无刷DC永磁电机为什么选择分数槽绕组？又怎么分析？

在一次技术交流会上，刚入职的小s莫名其妙地问女士：“为什么无刷DC永磁电机选择分数槽绕组？”沈女士曾经很疑惑这个问题。当小s问这个问题的时候，心里早就酝酿好的沈老师的回答蹦出来了：“直驱、紧凑”.

无刷直流水磁电动机应用

无刷DC磁流体电机广泛应用于视听设备、计算机外部设备、智能信息机械等领域。在这些领域，无刷DC永磁电机大多采用多极扁平外转子结构，电枢绕组多采用分数槽绕组。为什么会这样？原因是多极煎饼结构可以使电机紧凑，提高性能，满足用户的高精度要求；分数槽绕组主要是因为其独特的优势，如电枢冲片齿槽数少、每齿一个集中线圈、端部短、齿槽效应引起的力短脉动小.

电枢冲片齿槽数少

分数槽绕组最突出的优点是槽数少的极数，可以在一定程度上减少槽绝缘占用的空间，提高铜、铁等有效材料的利用率，使电枢冲片和铁芯的制造简单易行。

每个齿上绕制一个集中线圈

一般来说，无刷DC磁流体电机电枢绕组的第一节距为y=l，即每个齿上缠绕一个集中线圈，可以通过自动绕线机缠绕，可以显著提高生产效率，降低电机制造成本。

显著地缩短电枢线圈端部长

由于跨度小，电枢线圈端部长可显著缩短，省铜，降低电枢漏抗，增加电机输出，提高灵敏度和效率。

齿槽效应引起的力短脉动小。

分数槽绕组实现了分裂磁极对和磁极对之间的分配，可以有效降低齿槽转矩。

实例分析分数槽绕组

以“相数m=3，电枢槽数Z=9，转子永磁磁极数2p=8”为例，讨论了8/9极槽双叠片绕组的磁势和连接方式。

相邻两槽间夹角

如果两个相邻槽之间的电夹角为，那么

=p360/Z=4360/9=160

电枢绕组磁势星形图

如图1所示，是9槽8极电机的磁势星形图。

图1

电枢绕组的第一节距为y=1，是一个集中绕组，几何上每个齿上绕有一个线圈。两个线圈侧之间的磁势轴之间的夹角，即两个相邻槽之间的电夹角为=160，短距离系数为

ky=sin(y/*90)

=sin[1(98)90]

=sin(80)=0.98

电枢绕组连接方法

从图1可以看出，该电机由t=1个虚拟单元电机组成。第1、2、9齿上的第1、2、9线圈形成U相，第4、5、3齿上的第4、5、3线圈形成V相，第7、8、6齿上的第7、8、6线圈形成W相。第1、4、7槽矢量可分别视为U相、V相、W相的组合矢量方向，V相由与第四线圈头连接的第三线圈头、与第五线圈尾连接的第四线圈尾组成，W相由与第七线圈头连接的第六线圈头、与第八线圈尾连接的第七线圈尾组成。每个极和相位的等效槽数q0=3，等效槽间距角 0=20，分布系数为

kp=sin(q0*0/2)/q0sin(0/2)

=sin(320/2)[3sin(20/2)]

=0.50.52=0.96

绕组系数

绕组系数kw=ky KP=0.98 0.96=0.94。

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