以8极9槽为例子，讨论一下永磁电机绕组极数的问题

piandh

有用客气。除了三相交流永磁电机外，其它结构型式或控制型式的永磁电机没搞过，所以其相关理论也没看过。只是通过此贴才引起兴趣。我同意你的看法，除非磁路饱和，正常情况下是不会的。
但若转子磁场对A相的匝链（两边各四个槽）若不对称，会不会出现不为零的情况呢?

piandh

ZENGXIAODONG及富士TT：继续发新贴呀？要不沉下去了。大家都在等着看你们的进一步的深入分析呢。

sindy

我就见过，同一绕组就套过不同极数的，不知是不是这个问题

lunmoumotor

还是不明白啊，谁帮忙再解释下

富士TT

回复 246# piandh


    不知楼主答辩完成了没有？还是请楼主按照Zengxiaodong的仿真大纲做一个系统性的仿真，我也很想知道最终结果。

富士TT

回复 218# 富士TT


有一个外国人提出了一个公式，判断集中绕组的相间互感为零的条件，这个公式是：

2p=Z±2t

其中t就是大家熟知的单元电机数！不知这个公式是如何得出的？也不知道是否正确？

zengxiaodong

回复 204# 富士TT

你们按照我的仿真大纲完成9槽电机的仿真，我就把“相带谐波”给搞出来，保证让大家满意！

富士TT

回复 86# zengxiaodong

对于Zengxiaodong在86楼提出来的6极定子配2极转子这一问题，我想了很长时间，下面我想证明这种构想是完全错误的，为欧阳庆大师报仇！

大家都知道，三角函数有一个正交性，也就是不同频率的正弦函数（或者余弦函数）不可能产生平均功率，这也是基本的电路理论常识。在信号与系统课程中对此有明确的证明结论！

富士TT

我们就以6极和2极为例，进行实际的计算，根据三角函数的倍角公式，表面看起来两个函数相乘后一个是平方项，一个是4次方项，积分有可能不为零。


但是，进行实际的计算，得到的图形如下：





上面的图中，分辨率为0.1度，进行360度的完整周期的计算。可以看到最后积分的结果并非单调增（或者单调减）函数，而是振荡的函数，当积分到360时的结果为 1.04619709E-13，很显然结果为零，与上面数学分析证明的结果是一致的！

富士TT

综上所述，因此欧阳庆大师是正确的！

在电机中要进行持续的机电能量转换，定子极数必须与转子极数相同！如果技术不同是不可能产生平均转矩的。

此外，如果定转子极数相同，还要求他们同步运转，这样才能产生平均转矩！如果极数相同而不同步运转，则会产生脉动转矩！

下面提供上述图形的数据文件。

数据文件.txt (85.18 KB, 下载次数: 7)

2010-2-22 13:02 上传

点击文件名下载附件

zengxiaodong

回复 253# 富士TT


    你完全用不着为欧阳庆大师报仇！

首先，我跟他没有什么仇，无非是对有些问题观点不一而已；

其次，我也从来没有明确说过6极定子可以配2极转子并正常运转；

再次，你批评人家仿真是“纸上谈兵”，殊不知我在86楼给出的图，这样的电机恰恰是可以正常运转的！

请大家不用仿真，不用数学，就凭直觉判断一下，86楼的电机究竟能否运转？

假如一个6极永磁电机，磁钢退磁了或者脱落了，只剩下相隔180度的两个磁钢还完好，这样的电机难道不能运转吗？

还有鼠笼转子出现了断条的情况，难道电机就不能运转了？

富士TT

凭直觉判断！

怎么凭直觉进行判断呢？这个问题能否通过仿真来来说明呢？

zengxiaodong

回复 257# 富士TT


    富士TT：

你要是不相信，最简单的验证办法是直接用你前面的单边磁拉力计算模型做一个静态的仿真，只要把转子的磁极改一下就可以了，将上下磁极改成径向相反方向磁化，其余6个磁极设置成空气，看看转子还能产生转矩不？

注意：因为这个绕组本身会产生2、4、8、10......等极数的磁势，因此要特别注意电流相位与磁极的对应关系！我的要求是10极磁势对应修改后的磁极来相互作用。

沙漠之城

to：zengxiaodong
       有个问题请教一下，你在前面讲齿谐波的时候最后列了一个表，所定义的槽谐波不能用所列举的诸多方法减小，但是在许实章的电机学中确实有讲道使用短距和分布绕组的方法能够减小谐波磁动势，在第212页的第一行。我看你所定义的槽谐波应该和我说的是一回事，当然也有可能是我不看明白，能否指点一下，不胜感激。

富士TT

根据zengxiaodong的意见，用原来的模型做了一个简单的计算，为了便于比较，

参照237楼的数据，电流密度为B+＝C－(＝40740300A／m^2),重新计算的结果如下：

SUMMARY OF TORQUE BY VIRTUAL WORK
Load Step Number:       1.
Substep Number:         1.
Time:             0.1000E+01
Units for Torque:    (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR      0.14097E+03
__________________________________                                      
          SUMMARY OF TORQUE BY MAXWELL STRESS TENSOR
Units for Torque:  (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR      0.14019E+03
__________________________________                                      
Note: Torque is calculated about the Global Cartesian +Z axis.         
___________________________________________________________________


可见转矩的数值大约减少到20％左右。

富士TT

将结果的一些图形展示如下：

富士TT

Perch88不响应zengxiaodong的请求做一个系统性的仿真，真是太明智了！！！！！

为什么这样说呢？经过这么长时间的讨论，我觉得大的方面的问题几乎均解决了，但是有些细节问题还是很恼人的！我也是现在才突然发现有一个困难的问题，那就是：绕组谐波磁势的空间位置如何确定？

换句话说，根据各种教科书以及电机绕组理论的书籍，主波磁势的空间位置是确定无疑了，也就是主波磁势的空间位置与某相电流最大时的该相轴线重合，根据zengxiaodong的“槽谐波”理论，是否可以认为“槽谐波”的空间位置也是与某相电流最大时的该相轴线重合呢？

确定了某相电流最大值时的主波（包括槽谐波）磁势的位置后，其余任意时刻的主波磁势位置可以根据该磁势的转向和转速来确定！请注意，主波以及槽谐波的极数各不相同，而且转速转向也不相同！因此，确定任意时刻磁势位置时，槽谐波并不总是与主波重合的！！！

问题就出在相带谐波上！如何确定相带谐波的空间位置呢？尤其是任意时刻相带谐波的空间位置，这个问题好象所有的电机书籍均未提及，在此我郑重提出来请大家考虑。

因为要计算2极磁势与2块磁铁作用下的转矩，首要的问题就是要确定电流的相位，也就是要了解绕组谐波磁势的空间位置。


因此，假如Perch88真的按照zengxiaodong提出的表格进行仿真的话，我认为“杂种波”的仿真一定会出现问题，这就是我说她明智的原因！

zengxiaodong

所以说世界上就怕“认真”二字，看似很简单的问题，其实深究下去就会出现意想不到的事情！前面的讨论中，提供了很多的也很详细的文件（例如Excel文件），图表（例如Origin图表），甚至也有人提供了Ansys的完整模型文件，可是我看了一下好象下载的次数实在是不多————与本帖浏览量近万相比，下载量仅有区区十几次！这说明了什么问题呢？那就是看的人多，想的人少，做的人更少！

不自己亲自动手，这就是典型的浅尝辄止，粗略看看，好象都理解了，我也会了————"原来如此"，其实是不可能深入理解的，最多只是肤浅的理解而已！其实我要问的是：为什么不亲自动手作一下呢？要知道这可是举手之劳的方便，因为数据文件都提供出来了。

要回答谐波磁势的空间位置问题，我们不妨重新分析一下我在140楼提供的XLS文件，很简单，多作几次带通滤波即可。




由此可见，即使是槽谐波，也并非是某相电流最大时，大家的波峰重合在一起！！！！！！！！！！！

zengxiaodong

我来完成最下面磁极磁化方向保持原来8极不变时的计算（当然最上面磁极也不变）。数据文件直接下载前面的9810.rar进行解压，可见转矩数值几乎保持不变（还略有增加呢），具体结果如下：

             SUMMARY OF TORQUE BY VIRTUAL WORK
Load Step Number:       1.
Substep Number:         1.
Time:             0.1000E+01
Units for Torque:    (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR      0.14739E+03
__________________________________                                      
          SUMMARY OF TORQUE BY MAXWELL STRESS TENSOR
Units for Torque:  (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR      0.14367E+03
__________________________________                                      
Note: Torque is calculated about the Global Cartesian +Z axis.   



   

  
___________________________________________________________________

zengxiaodong

索性一不做二不休，最下面的磁铁设置成空气，看看结果如何？

转矩计算：

SUMMARY OF TORQUE BY VIRTUAL WORK
Load Step Number:       1.
Substep Number:         1.
Time:             0.1000E+01
Units for Torque:    (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR      0.14276E+03
__________________________________                                      
          SUMMARY OF TORQUE BY MAXWELL STRESS TENSOR
Units for Torque:  (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR      0.13608E+03
__________________________________                                      
Note: Torque is calculated about the Global Cartesian +Z axis.         
___________________________________________________________________     



单边磁拉力计算：

              SUMMARY OF FORCES BY VIRTUAL WORK
Load Step Number:       1.
Substep Number:         1.
Time:             0.1000E+01
Units of Force:        (N/m)   
Component        Force-X       Force-Y   
    ROTOR     -0.21139E+04   0.83590E+04
_________________________________________                              
           SUMMARY OF FORCES BY MAXWELL STRESS TENSOR
Units of Force:  (N/m)   
Component        Force-X       Force-Y      
    ROTOR     -0.20251E+04   0.84120E+04
________________________________________                                
Note: Maxwell forces are in the Global Cartesian coordinate system.     
Virtual work forces are in the element ESYS coordinate system.         
The following element table items are available for printing and        
plotting of the forces obtained by Virtual Work and the Maxwell Stress  
Tensor methods.