以8极9槽为例子，讨论一下永磁电机绕组极数的问题

欧阳庆 · 发表于 2020-4-30 16:35

zengxiaodong 发表于 2019-12-16 19:16
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当然了，那时一帖天作。在这样的理论下自然会有17极、19极、21极。。。。等等的伟大的宇宙世界的洪荒电机了。不过有人问你要过那样宇宙洪荒电机的实例样品。大家都在等待着呢，快点出样品吧，人们都等的心力憔悴了。

小雨a · 发表于 2020-6-7 19:43

这帖子看了两遍，每次都感觉有新的收获，也每次都更懵了，大佬们是真的厉害啊

zengxiaodong · 发表于 2020-7-4 20:52

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-5 12:10 编辑

zengxiaodong · 发表于 2020-7-5 12:18

实际的9槽10极电机，额定负载工况下彩色磁力线动画。由于文件大小限制，帖子附件只能60帧。360帧的动画文件如下：

9槽10极彩色磁力线动画.part1.rar (4 MB, 下载次数: 1)

9槽10极彩色磁力线动画.part2.rar (4 MB, 下载次数: 1)

9槽10极彩色磁力线动画.part3.rar (3.66 MB, 下载次数: 1)

zengxiaodong · 发表于 2020-7-5 18:32

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-5 18:35 编辑

实际的9槽10极电机，额定负载工况下气隙磁密（径向、切向）动画，可以明显看出是从左至右移动的一个行波！

补充内容 (2020-7-6 14:34):
如果加快速度的话，行波的特征更加明显！

zengxiaodong · 发表于 2020-7-6 10:53

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-6 12:04 编辑

有了气隙径向磁密BX和切向磁密BY的时空分布曲线，做个乘法运算，BX*BX、BX*BY就得到了气隙应力波的动画：径向应力波、切向应力波。
9槽10极额定负载气隙应力波动画.gif

补充内容 (2020-7-11 15:56):
修正的应力波动画参见
https://bbs.simol.cn/thread-136842-6-1.html

zengxiaodong · 发表于 2020-7-6 14:22

某一瞬时径向力波及其低通滤波结果

zengxiaodong · 发表于 2020-7-6 14:52

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-6 17:37 编辑

就是r=1、2、3、4、5、6、7、8、10

zengxiaodong · 发表于 2020-7-6 14:58

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-6 16:12 编辑

这是任何电机都不可避免的由主波磁场引起的径向力波，频率为2f即2倍电源频率！

zengxiaodong · 发表于 2020-7-6 14:58

可见这个单元电机的低阶力波次数，首先是0，其次是1

0阶力波就是上贴图中的直流分量，这个直流分量时间频率为零，因此不会产生噪声；
1阶力波就是上贴图中的红色分量，这个分量的时间频率不为零，因此是主要的噪声源。

接下来想办法制作出滤波结果的动画，就是低阶力波导致噪声辐射的动态过程。

zengxiaodong · 发表于 2020-7-7 14:09

先来分析4个瞬间的径向力波，电角度分别为0、1、3、7度。也就是增量分别是1度、2度、4度电角度。

数据文件

Desktop.rar (91.04 KB, 下载次数: 3)

0次力波的结果

从0次力波的分析可以看出，数值不变化（放大后似乎有变化），尤其是不是单调变化的，故可以认为是数值计算的误差所致！

zengxiaodong · 发表于 2020-7-7 14:29

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-7 15:06 编辑

zengxiaodong · 发表于 2020-7-7 14:45

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-7 15:09 编辑

奇怪的是，力波幅值也大幅度变化了，这个是与理论不同的地方！（好像移动还加速？）

补充内容 (2020-9-23 20:59):
空间2阶力波确实是乱跳，参见https://bbs.simol.cn/thread-33371-5-1.html

zengxiaodong · 发表于 2020-7-7 15:18

补充内容 (2020-9-21 19:06):
制作了动画，3次力波确实是不移动、不变化，所以3次力波不辐射噪声

zengxiaodong · 发表于 2020-7-7 15:39

经过上述几个力波的分析，发现有限元数值计算的结果明显跟理论分析结果不同！可以很确定地说，有限元数值计算的结果更加符合实际情况，而理论分析的结果误差很大，这是由于理论分析时采用了很多假设条件，这些假设条件或多或少会导致与实际情况不完全吻合。

例如，陈世坤《电机设计》P200谈到主波引起的2倍电源频率振动，而本实例数值计算的结果却是1倍电源频率！

补充内容 (2020-7-9 09:48):
......而本实例数值计算的结果却是1倍电源频率！
确实是2倍电源频率，因为主波（力波）是10个波，而主波（磁密波）是5个波，两者移动相同的空间距离时，磁密变化1次，力波则将变化2次！

zengxiaodong · 发表于 2020-7-9 09:30

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-9 16:39 编辑

这是主波（10对极，10个波）径向力波的空间分布结果，对应转子0、30、60、90度电角度位置。经过精确计算，转子转动90度电角度，那么主波（力波）在空间也是同向移动90度电角度。

zengxiaodong · 发表于 2020-7-9 18:04

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-9 18:09 编辑

这张表好像是对的，9槽10极电机的1阶力波的频率，根据前面的滤波分析结果，其频率确实是2f

永磁电机径向力波阶数与频率.png

欧阳庆 · 发表于 2020-7-11 21:03

九月可冬眠发表于 2015-7-9 17:15
看到楼主的引子里面的一句话，突然觉得惺惺相惜：
学电机学，书里都写到，对于同步电机，绕组的极数要和电 ...

现在你看明白了吧。那些课本书籍，教授，老师其实都在闭眼瞎说。有某大佬在用ansys 仿真一下，贴出一图就全解决了所有的问题。

zengxiaodong · 发表于 2020-7-21 07:17

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-7-21 07:58 编辑

其实无需进行FFT频谱分析，也无需进行FFT滤波，仅需简单地对径向力波进行积分计算，就可以判断0次力波，1次力波的大小和频率。具体的方法讨论请参见https://bbs.simol.cn/thread-33371-5-1.html

9槽10极径向力波及其积分.gif

看紫色积分线的右端点，可以得出结论该电机的0次力波几乎可以忽略。
由于没有0次力波，那就可以直接读出1次力波的大小，办法就是横坐标一半（0.22）这条垂直线与积分曲线交点的变动范围（具体的系数上还要翻倍）。

zengxiaodong · 发表于 2020-9-21 19:10

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-9-21 19:52 编辑

zengxiaodong 发表于 2020-7-7 15:18
补充内容 (2020-9-21 19:06):
制作了动画，3次力波确实是不移动、不变化，所以3次力波不辐射噪声

制作了3次径向力波的动画，确实是不变化！！！

由于文件大小的限制，上述动画只有9帧，所以下面给出25帧的动画文件

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

9槽10极径向力波3次滤波动画.part2.rar (2 MB, 下载次数: 1)

9槽10极径向力波3次滤波动画.part3.rar (183.17 KB, 下载次数: 2)

补充内容 (2020-9-23 20:39):
其他空间力波的动画可以参见https://bbs.simol.cn/thread-24982-4-1.html

补充内容 (2020-9-23 20:40):
1阶、2阶空间力波的动画，请参见https://bbs.simol.cn/thread-33371-5-1.html

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