以8极9槽为例子，讨论一下永磁电机绕组极数的问题

沙漠之城

各位大侠能不能系统的分析一下电机的谐波，可以从谐波的种类，表现形式，产生机理，消除方法等等一些方面来做个专题讲解一下，让大家也能从本质上有个了解。zengxiaodong同志是个好同志，开了个好头，就给大家讲一下。

zengxiaodong

Perch88的博客我也看了很多遍，开篇第一件事就是挂了一个大大的幌子————“酒”，也就是说要酿一坛好酒。结果等到第二第三天酒酿出来以后，富士TT一口喝下去，大叫一声“醋”！这下可把Perch88激怒了，可是在仔细品尝以后，Perch88也大喊一声“好醋”！无奈缺德的富士TT早早就立此存照了，还脸皮厚得很，自己爽快认错有了退路，反而用激将法把Perch88逼上梁山再次重申“决不更改”。

这个厚脸皮的家伙在发现些许商机后，还顺手就把欧阳庆先生给我定制的一顶帽子一把摘了过去，戴在自己头上宣称“一下子就颠覆了电机界许实章等老一辈奋斗的几十年的研究成果”，想当初这顶帽子我还坚辞不要，现在一下子被人夺去却也有些郁闷！说实话富士TT那个所谓的发明专利“相序变极法”，我看了一遍又一遍，肚子都笑疼了，不过笑归笑，原理上还真说得过去没有什么明显的漏洞，思来想去我唯一的担心就是鼠笼转子会不会很为难，正如欧阳庆老师所说“弄的(鼠笼式)转子不知道如何旋转”？更要命的是Perch88可能还犹豫在做酒做醋的选择之中，异步部分的仿真一时半会还出不来。如果南牛所说的转不了成为现实，我看“相序变极法”一时还不能投入实用，当然申请专利应该不是问题。

这个富士TT可能还有其他不可告人的目的，因此才首先建议Perch88将26极永磁转子装到其8极绕组中，我在此基础上还建议将28极永磁转子装入其10极绕组中。本来Perch88已经决定改做醋，但是万万没有想到本贴前面讨论的已经不仅仅局限于8极和10极而是无穷多的极数，由于头大的缘故Perch88其实并未认真看过所有的帖子内容，因此这个建议导致其对做醋又产生了动摇。据仿真论坛透露，坛子里的酵母化学反应已经差不多了，但是还没有决定做酒还是做醋？因此最后一步工艺还未敲定下来，这就是富士TT步步紧逼的战术，实在是缺德之极！

做酒————还是做醋？

左转————还是右转？

8极————还是26极？

看来，我们和鼠笼转子都很为难！

圣力

很热闹，有点把简单问题复杂化的倾向，呵呵
南牛 发表于 2010-1-9 11:13

                               
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确实把我这外行看的云山雾罩的，都搞不清你们谁对谁错了。

我这人就喜欢把复杂的题简单化，拿我对股市的看法来说就一句话：你股票做的好坏就在于你割肉割的好坏！

zengxiaodong

圣力你别龇牙咧嘴的，你看看66楼的帖子吧，你我可是一根绳上的蚂蚱，共同荣登2009年度西莫论坛最雷人贡献奖！

我倒要问问你的HALBACH磁瓦有没有商品化，如果投产了我就用你的磁瓦以减小一点磁槽转矩。另外，建议你研究一下永磁变极电机，当然，绕组的变极问题你不用考虑，有许实章、富士TT、Perch88等解决，关键问题就是你的磁瓦怎么变极？据说有一种写极电机，要几极就写上几极，所谓写就是用绕组电流充磁。如果你的变极磁瓦成功，则2010年西莫重大贡献奖非你莫属了。到那时，“弄的(永磁式)转子不知道如何旋转”？岂不雷栽？

zengxiaodong

分数槽绕组还有一个附加的特点，那就是电感问题，一般来说电机的漏感比较大，尤其是单层绕组的漏感更加大，因此短路电流会受到限制（甚至短路电流小于额定电流），这在有些时候是一件好事，当然对于调速永磁同步电机来说，漏感大意味着功率因数低，往往会增加变频器的容量，或者说导致电机的过载能力较低。另一方面，分数槽电机的相间互感却又比整数槽小，尤其是单层绕组比相应的双层绕组互感更小，极端情况下相间互感可以为零，这就是说各相之间无电磁上的耦合，任意相的短路故障不会导致其他相邻相的耦合过电压等影响，也就是具有某种程度的故障自限性。对于双层绕组来说，零互感还能使得定子轭部的磁通量减小，因为仅需通过单相的磁通。

分数槽电机的上述电感方面的特点实际上是由线圈的空间分布特点造成的，这点尤其在集中绕组时更为明显。前面我们已经了解的线圈“扎堆”情况其实就是典型，还有富士TT提到的线圈“准扎堆”也是如此。下面我们以12槽10极双层电机为例，举一个相间互感为零的实际例子。


根据线圈的颜色可以很清楚判断，垂直方向上下各2个齿共4个齿以及齿上线圈（共4个线圈）是同一相的，请注意上面或者下面的两个齿恰好可以构成独立的磁回路，也就是磁通自己闭合而与相邻相根本就没有磁耦合关系。假设对电机的这一相线圈通以交流电，去测量其他相的线圈电压，则由于互感为零，其他相的感应电压将为零，下面的波形图就是实际的一个测试结果。显然这是相对于整数槽电机的一个很特殊结果，可以想见，很多集中绕组分数槽电机会出现相间互感为零的状态。

圣力

回复 1# y1949b
绕组的极数一定要和磁极的数量对应上吗？为什么呢？

虽然我不懂，但窃以为不对应就会产生单边磁拉力！

对称，平衡，磁悬浮这三条是设计电机的基本准则，离开了这三条，任何的努力都可以被认为是底层次的奔忙。

富士TT

回复 215# kxllost

我在172楼不是列出来了参考文献的下载链结吗？第4篇就是楼上的内容，因此楼上属于灌水贴，应予删除！

富士TT

回复 214# zengxiaodong


    例如24槽22极好象也是相间互感为零吧，请Yheast或者piandh检验一下为感。


当然啦，12槽14极与12槽10极一样，24槽26极与24槽22极一样，都是相间互感为零。

富士TT

回复 208# 南牛

我认为一个好软件就是创造性的工作由人来做，而繁琐的死工作由电脑来完成！南牛软件就是可以达到这种效果，所以我认为其软件很好。

举例来说Perch88的仿真就有点本末倒置了，软件很庞大很齐全既是静态又是瞬态，甚至还搞个三维，实际上用处不大（瞬态和三维最多只占有用的实际设计工作需要的1％，却花费了99％的工作量），这样反而把人变成了电脑的奴隶。你看看他仿真的那个电机结构图，内行人一看就说不出话了，齿的宽度和槽面积的比例极不协调，肯定就是没进行手算（很可能也不会手算）的结果，实际上手算仅需不到1分钟就可搞定！我前面随手画的Ansys图，以及磁极结构图，一次性结果就很理想，以气隙磁密为例，正弦形非常完美，这也是齿槽转矩那么小以至于可以忽略的原因之一。有些人搞磁极形状优化，又是电磁场正问题又是电磁场反问题，忙乎了很长一阵子连上海超算中心的电脑都算了1个多星期才得到最终结果，交给圣力加工，可是圣力又不肯按照优化结果的曲线进行加工并提供磁极！

下面交给南牛一个作业，显示一下南牛软件的威力：

12槽：10极以及14极

24槽：20极、22极、26极、28极

36槽：30极、34极、42极、38极

48槽：40极、44极、46极、50极、52极、56极

这些集中绕组的电机，我认为相间互感均为零，请南牛用软件验证一下，谢谢！

圣力

zengxiaodong 发表于 2009-12-16 20:09

                               
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此图哪儿搞来的，贴在此目的何在？

zengxiaodong

本帖已被楼主申请为精华（正在审核中...），我不知道什么是精华，另外是否精华就要锁帖？果如此的话那就糟糕了，进行到现在，很多人很多次地以为差不多了，绕组问题学到手了，我早就提醒过大家“同志仍须努力”！看来效果不是显著。

200楼，不算少了，去看看仿真论坛只有区区20楼。这200楼是怎么来的？可以告诉大家，那就是把人逼上梁山的结果！大家都是一把好手而久经沙场，要把别人逼上梁山有那么容易吗？竟然有人评此帖为2级精华，我现在要说的是干脆删除前面200楼，我们要再搞200楼，照样能足够评为3级精华！这后面200帖怎么来？办法只有一个，那就是把自己逼上梁山！也就是说必须夸下海口，甚至口出狂言，而不能给自己留下任何的退路。非如此，这后面的200楼目标断无实现之可能！

不过既然已经把自己逼上了梁山，那么就首先要请各路英雄好汉大家出山，否则没有人捧场我只好就睡觉去了！怎么出山呢，我来提条件：

1、富士TT的关于空载单边磁拉力的有限元计算，还需要补充负载情况下的结果，否则怎么能说哪个是主要的呢？

2、Perch88的仿真工作还需要系统地进行下去并公布结果，怎么个系统法呢我后面来提供一个大纲；

3、希望南牛先生能够在最终完成此帖后，根据讨论结果编写一个绕组谐波的分析计算小程序，必须做到世界上独一无二原汁原味的原创，且免费共享给论坛以及全世界。该软件可以标上南牛的广告信息和西莫的宣传信息，如果需要的话，可以提出适当的资金要求供大家决定。另外，软件的具体功能将在后面的讨论过程中提出来；

4、前面有人提到的相间互感为零的例子，要给出类似的绕组图形，分别由相关被请求的同志踊跃完成。

上述4点作为我的请求和建议供相关同志参考，答应或者不答应都请明确表个态，以便于其他同志自告奋勇或者毛遂自荐参与进来。当然，即使相关同志明确表态承担，仍极其欢迎其他英雄汉汉的加入，包括一些作图等
细致的工作。

说了这么多，那我干什么呢？我就从“相带谐波”谈起，目标直指任意多相绕组的谐波分析。

4、

forlink

本帖已被楼主申请为精华（正在审核中...），我不知道什么是精华，另外是否精华就要锁帖？果如此的话那就糟糕 ...
zengxiaodong 发表于 2010-1-12 12:03

                               
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精华帖是对大家讨论的肯定，不但不会锁，而且会继续鼓励深入讨论。
而且会给楼主及各位相应的加分。

yheast

10极12槽的相间互感就约为零，分析一相绕组产生的磁势就可以看出来，如下图。我们知道，磁势除以磁阻就是磁通，互感实际上就是别相产生的磁通在本相绕组上匝链，从图上可以看出，本相绕组对其它相绕组没有影响。可以认为互感为零。

wilsonhuo

高人都讲深问题，我来浅显回答吓，半路出家。
1 绕组当然有极数。定义不知道，绕法也不清楚。判断的原则是通电后，把导体内电流的方向全部标明，相邻的同向归为一组，你立马就可以象小学生一样得出它的极数。对稳恒直流电，这非常明晰。
2 绕组的极数和磁极数不一定要对应。但非对应的那部分不产生有用输出。虽然电机学里把定转子极数相等作为旋转电机持续能量转换的必要条件，但那是在一定的简化基础上的。
3 对8极9槽电机，最多极数是8，不可能到10。不考虑谐波。

wilsonhuo

对2补充一点，那就是定转子磁场虽然没有稳定的相对“点”，但有相对稳定的“区域”。一定微小幅度区域内的异向磁场用来辅助整体，即部分不影响整体，所以仍然有持续力矩输出。

富士TT

楼上又是一个要逼上梁山的人！

你说“绕组当然有极数。定义不知道，绕法也不清楚。判断的原则是通电后，把导体内电流的方向全部标明，相邻的同向归为一组，你立马就可以象小学生一样得出它的极数。对稳恒直流电，这非常明晰”

建议你亲手做一下9槽8极的实例，把结果发上来给大家看看，比说再多都要好！

XIAO_G

看完此帖，获益匪浅啊！支持，顶上去！

富士TT

回复 221# zengxiaodong


    Yheast真是好样的，大家有目共睹，水平也很高！建议自告奋勇加入编程团队。不过我有一个不明白的事情请教一下，为什么你的磁势波形图和FFT结果，仅比Zengxiaodong先生晚发表1个小时？是不是你们两个约好了的呢？

还有Perch88的博客证明也是在Zengxiaodong的证明发表后2天再发表的，难道也是巧合？实在不可思议！

另外，我也表个态，我愿意完成9槽8极负载条件下的单边磁拉力计算，并公布结果。

zengxiaodong

请Perch88不计他人之过，帮大家解决大问题。我建议的仿真大纲如下。

目的是证明：

1、（一等公民槽谐波）在电流相同的情况下，槽谐波极数的转子转矩差不多；

2、（二等公民相带波）在电流相同的情况下，相带波极数的转子转矩明显小于槽谐波；

3、（三等公民杂种波）在电流相同的情况下，杂种波极数的转子转矩也明显小于槽谐波。



所谓杂种波，就是绕组磁势中没有的极对数（但此例不完全符合）。仿真时相位一定不能搞错。

富士TT

建议楼主也就是超级版主y1949b先生也可以在毕业答辩完成以后，按照Zengxiaodong的上述仿真大纲做一个系统性的仿真，对于前面的众多种种疑问作一个阶段性的了断，这样也可以与Perch88进行竞争性的对比。也就能为这个帖子作出巨大的贡献。

另外，集中绕组分数槽电机即使相间互感不是为零，其数值似乎也比整数槽的小很多，这点也请大家举例分析一下。相间互感为零对于矢量控制中的座标变换有什么影响？