极(p=5)磁势波的幅值并不是最大的，比10极磁势谐波大的还有2极、6极、12极和16极等谐波，但这些磁势谐波幅值虽大，但乘以气隙平均磁导得到相应极对数的磁密波不一定是最大的，而10极磁势的幅值虽然不最大，其乘以气隙平均磁导得到的10极磁密波幅值也不会很大，但我们看到还有一个8极(p=4)的磁势和一个28极(p=14)的磁势幅值与10极磁势幅值相等，这两个磁势谐波如果与九槽的磁导谐波调制，都会调制出10极的磁密波，由于九槽的9次磁导谐波很大，因此调制后10极的磁密谐波与10极磁势谐波本身产生的10极磁密波叠加可能会使得10极磁密波是最强的。如果曾老师或其他各位大咖有这种磁势与磁导调制的分析软件，不妨再进一步仿真一下这种九槽空三槽的结构产生的磁密波是哪个谐波分量最大，由此也可得出空的那三个槽不是白空的，它还有加强10极谐波磁场的作用，亦或还有削弱齿槽转矩的作用。很期待哦。
再次感谢曾老师和各位大咖的参与。

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标准答案

也希望更多的大咖参与本帖讨论

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zengxiaodong

.........................但这些磁势谐波幅值虽大，但乘以气隙平均磁导得到相应极对数的磁密波不一定（一定）是最大的，而10极磁势的幅值虽然不最大，其乘以气隙平均磁导得到的10极磁密波幅值也不会很大，但我们看到还有一个8极(p=4)的磁势和一个28极(p=14)的磁势幅值与10极磁势幅值相等，这两个磁势谐波如果与九槽的磁导谐波调制，都会调制出10极的磁密波，由于九槽的9次磁导谐波很大，因此调制后10极的磁密谐波与10极磁势谐波本身产生的10极磁密波叠加可能会使得10极磁密波是最强的。（这种调制得到的磁密波可不予考虑，因为其转向、转速一般不可能皆与工作基波相同）......................





在“8极9槽”那个神帖中，其实我们在开始阶段就已经论述过一个重要观点：那就是不能简单比较磁势的幅值大小，而应该比较磁势幅值与其极对数的乘积。其原理很简单，因为形成电机转矩的大小，既跟磁密有关，也跟极对数有关————电磁转矩跟磁密与极对数两者的乘积成正比！

如果真要考虑磁导引起的磁密的作用，基波（工作磁密）与一阶磁导齿谐波磁密，可能会极对数、转向、转速三者相同，因而可以矢量相加。这恰恰是本论坛史上最高悬赏500西莫币所探讨的问题，参见：https://bbs.simol.cn/thread-212972-1-1.html

特别提示：这个一阶磁导齿谐波磁密，是由2极磁势与空间1阶齿磁导分布波相互调制产生的，具体可参见陈世坤《电机设计》关于异步电机电磁噪声的章节。