05.09 分數槽繞組的特點與分數槽解析

分數槽繞組的特點與分數槽解析

“8極電機9個槽,可能嗎?”小S詢問Ms.參。“不止可能,某些場合用得還挺多。”Ms.參如此解釋,並詳細解說了少槽多極數的諸多利好。

分數槽繞組的特點與分數槽解析

分數槽繞組

所謂分數槽是指定子每極每相槽數q為分數不可約的真分數

分數槽繞組時,每極每相槽數q可以寫成

q=Z/2pm=b+c/d……(1)

式(1)中m為相數,Z為槽數,p為極對數,b為整數,c/d為不可約的真分數。

在三相電機中,當q= Z/2pm為分數時,則每個極距內和每個相帶內的槽數就不是整數。一般情況下,分數槽電機的Z和p有一個最大的公約數,即

Z/p=Z0/p0……………(2)

式(2)中,Z=Zot,p=pot,t為最大的公約數,因此q可寫成式(3)

q= Z0/2mp0……………(3)

分數槽繞組的特點與分數槽解析

分數槽繞組特點及虛擬單元電機

公式(3)意味著:在分數槽繞組的電機中,每2p0個磁極下每相佔有Z0/m個槽。電機的齒槽分佈、感應電動勢向量圖和磁動勢向量圖,以2 p0個磁極為一個週期,重複t次。在同一個2 p0個磁極範圍內,後一磁極下齒槽的空間幾何位置不是前一磁極下齒槽的空間幾何位置的重複,每一磁極對的電磁關係和電磁參數也不是一樣的;若把各對磁極依次重疊起來,即把p0個相平面重疊起來,則不同磁極對下面的齒槽就不會一一對應重合,各個磁極對下面的繞組導體中的感應電動勢向量,或由該繞組導體內的電流所產生的磁動勢向量也不是同相位的。因此,在2 p0個磁極範圍內,每相總的感應電動勢不是每對磁極下每相感應電動勢的標量代數相加,而是向量幾何相加。與短矩繞組實現了層與層之間的分佈、分佈繞組實現了槽與槽之間的分佈相比較,分數槽繞組實現了磁極對與磁極對之間的分佈。

分數槽繞組的特點與分數槽解析

為分析起見,可以把由p0個相平面重疊在一起後得到的感應電動勢向量星形圖或磁動勢向量星形圖,看作為一個虛擬相平面上的感應電動勢向量星形圖或磁動勢向量星形圖;把由p0個磁極對所對應的部分看作具有一對虛擬磁極的電機,並稱之為分數槽電機的虛擬單元電機。虛擬單元電機的槽數為Z0,磁極對數為1。

分數槽繞組的特點與分數槽解析

因此,一臺分數槽電機由t個虛擬單元電機所組成,其每相總的感應電動勢就是虛擬單元電機的每相感應電動勢與t的乘積。

虛擬單元電機,及其對應的感應電動勢向量星形圖和磁動勢向量星形圖是分析計算分數槽電機的基礎。

分數槽繞組的特點與分數槽解析

分數槽繞組對稱條件

在電機中,為了獲得對稱的電動勢和磁動勢,首先要求其具有對稱的電樞繞組。

對三相電機而言,要求U、V和W三相電樞繞組的電動勢和磁動勢在數值上相等,相互間相位相差120º電角度。

在分數槽電機中,不是任何槽數Z和任何磁極對數p相配合就能獲得對稱的電樞繞組的。為了獲得對稱的電樞繞組,參數Z、p和m必須滿足:Z/m=整數,Z0/m=整數,Z= Z0t,p= p0t,t為Z與p的最大公約數。這種關係式被稱做分數槽繞組的對稱條件。

在槽數Z和磁極對數p滿足上述對稱條件的前提下,設計電機時應儘可能地減小t值,直至t=1,以便減小虛擬單元電機的數目,達到減小電動機電磁力矩脈動的目的。

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