何谓“单元电机”？

zengxiaodong

径向力波的积分曲线，还有很多的妙用！

原则上来说，所有力波次数在积分曲线上都可以反映出来，只需要设定不同的积分区间即可。

例如3槽2极电机的1次径向力波，只需要积分1半的距离，观察端点积分结果的变动情况，尚需设法去除0阶力波成分（频率2f）。


可见1次力波的幅值比0次力波大多了！（实际上还要乘以2）

zengxiaodong

用径向应力波的积分曲线看1次、2次......力波时，需要想办法滤除更低阶力波的影响。幸好我们关心的力波仅限于低阶，例如0次、1次，因此这种方法还是很方便直观的。


以本帖前面提到的6槽7极最简电机为例，其径向应力波积分曲线（红色）如下。



从红色积分曲线的右端点可以看出，几乎纹丝不动，也就是0次力波可以忽略；这样的话我们也就可以很方便读出1次力波的结果，观察横坐标一半（0.105）这条垂线与积分线的交点。

zengxiaodong

对于永磁同步电机来说，齿槽转矩是线圈不通电时表现出来的空载转矩波动，而负载时的0次力波是电机径向力的波动情况，这两者本来是风马牛不相及的。

但是，两者居然却又神奇地彼此相关，这确实是令人大跌眼镜！细细想来，只有“凌乱性”或者其反面“一致性”才能架起两者沟通的桥梁，就像军队士兵操练正步一样一样的，如果存在某种整齐划一，那么就会由此导致同相位的合力，这也许就是齿槽转矩和0次力波的共性。

zengxiaodong

从前面帖子对力波次数的分析可以看出，任何一个电机，其非零的力波次数，最理想状态也就是电机的极数2p。

因此2极电机、4极电机这样的电机，其对应的最优结果就是2阶力波、4阶力波，从这个角度而言，极数少的电机对电磁噪声控制是不利的；但是2极电机、4极电机的轭部宽度比较大，在同样的力波作用下径向变形会极大减少，从这个角度而言，这又是有利于电磁噪声控制的。

另外一个方面，常见的异步电机为什么很少用分数槽呢？我们以4极电机为例来进行说明，如果采用整数槽，则该电机总是可以分解成4个“最简电机”，也就是非零力波次数为4，反之，如果采用分数槽，则必然会导致最低力波次数为1或者2，很显然这是很不利于电磁噪声的！这就从另一个完全不同的角度完美解释了分数槽在普通异步电机中的明显劣势。

zengxiaodong

3槽2极的电机有明显的0次力波，我们解释了其中的原因并提供了一个实例。
为了进一步验证分析的正确性，对其孪生电机也就是3槽4极进行了计算（为了有充分的可比性，定子完全一模一样），发现3槽4极的0次力波仅有很小很小的波动，但是1次力波似乎更大！




3槽4极的电机计算了2种完全不同的规格，而且磁极结构也完全不同（表面式、内嵌式），但结果非常类似：0次力波很小，1次力波很大！

标准答案

我又总结了一下，非零最低阶次为（定子槽数，转子槽数，极数）三者的最大公约数

对永磁同步电机也是适用的，非零最低阶次就是（定子槽数，极数）的最大公约数

标准答案

zengxiaodong 发表于 2020-7-24 07:49
**** 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽 ****

曾老师您好！请教两个问题：
1 您能给出最简电机的定义吗？
2 怎样从理论上解释“只要电机可以最终分解为n槽1极的最简电机，那么其0次力波就比较明显”这个结论？

zengxiaodong

标准答案 发表于 2020-9-2 09:05
曾老师您好！请教两个问题：
1 您能给出最简电机的定义吗？
2 怎样从理论上解释“只要电机可以最终分解 ...

突然脑洞大开，灵机一动，得到如下结论：


定子槽数、极对数之间的最大公约数t就是单元电机数，整台电机可以分成t个单元电机；
定子槽数、极数之间的最大公约数n就是最简电机数，整台电机可以分成n个最简电机！

continental

单元电机数为槽数与极对数的最大公约数

欧阳庆

标兄。无论哪里的教材或论文，首先没有最简电机的概念或提法。某人提出这样的问题，把那些年轻的人脑子搞烧了。这不是不敢越雷池的问题。至于单元电机，这是从分析绕组谐波等方面提出来的，也根本不涉及到转子有几个槽等，仅仅定子部分即可。如何确定单元电机的数量和单元电机槽数和极数也是很简单的。从定义单元电机来说，就是定子槽数Z,和电机极对数的最大公约数，用t表示。单元电机的槽数是z0，极对数是p0, 整个电机是t个（z0槽，p0对极）的完整的三相对称的单元电机构成。例如，36槽，20极电机，36/（3X20)=36/3/(10x2)=(18/10)/3;可以得出单元电机数量t=2,单元电机槽数z0=18槽，极对数p0=5。这样t=2的两个18槽，10极的单元电机绕组重复布置就构成36槽，20极的电机的绕组布置，单元电机的磁场谐波等和36槽，20极的磁场谐波是一样的。但是在有限元计算分析中，可以出现所谓“9槽，5极”的奇怪结构，特别是在永磁电机情况下。这不是就是承认有这样的电机存在，而是有限元计算的需要，不做到最简，电脑的内存和硬盘开销就要增大。做最简化真正是电脑的优势，电脑内部可以做到这样最简结构控制。对异步电机，仍然是36槽，20极，转子31槽来说，单元电机仍然是18槽，5对极的3相电机，但在有限元分析是就不会出现简化的结构，会是整个圆形仿真计算。如果转子槽数是38槽，单元电机还是18槽，5对极3相电机，有限元分析就会出现18槽，转子19槽的结构来分析，就是那么一回事，难道世上有3相18槽，19极电机吗？脚趾都明白就是那么回事。单元电机必须是3相对称的完整的真正的电机，必须和电机的相数有关，离开相数，就别说什么单元电机。在此只聊3相电机。

Andyabc

电机还有奇数极的？闻所未闻

zengxiaodong

Andyabc 发表于 2020-9-19 10:43
电机还有奇数极的？闻所未闻

补充内容 (2020-9-20 18:45):
24槽5极电机计算模型

zengxiaodong

费了好大劲，终于得到了珍贵的径向力波滤波动画，下面是9槽10极单元电机空间1次力波的动画。


空间1次力波的频率为2f


9槽10极径向力波1次力波动画.part1.rar (3 MB, 下载次数: 2)

2020-9-21 19:59 上传

点击文件名下载附件

9槽10极径向力波1次力波动画.part2.rar (1.24 MB, 下载次数: 1)

2020-9-21 19:59 上传

点击文件名下载附件

zengxiaodong

9槽10极单元电机空间2次径向力波动画


这个波形不是标准的波动方程，与其说是行波，不如说是驻波！


补充内容 (2020-10-5 16:36):
https://bbs.simol.cn/thread-196361-2-1.html

对力波进行二维FFT的具体方法，请参阅这个帖子。

zengxiaodong

根据对径向力波的空间分布波形进行带通滤波，可以得到各次空间力波的含量，再结合不同时刻的空间波形对比，我总结出力波的3种形式：行波、驻波、乱跳波。

工作主波产生的力波一般是行波；

槽数次数的力波一般是驻波；

有些波是乱跳波。


楼上两个帖子动画，其重要的特征有两个：

1、在任意时刻，空间波形都是周期性波形的一个完整波形；

2、空间波形随时间改变，且不管如何改变，经历一个时间周期后，总是变回原来的空间波形。

所以，最简电机的力波就是一个空间周期；而转过一个磁极花费的时间是一个时间周期。因此力波的时间频率，其基频一定是2f，其他高次谐波频率只能是4f、6f、8f、10f、12f............

大白小黑

zengxiaodong 发表于 2020-10-5 16:28
根据对径向力波的空间分布波形进行带通滤波，可以得到各次空间力波的含量，再结合不同时刻的空间波形对比， ...

曾老师，有没有案例或者教程分享一下，最近在做电磁振动方面研究

仿真小张

zengxiaodong 发表于 2020-7-15 18:35
6槽7极最简电机模型，额定负载场，气隙径向和切向磁密时空动画

曾老师 你这个二维的动画是怎么做出来的

zengxiaodong

仿真小张 发表于 2020-10-16 19:31
曾老师 你这个二维的动画是怎么做出来的

间隔相同的时刻，对每个时刻作出气隙磁密波形，输出该时刻的图片，然后用迅捷GIF软件合成出动画。

小菜鸟123

欧阳庆 发表于 2020-7-13 13:33
在和你们讲一个上周弄出来的乌龙事。上周需要试验一台110kw,22000rpm，4极的永磁电机，电源的频率应该是733 ...

不知我遇到过的这个事跟您是否一样  我们  有台客户样机   12槽8极    控制器是跟这台电机匹配的，然后 为了降本  改用 6槽4极   电机做好还用同一个控制器，电机转速是我设计的2倍，

zlz路飞

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