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

回复 259# 沙漠之城


      你的说法：以免望文生义并与上述电势齿谐波区分开来。用于削弱电势齿谐波的办法多数也不适用于槽谐波，即槽谐波既不能通过短距、分布来削弱，甚至也不能通过分数槽的办法来进行削弱，当然闭口槽、磁性槽楔就更加无效了！
    许实章的书是从下载的，刚好没有封面和封底。
    既然大家都同意许实章的说法，那就有可能我没有看懂你说的内容。

zengxiaodong

为了庆祝本帖浏览次数达到10000次，特地做了一个真正的2极转子计算。

转矩为原来数值的10％左右，具体如下：

             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      0.78978E+02
__________________________________                                      
          SUMMARY OF TORQUE BY MAXWELL STRESS TENSOR
Units for Torque:  (N*m/m)
Component        Torque   
    ROTOR      0.74160E+02
__________________________________                                      
Note: Torque is calculated about the Global Cartesian +Z axis.         
___________________________________________________________________

富士TT

回复 265# zengxiaodong


    我觉得你把最下面的磁铁设置成空气进行了计算，得出也有几乎相同的转矩，这只是静态情况下该瞬时的结果。如果进行连续运转情况下的计算，则电机是不能持续运行的！

举例来说，如果转子顺时针转过半个槽，则最上面的磁铁将与齿对齐，显然此时无论槽电流如何分布，转子均无法产生转矩（退一万步说，即使有微弱的转矩也不足以抵抗此位巨大置的齿槽转矩），因此该电机不能持续运转，把下面磁铁设置成空气计算的结果没有意义。

反之，最上面磁铁和最下面磁铁径向极性不同时（如我计算的结果），则电机是可以持续运转的。同样假设转子顺时针转过半个槽，则下面磁铁将与槽口对齐，根据参数关系可知此时转子转过的电角度为100度（10极转子），因此A相电流也从零点增（或者减）100度时间角度，此时下面磁铁对应槽中的电流将与原计算中模型最上面槽的电流相反，大小相等，此时下面磁铁产生的转矩与原模型相同，而且方向相同，如此则转子可以持续顺时针方向运转......


另外，最上面磁铁和最下面磁铁径向极性相同时（如zengxiaodong计算的结果），则电机也是可以持续运转的。同样假设转子转过半个槽，则下面磁铁将与槽口对齐，根据参数关系可知此时转子转过的电角度为80度（8极转子），因此A相电流也从零点减（或者增）80度时间角度，此时下面磁铁对应槽中的电流将与原计算模型中最上面槽的电流相同，大小相等，此时下面磁铁产生的转矩与原模型相同，而且方向也相同，如此则转子可以持续顺时针方向运转......

由此可见：

1、两块磁铁是交替作用产生转矩的，缺少一块磁铁就不可能持续运转；

2、因为8极和10极磁铁径向磁化方式不一样，导致最下面槽中的电流也要不一样（方向相反），才能产生同向的转矩，这就清楚表明定子电流的相序必须不一样；

3、正因为是2块磁铁交替产生转矩，才生了单边磁拉力！实际上即使把所有的磁铁都装好，电机产生转矩的模式还是类似的，也是部分磁铁（分成2部分）交替产生转矩，因此也会产生单边磁拉力。如果电机磁铁能够分成4部分以上，则虽然磁铁也是交替产生转矩，也不会有单边磁拉力；

4、这就是从物理本质上对于电机的工作原理进行了深入的分析，而且对于单边磁拉力的理解又更深入了一步！

zengxiaodong

楼上的论述有很多错误：

1、关于电机运转的过程，分析基本是正确的，但是说旋转后电流与原模型大小相同，这点显然是错误的！

2、把单边磁拉力归结为转子磁铁交替起作用产生转矩，似乎缺少令人信服的证据；

3、切记，单边磁拉力指的是径向的电磁力，而不是切向的电磁力，因此即使一个磁铁受切向力产生转矩也产生了不平衡的力，但此不平衡力也并非是单边磁拉力。

xzkiss

看着真是过瘾啊，希望高人们多多组织类似的讨论啊！！！

富士TT

235楼的担心终于出现了，zengxiaodong的疑问看来还是很有道理的！我在上面的论述中确实搞错了单边磁拉力的概念。为此我又仔细看了谭建成的论文，谭文确实说单边磁拉力是针对于径向力波的。

但是，我还是要提出一个问题，会不会谭建成和zengxiaodong都错了呢？单边磁拉力难道就不能包括切向力不平衡吗？另外，有限元计算如何区分不平衡的力究竟是切向力还是径向力呢？我一下子还真想不出好办法来。

根据陈世坤《电机设计》P204对于直流电机齿频激振力的论述，实际上切向力也可以引起类似于径向力的机壳振动模式，而且也有力波次数的区分，因此问题好象复杂化了......

异乡de人

回复 250# 富士TT


    请问此公式出于何处，能否提供！

富士TT

回复 272# 异乡de人

同步电机分数槽绕组的设计.pdf (440.53 KB, 下载次数: 340)

2010-3-10 09:20 上传

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denghongwu86

真是太精彩了，学到了不少东东，非常感谢

富士TT

我总算弄明白了！

不仅定子绕组会产生很多极数的磁势谐波，转子也会产生无穷极数的谐波！只要2者的某一谐波极数相同，转向和转速一样，就可以交换机电能量并对外做功————这是最终结论！

欧阳庆大师和zengxiaodong都是对的，只是所站的角度不同而已。zengxiaodong提出的6极定子配2极转子，在理论上是不可能运行的，但是如果真的按照其图形制作一个电机，这一电机又确实是可以运行的，这当中的矛盾就是我们根深蒂固的传统思想，认为极数是唯一的。

其实不管是定子线圈也好，转子永磁体也好，要产生不含任何谐波的磁场都是不可能的！换句话说，任何电机其定转子产生的磁场都是有无穷多的极对数，通常的电机总是尽可能设计成谐波含量少，从而突出我们所需要的磁场波，作为工作主波，而忽略了主波以外的各次谐波。很显然谐波是会对电机产生不良影响的，但是却又是无法绝对避免的，甚至在某些情况下谐波还能起到让大家完全意想不到的效果，本贴所讨论的问题就是典型的一个例子，相信大家仔细通读了本贴后对于我的上述论述不会感到反对。

liugan219

看了此帖收获很多，以前在学校都是草草代过。

TYH0523

25楼说的有道理，顶！

achilles

回复 275# 富士TT
看了几位的讨论，受益颇多，但还是有几个问题请教：
1.谐波磁势作用下，电机是否是运行在理想状态？
2.到底有没有纯粹靠谐波驱动的电机？
3.我们在提出电机设计目标时，电机的极数是主波极数还是谐波极数？
4.定子绕组极数和定子极数是否一个概念？

富士TT

为了说明转子也有无穷多的极数，我们可以对前面分析过的9槽10极电机转子磁场进行FFT分析，同时对比去掉8块磁铁仅剩下上下2块磁铁的转子磁场FFT结果，来说明仅剩2块磁铁电机也能工作的原因！




由图可见，理想的10极转子仅含单一谐波，但是在现实中这是做不到的！去掉8块磁铁以后，转子的谐波极数有2、6、10......，其中的10极（5次谐波）正好是与定子10极谐波相互对应，可以交换机电能量。
Book1.txt (88.75 KB, 下载次数: 3)

2010-3-18 09:38 上传

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富士TT

从滤波结果还可以看出，2块磁铁时10极谐波的空间位置与原来标准10块磁铁时的10极重合！

富士TT

把上面的TXT文件稍微修改一下，全部改为正的数值，就变成了zengxiaodong计算的仅剩下2块磁铁，但是磁铁极性相同的情况！
注意，此处略微有点不理想，那就是磁通量不守恒！不过仅仅表现为FFT结果出现直流分量而已，我们可以不考虑直流分量。当然也可以垂直平移数值，使得横轴上下的面积相等，然后进行FFT分析。




可见确实含有8极的谐波，这一谐波与定子线圈产生的8极谐波相互作用，也照样能产生连续的转矩，驱动电机正常运转。

qingyi131421

这个帖子太过瘾了，学了好多东西！！

baijian

很好的例子　　谢谢

bigpy

精华！

标记一下，好好研究

异乡de人

回复 256# zengxiaodong


    看到这里，认为zengxiaodong同志的六极定子配2极转子可以正常运转这个观点只正确的。就像前面给出的图一样。不论是在理论还是实际肯定是可以运行的。暂且用表面式永磁同步电机转矩举例说明。 转矩T=p*pusf*iq。式中p为电机极对数，pusf为永磁磁链。可以看出，在一 个电机制成之后，电机出力是与电机极数成正比。zengxiaodong同志所说的两极转子是把原来的六及去掉4块。剩下两块磁体。剩下两极，所以称之为两极转子。这可以认为是六极电机的一个故障情况。但要是在保证六极转子和两极转子相同极弧因数的情况下，将两极转子放入六极定子中，势必出现转矩振荡，输出转矩为零的情况。也就不能稳定运行。