转矩一定，电机空载反电动势偏低，是否对提高电机转矩密度有利

天涯瞭望

请教各位，设计指标中的转矩一定，在设计电机时，预估的空载反电动势偏低，相电流设计较大，也就是说提高电机的电负荷，是否能够提高电机的转矩密度？
唐任远的现代永磁电机书中，第188页对空载反电动势的设计，讲解的不够深入，有谁对这一块有独到见解啊？

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如果功率不变，转速不变，只是电压小了电流大了的话，那么功率密度和转矩密度是不变的

天涯瞭望

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    或许这么说吧，把预估的空载反电动势值取的低一些，这样定子齿的宽度可以有所减小，同样可以减小定子轭部的长度。当然在功率和转速一定的情况下，电流和匝数会相应提高，这样的结果就是，线圈窗口的面积较大，齿的宽度减少。不知道这样的设计，能否提高电机的转矩密度？

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    或许这么说吧，把预估的空载反电动势值取的低一些，这样定子齿的宽度可以有所减小 ...
天涯瞭望 发表于 2011-2-24 22:36

先说说你是如何让反电势取低的，通过改变哪些参数实现的？

zhaoranjun

转速和功率决定转矩 那么单位体积转矩提高
转速不变情况下 只能是增加永磁电机的功率密度 就是电磁负荷调高
关键提高气隙磁密 一个是减少齿宽 一个是使用好的磁钢
同时注意减少反电动势估值 保证高气隙磁密下磁钢的稳定性

天涯瞭望

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    减小齿宽，降低匝数，这些都可以让空载反动电动势降低。

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    减小齿宽，降低匝数，这些都可以让空载反动电动势降低。
天涯瞭望 发表于 2011-2-27 15:35

那你这样的话，又怎么保证相电流增大呢?

天涯瞭望

回复 5# zhaoranjun


   气隙磁密一般为0.8T，再高就不太容易了。这个时候为了追求在单位体积内出力更大，做法是把线圈窗口的面积增大，电流也增大，缩小齿的宽度，即增大电负荷，减小磁负荷，现在正按照这种思路做验证。您觉得有没有什么问题呢？

天涯瞭望

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    计算功率=相数×空载反动电势×相电流，功率不变，为了把预估的空载反动电势降低，会相应把相电流升高。

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    计算功率=相数×空载反动电势×相电流，功率不变，为了把预估的空载反动电势降低， ...
天涯瞭望 发表于 2011-2-27 15:52

你把齿宽减小，那么电机铁耗就得增大，在前后冷却条件不变的情况下，温升肯定提高，电机寿命减小

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回复  zhaoranjun


   气隙磁密一般为0.8T，再高就不太容易了。这个时候为了追求在单位体积内出力更大 ...
天涯瞭望 发表于 2011-2-27 15:46

减小齿宽，只能是增加磁负荷，怎么能说是减小磁负荷

天涯瞭望

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    减小齿宽，的确是增加磁负荷，这个我可能没表述清楚。空载反电动势是与匝数和磁通的乘积相关的一个量，通过增加匝数（增加电负荷），减小空载磁通（降低磁负荷）来追求较大的转矩密度，我的意思是这样的，之前表述有些问题。

梦想在望

提高电机的转矩密度？----- 你的转矩设计目标一定，那就是要减小电机体积了．一般电机的力矩基本决定了电机尺寸（包括径向，轴向），若想减小其体积，可通过改变绕组形式，增加绕组反电势．你也说设计的反电势偏低了，可以设计高点．

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    减小齿宽，的确是增加磁负荷，这个我可能没表述清楚。空载反电动势是与匝数和磁通 ...
天涯瞭望 发表于 2011-3-2 12:52

匝数增加，空载磁通减小，那么反电势是二者的乘积，也可能会保持不变呀？你怎么能让反电势增加

cjj_7726

你设计的是异步起动的永磁电机，还是什么样式的？

cjj_7726

我有些异步起动永磁电机的设计制造经验，我们做了五年多。由于市场变动的缘故，暂时放下了。咱们可以交流一下。

cjj_7726

我们设计的这种异步起动的永磁电机是用在油田抽油机上的。另外，我的同学是跟唐任远老师读的研究生，方向也是永磁电机。

天涯瞭望

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    我的目的不是让空载反电动势增加，而是设计的时候就预估一个偏低的空载反电动势。空载磁通自然就降下来了，齿宽也会减少，而计算功率不变，这样相电流就提高了，结果线圈窗口的面积会增大。

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探讨到现在，你的前提是不是转矩一定，那转矩密度怎么会提高呢？

天涯瞭望

回复 13# 梦想在望


    你的意思是提高空载反电动势有利于提高转矩密度吗？从我之前的研究看来，并不是这样的，我现在做的方案就是降低空载反电动势，现在也在探索中，不知道这样的想法到底对不对。你提到了径向和轴向磁路结构的电机，在转矩给定的情况下，电机的长径比和内外径比不会有大的变化，这一方面从主要尺寸公式可以看出来，大部分的书籍上也是这样写的。但是到具体的永磁电机设计上，也不会完全按照经验的长径比和内外径比来定吧。有电机设计的书提出过，主要尺寸之间的双曲线关系，也申明经验的长径比和内外径比，不会是最优的尺寸。以提高转矩密度为目标优化永磁电机的尺寸，我也是想探索一下，有没有可能整理出一些普适的设计方法。