无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合分析

本文主要探讨了三相无刷直流电动机(BLDCM)中分数槽集中绕组的槽极数组合选择及其应用，作者谭建成深入分析了影响这一选择的多个关键因素。 在无刷直流电动机的设计中，分数槽集中绕组的选择至关重要，因为它直接影响电机的性能和效率。文章首先指出，槽极数组合的选择要考虑电机的物理特性，如槽的数量（奇数或偶数）以及绕组是单层还是双层。这些因素会决定绕组产生的磁势谐波、转子涡流损耗以及电机运行时的扭矩波动。 文章详细分析了奇数槽与偶数槽的差异。对于奇数槽的Z/p组合，相比于偶数槽组合，其优势在于提供更多组合选择，更高的绕组系数，以及更小的齿槽转矩（LCM）。然而，这种组合可能会导致径向不平衡磁拉力（UMP），即电机内部产生的不均匀磁力，这可能会影响电机的稳定性和寿命。 此外，谭建成还讨论了单层与双层绕组结构的影响。双层绕组虽然可以提高空间利用率，但可能增加涡流损耗，而单层绕组则可能降低这种损耗，但可能导致绕组排列更为复杂。涡流损耗是由于交变磁场在转子材料中引起的一种损耗，会转化为热量，影响电机的效率。 接着，文章重点探讨了槽极数组合的最小公倍数（LCM）与齿槽转矩的关系。LCM大意味着槽极数之间的同步性更好，可以减少齿槽转矩，从而减小电机运行时的扭矩纹波，提升驱动平稳性。同时，作者也提到了转子涡流损耗，这是由于交变磁场在转子中产生的电流引起的，高损耗会导致电机过热，降低效率。 最后，文章涉及了径向不平衡磁拉力和扭矩纹波这两个重要参数。径向不平衡磁拉力可能导致电机轴承的额外负载，影响机械寿命；而扭矩纹波则是电机运行中扭矩随时间变化的不稳定性，这将影响驱动系统的精度和稳定性。 三相无刷直流电动机分数槽集中绕组的槽极数组合选择是一项复杂任务，需要综合考虑多个因素，包括槽数性质、绕组结构、磁势谐波、涡流损耗、平衡问题以及扭矩性能。通过合理选择和优化这些参数，可以实现更高效、更稳定的电机设计。这些结论对于电机设计者来说具有重要的参考价值。