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| 分?jǐn)?shù)槽集中繞組無刷直流電動機繞組結(jié)構(gòu)對比(zxj) |
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摘要：以6槽8極無刷直流電機為例，介紹r分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機繞組結(jié)構(gòu)包括單層結(jié)構(gòu)和雙層結(jié)構(gòu)，通過Ansoft設(shè)計軟件計算和樣機測試對比，得出兩者之間由于電感差異引起的機械特陛的變化，為正確合理地應(yīng)用單層繞組結(jié)構(gòu)和雙層繞組結(jié)構(gòu)提供了思路、關(guān)鍵詞：無刷直流電動機；分?jǐn)?shù)槽集巾繞組；電感；機械特性0引 言在無刷直流電動機中采用分?jǐn)?shù)槽集中繞組已經(jīng)非常普遍，但幾乎所有的場合都是采用雙層繞組，分?jǐn)?shù)槽雙層集中繞組以其端部尺寸小、功率密度大、適合機器自動繞線等優(yōu)點，成為各火電機廠家甬選的設(shè)計方案。然而，幾乎很少有人會聯(lián)想到分?jǐn)?shù)槽單層集巾繞組。
本文以6槽8極的無刷直流電動機作為研究對象，針對分?jǐn)?shù)槽繞組單層和雙層結(jié)構(gòu)，應(yīng)用Ansoft軟件，計算了電機的氣隙磁密、電感、電流、功率和扭矩，通過性能對比，對兩者進行更傘面的了解，根據(jù)它們的特點，可以更合理地進行產(chǎn)品設(shè)計。
1電機模型和繞組結(jié)構(gòu)1．1電機模型本文以6槽8極無刷直流電動機為例，具體尺寸如下：定r外徑42 mm，定子內(nèi)孔22 mm，定子長度60 mm，轉(zhuǎn)子外徑20 5 mlll．極弧系數(shù)O．75。將電機結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入Rxmprt模塊，編詳仿真后，自動牛成Maxweu 2D模型。
對照電機實際結(jié)構(gòu)，利用Maxwefl 2D模型編輯器對模型進行適當(dāng)優(yōu)化，模型經(jīng)過加載、剖分、求解后等過程后，得劍電機二維磁場分布。求解區(qū)域網(wǎng)格剖分如圖1所示，圖2為磁場分布云圖，圖3為氣隙磁密分布圖。，1．2繞組結(jié)構(gòu)根據(jù)槽電動勢星形圖，很容易得到繞組分布圖。
岡4(a)為雙層集中繞組結(jié)構(gòu)幽，圖4(b)為單層集中繞組結(jié)構(gòu)圖。在該實例中，雙層繞組電機中線圈組A1、A2、B1、B2、c1、C2的匝數(shù)分別為23 匝，而單層繞組電機中線幽組A、B、c的匝數(shù)分別為46匝．．這兩種電機結(jié)構(gòu)其余零部什均相同，由于采用相同直徑的漆包線，顯然兩種電機的槽滿率也是相同的。
2性能計算參數(shù)對比雙層繞組電機和單層繞組電機的參數(shù)兒乎一模一樣，電機的總匝數(shù)和電阻也一樣，兩者在性能上會有什么差異？考慮到線圈分布位置的不同可能會產(chǎn)生不同電感，而電機電感又會對電機機械特性產(chǎn)生巨大影響，因此決定通過Maxwell 2I)對該電機的兩種繞組結(jié)構(gòu)的電感進行計算。通過計算，發(fā)現(xiàn)兩者的電感差異很大。具體如下：
雙層繞組汁箅電感：
式(1)和式(2)中的電感矩陣數(shù)值為電機長度為l m的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)還需乘以O(shè).06，顯然，單層繞組的電感約為雙層繞組的電感的2倍。
得到電感數(shù)值的差異后，要對電機性能進行計算對比。性能能指標(biāo)具體對比情況如圖5～網(wǎng)8所示。
3兩種結(jié)構(gòu)原型機的實驗測試采用三相六狀念標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動方式對這兩種不同繞組形式的電機進行驅(qū)動，并用測功機系統(tǒng)對它們的機械特性進行了測試。。樣機實物圖如圖9所示，電機的實際數(shù)據(jù)Ansoft計算結(jié)果有一定偏差，但整體上來說還是比較吻合的。下面以某個固定力矩值進行比較，此處以客戶指定的力矩點O.5 N.m為例，具體對比數(shù)據(jù)如表1所示4結(jié)語通過以上Ansoft計算和樣機實物測試，可以得出以下結(jié)論：
單層繞組結(jié)構(gòu)電機比雙層繞組結(jié)構(gòu)電機電感大由于電感因素的影響，單層繞組電機機械特性明顯比雙層繞組電機要軟，因此單層繞組電機機械特性類似于串勵電機特性，非常適合于電動工具等行業(yè)使用，在過載情況下電機也不容易燒毀。而雙層繞組電機機械特性較硬，基本上為線性變化，機械特性類似于永磁直流電動機。單層繞組電機相對于雙層繞組電機而占，電機的****輸出功率較小，在低速過載情況下電流較小，效率較高。
通過以上對比，在以后的電機選型過程中，可以根據(jù)電機的實際使用情況，合理地選擇合適的繞組方式，以便充分發(fā)揮利用好電機的機械特性。 |
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