以8极9槽为例子，讨论一下永磁电机绕组极数的问题

xyl

我来说两句：

1、电机的基本原理是定转子磁场要保持同步（相对静止），一般也要求极数想等；

2、对于 ...
zengxiaodong 发表于 2009-12-8 12:10

                               
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【，只不过基波较小而已，8极，10极均是2极的高次谐波，而且该高次谐波的幅值反而最大】
zengxiaodong兄，对您的这句话，不是很理解

为什么，这个绕组其基波是2极？  是如何定义的基波？

能否具体说说！

另外附上根据 许实章老师书中内容编写的程序对  9槽8极和9槽10极的谐波分析、绕组分布

【9槽8极】
A相         B相         C相  
      1          2           5
      8          4           7
      -9          -3           -6
谐波次数        kdv       kqv       kdqv      谐波基波幅值比%
  .25             .342      .177      .061           25.671
  .5             .643      .218      .14           29.591
  1             .985      .96      .945           100
  1.25             .985      .96      .945           80
  1.75             .643      .218      .14           8.455
  2             .342      .177      .061           3.209
  2.5             .342      .177      .061           2.567
  2.75             .643      .218      .14           5.38
  3.25             .985      .96      .945           30.769
  3.5             .985      .96      .945           28.571
  4             .643      .218      .14           3.699
  4.25             .342      .177      .061           1.51
  4.75             .342      .177      .061           1.351
  5             .643      .218      .14           2.959
  5.5             .985      .96      .945           18.182
  5.75             .985      .96      .945           17.391
  6.25             .643      .218      .14           2.367
  6.5             .342      .177      .061           .987
  7             .342      .177      .061           .917
  7.25             .643      .218      .14           2.041
  7.75             .985      .96      .945           12.903
  8             .985      .96      .945           12.5
  8.5             .643      .218      .14           1.741
  8.75             .342      .177      .061           .733
  9.25             .342      .177      .061           .694
  9.5             .643      .218      .14           1.557
  10             .985      .96      .945           10
  10.25             .985      .96      .945           9.756
  10.75             .643      .218      .14           1.376
  11             .342      .177      .061           .583
  11.5             .342      .177      .061           .558
  11.75             .643      .218      .14           1.259
  12.25             .985      .96      .945           8.163
      谐波计算到 5 阶齿谐波
      
  

【9槽10极】
      A相         B相         C相  
      1          7           4
      3          9           6
      -2          -8           -5
谐波次数        kdv       kqv       kdqv      谐波基波幅值比%
  .2             .342      .177      .061           32.089
  .4             .643      .218      .14           36.989
  .8             .985      .96      .945           125
  1             .985      .96      .945           100
  1.4             .643      .218      .14           10.568
  1.6             .342      .177      .061           4.011
  2             .342      .177      .061           3.209
  2.2             .643      .218      .14           6.725
  2.6             .985      .96      .945           38.462
  2.8             .985      .96      .945           35.714
  3.2             .643      .218      .14           4.624
  3.4             .342      .177      .061           1.888
  3.8             .342      .177      .061           1.689
  4             .643      .218      .14           3.699
  4.4             .985      .96      .945           22.727
  4.6             .985      .96      .945           21.739
  5             .643      .218      .14           2.959
  5.2             .342      .177      .061           1.234
  5.6             .342      .177      .061           1.146
  5.8             .643      .218      .14           2.551
  6.2             .985      .96      .945           16.129
  6.4             .985      .96      .945           15.625
  6.8             .643      .218      .14           2.176
  7             .342      .177      .061           .917
  7.4             .342      .177      .061           .867
  7.6             .643      .218      .14           1.947
  8             .985      .96      .945           12.5
  8.2             .985      .96      .945           12.195
  8.6             .643      .218      .14           1.72
  8.8             .342      .177      .061           .729
  9.2             .342      .177      .061           .698
  9.4             .643      .218      .14           1.574
  9.8             .985      .96      .945           10.204
  10             .985      .96      .945           10
  10.4             .643      .218      .14           1.423
      谐波计算到 5 阶齿谐波


另外，我对 谐波【阶】与【次】的概念也特别混乱，若您有时间的话，能知道一下晚辈吗？

非常感谢！！！！！

zengxiaodong

52楼欧阳先生居然排不出9槽10极的槽号图！

转向反一反就完全一样了，也就是旋转方向是相反的！

可以再排一排9槽6极、9槽12极呀！

为什么q=x/2会成为特例呢？因为这种电机均是3槽2极的t次重复，也就是单元电机一定是3槽2极！想想看3槽2极的情况，2极是最少的极数，当然不能再少了，也就是不可能再有次谐波了！

zengxiaodong

又要修正了：

为什么q=x/2会成为特例呢？因为这种电机均是3x槽2极的t次重复，也就是单元电机一定是3x槽2极！想想看3x槽2极的情况，2极是最少的极数，当然不能再少了，也就是不可能再有"次谐波"了！

其实53楼的数据已经说明了问题，确实是可以用于无穷多个极数，只要看懂数据就行了。

顺便回答53楼的问题，高中数学中就有周期的概念，sinx函数的周期是2PI、4PI、6PI、......一般的概念中周期是指最小的周期，因此基波也就是指波长最长的波，也就是极数最少的波。

在《电机设计》中为了防止搞混，将电机正常工作的波称为“主波”，这种叫法比较科学和合理。

zengxiaodong

“数学上可以证明，9槽8极的绕组，其8极谐波和10极谐波的幅值是一样的，无大小之分；同样道理9槽6极的绕组其基波和2次谐波具有相同的幅值，无大小主次之分！”

我以前好象证明过，但是看了你们的帖子，我又对此产生了动摇，也就是“幅值一样”这点有动摇，其他没有动摇！

53楼的数据中，一行一行对下去，发现除了首尾外，中间的数值是完全一样的，这是自然的，因为绕组完全一样。但是粗看三相的槽号似乎不一样，实际上只要反过来编槽号，就是完全一样的！

第一列谐波次数不一样，显然是因为基波定义不同引起的，最后一列不一样也是很好理解的（假如计算无误）。

我给大家提一个问题：

9槽绕组不变，分别装上8极和10极的永磁转子，空载运转，假设永磁磁密均为标准的正弦波，且磁密的幅值也一样，转子转速转向也完全一样，对于主波而言，可以很容易想到：

1、绕组中反电势的频率是不一样的；
2、但是绕组的反电势幅值是完全一样的；
3、三相绕组的相序是相反的；
4、假设定子通以相同的交轴电流（直轴电流为零），则产生的转矩也是一样的。

那么，怎么会同一个绕组，8极10极磁势的幅值不一样呢？

谁能用最简单的一句话点破我的疑惑，说服我呢？

我实在不想从头至尾再严格证明一遍了！

zengxiaodong

下班开车回家想了一路，终于想明白了！

上贴中描述的4个情况，均没有错误。设想定子绕组产生的8极10极磁势以及对应的磁极磁密相等，则8极电机有8个磁极受到作用力，10极电机有10个磁极收到作用力，而每个磁极作用力相等，这样的话总的转矩就会10极电机大于8极电机，这是不可能的，因此绕组产生的8极磁势和10极磁势不可能相等，而应该是8极磁势是10极磁势的1.25倍。证毕！

由此可见：

1、第53楼提供的计算结果是完全正确的；
2、仅看磁势大小是不全面的，应该比较磁势大小及其极数的乘积，由这个乘积的结果来比较哪种极是主要的；
3、有些磁势可能幅值很小，却在电机中起了很大的意想不到的作用，例如齿谐波磁势就是如此；
4、建议53楼把程序修改一下，第一列乘以极数，得到的就是谐波的极数，而最后一列也乘以极数；
5、请53楼把修改好的程序发帖让大家下载，至少给我发一份^^。

zengxiaodong

53楼的程序还有一个问题，就是设计的三相槽号分配图，虽然都是正确的，但是有些人却花了几天时间看不出2者完全一样，并由此产生错误！

最简单的改进方法就是提供2种槽号分配结果，一个是逆时针编槽号，一个是顺时针编槽号，并把2种结果按照某一原则排一下序。

再想一个问题：

假如这个9槽绕组，配上9槽鼠笼转子，通上3相交流电，这台异步电机将怎样运行呢？是不是象单相电机一样推他左转就左转，推他右转就右转，而且左右转的转速还不一样呢？

欧阳庆

好一个一定极数对称分布的单套绕组双极数(或多极数)理论. 你的这样雷人的理论,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.  就像你本人所说, 给这三相9槽对称绕组通以三相对称电压,转子装一鼠笼转子, 你说说看,转子是按8极的同步转差转速旋转,还是按10极的同步转差转速旋转, 还是按其它的极数(9极)同步转差转速旋转?  可以明确告诉你, 定子8极的绕组分布,转子就会按8极的同步转差转速旋转. 另外,我会不会排槽号图,没有多大关系, 到目前你也不是刚弄明白电机中"基波"的概念吗? 数学中的基波概念与电机中的可不一样哦.

xyl

程序发给您是没问题的
但因为这个程序并不是我编写的，没有源程序，所以很遗憾，改不了

其实 许老的  书中  就有这个程序的源程序的   ，有时间的话，我看看能不能改写一下，因为对谐波理论一直没吃透，所以想琢磨明白了，在改改

这个发的程序也是不错的  ，对了，谐波【阶】与【次】的概念，有和区别，您能给讲解一下吗？

piandh

53楼的程序还有一个问题，就是设计的三相槽号分配图，虽然都是正确的，但是有些人却花了几天时间看不出2者完 ...
zengxiaodong 发表于 2009-12-9 20:18

                               
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看谐波分析情况，9槽12极可能有问题。

piandh

FVP为正序分量的百分比，FVN为负序分量的百分比。V为分析的极数（包括所选的基波极数）。

zengxiaodong

9槽12极，跨距应该为1才对。
因为跨距为2几乎会导致线圈2边电势抵消，而跨距为3则接近跨距为1的效果，但是白白浪费端部铜线！

红叶

觉得在三相交流异步电机上成立

南牛

zengxiaodong：
恰恰相反，所有的电机绕组都是多极的！它既是p1极,又是p2极，还是p3极......，否则如何理解《电机学》中的绕组磁势谐波呢？至少到目前为止，无谐波绕组似乎还未变成现实！
---------
我支持你的说法，我认为你是对的！事实上就是所有的电机绕组都是多极的！它既是p1极，又是p2极，还是p3极，还是p4极……后面有无限多种极

ID“欧阳庆”认为：“好一个一定极数对称分布的单套绕组双极数(或多极数)理论. 你的这样雷人的理论,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. ”，也许是他还没看懂许实章的理论而产生的误会吧，许实章有本书《新型电机绕组——理论与设计》，就是专门讲如何利用同一绕组的基波和谐波的（基波和谐波的极数并不相同的，普通电机谐波分量小也没有特意加以利用，并不等于说它就不存在啊）

欧阳庆

我没有否认谐波的存在, 也没有产生误会,请南牛再去看看许实章的这本书, 此书的谐波绕组启动是如何进行的,是三相对称单绕组接到三相对称电源,就可以进行谐波启动吗? 不是这样吧, 它也得进行定子绕组切换以便与相对应极数的转子绕组对应才能启动,在正常工作时,启动的转子绕组(所谓谐波绕组)对正常运行的磁场在启动绕组中感应的电流呈显高阻抗状态,所以不影响正常的运行. 还是那句话,9槽8极的定子绕组对称分布, 在装入鼠笼转子后,定子通人三相对称电源,转子如何旋转? 本论坛上有很多高人, 望高人都来回答此问题. 2009年本论坛有两大雷人的事,一是有人否定了电机中的"齿槽转矩"的存在;二是三相对称单绕组(不改变接法),通入三相对称电源后,产生了两种以上的极数,弄的(鼠笼式)转子不知道如何旋转. 我再次明确说明, 8极定子绕组的对称分布, 转子就是按8极的同步转差转速旋转(装入鼠笼转子),不过需要说的,在电机结构强度较差的情况下,电机运行会有较强的电磁噪音. 不说啦,希望各位再去看看电机的绕组理论.

zengxiaodong

“欧阳庆” 先生可真是舌战群儒！

不过对于基础理论的理解和学术功底还是要大力提高才行，仅仅学了不到60分就以为是90分，未免太过自信了！

许实章教授的绕组理论，在我的帖子里重来没有说过要颠覆，最多是要细节上进一步完善，作为我本人的看法也不认为颠覆了其理论。

南牛

楼上的同志，请不要激动，实例分析最直观，我们先分析2个实际例子

首先，我们分析这个问题：“还是那句话,9槽8极的定子绕组对称分布, 在装入鼠笼转子后,定子通人三相对称电源,转子如何旋转? ”

我的回答：事实上，无论什么绕组，转子都是主波和谐波共同作用下旋转，当主波转矩和谐波转矩大小势均力敌，(8极的幅为10极幅的1.25倍)、方向却相反的时候，它能怎么转？如果是感应电机基本上是没办法转的。

其次，请注意这个实例：无刷电机的9槽8极的定子绕组和9槽10极的定子绕组是完全一样的!按照你的说法，这是9槽8极的定子绕组，就只能装8极的转子了，但事实是装10极的转子进去也转得很好，装别的极数的转子进去也能转，（当然霍尔位置要求有不同，但这是换相问题，不是什么绕组本身的极数问题）

zengxiaodong

在这个帖子里，我自己对于自己的论点至少有过3次修正，相信每一次的修正均是令人耳目一新！

“9槽12极，跨距应该为1才对。
因为跨距为2几乎会导致线圈2边电势抵消，而跨距为3则接近跨距为1的效果，但是白白浪费端部铜线！”

对于上述引号内的帖子，还要进行修正，请大家改正一下！

另外，异步电机设计不当就会出现不知如何旋转的情况，陈世坤《电机设计》p241就提到“潜行”的问题，p242更是提到了无法启动的情况，而且均提供了机械特性曲线，这也是常识之一！

南牛

9槽10极3相.JPG

南牛

9槽8极3相.JPG

南牛

大家只要细心，其实不看图也能发现，9槽8极的定子绕组和9槽10极的定子绕组是完全一样，当然有图更直观！