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| 分?jǐn)?shù)槽集中繞組無刷直流電動(dòng)機(jī)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(jī)為例，介紹r分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)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(jì)軟件計(jì)算和樣機(jī)測試對比，得出兩者之間由于電感差異引起的機(jī)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(dòng)機(jī)；分?jǐn)?shù)槽集巾繞組；電感；機(jī)械特性0引 言在無刷直流電動(dòng)機(jī)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(jī)器自動(dòng)繞線等優(yōu)點(diǎn)，成為各火電機(jī)廠家甬選的設(shè)計(jì)方案。然而，幾乎很少有人會(huì)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(dòng)機(jī)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(jì)算了電機(jī)的氣隙磁密、電感、電流、功率和扭矩，通過性能對比，對兩者進(jìn)行更傘面的了解，根據(jù)它們的特點(diǎn)，可以更合理地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
1電機(jī)模型和繞組結(jié)構(gòu)1．1電機(jī)模型本文以6槽8極無刷直流電動(dòng)機(jī)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(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入Rxmprt模塊，編詳仿真后，自動(dòng)牛成Maxweu 2D模型。
對照電機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)，利用Maxwefl 2D模型編輯器對模型進(jìn)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(jī)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(dòng)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(shí)例中，雙層繞組電機(jī)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(jī)中線幽組A、B、c的匝數(shù)分別為46匝．．這兩種電機(jī)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(jī)的槽滿率也是相同的。
2性能計(jì)算參數(shù)對比雙層繞組電機(jī)和單層繞組電機(jī)的參數(shù)兒乎一模一樣，電機(jī)的總匝數(shù)和電阻也一樣，兩者在性能上會(huì)有什么差異？考慮到線圈分布位置的不同可能會(huì)產(chǎn)生不同電感，而電機(jī)電感又會(huì)對電機(jī)機(jī)械特性產(chǎn)生巨大影響，因此決定通過Maxwell 2I)對該電機(jī)的兩種繞組結(jié)構(gòu)的電感進(jìn)行計(jì)算。通過計(jì)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(jī)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(jī)性能進(jìn)行計(jì)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(jī)的實(shí)驗(yàn)測試采用三相六狀念標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)方式對這兩種不同繞組形式的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并用測功機(jī)系統(tǒng)對它們的機(jī)械特性進(jìn)行了測試。。樣機(jī)實(shí)物圖如圖9所示，電機(jī)的實(shí)際數(shù)據(jù)Ansoft計(jì)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(gè)固定力矩值進(jìn)行比較，此處以客戶指定的力矩點(diǎn)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(jì)算和樣機(jī)實(shí)物測試，可以得出以下結(jié)論：
單層繞組結(jié)構(gòu)電機(jī)比雙層繞組結(jié)構(gòu)電機(jī)電感大由于電感因素的影響，單層繞組電機(jī)機(jī)械特性明顯比雙層繞組電機(jī)要軟，因此單層繞組電機(jī)機(jī)械特性類似于串勵(lì)電機(jī)特性，非常適合于電動(dòng)工具等行業(yè)使用，在過載情況下電機(jī)也不容易燒毀。而雙層繞組電機(jī)機(jī)械特性較硬，基本上為線性變化，機(jī)械特性類似于永磁直流電動(dòng)機(jī)。單層繞組電機(jī)相對于雙層繞組電機(jī)而占，電機(jī)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(jī)選型過程中，可以根據(jù)電機(jī)的實(shí)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(jī)的機(jī)械特性。 |
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