永磁直流无刷电机主要由两大类电机组成,一类是节距等于1的分数槽集中绕组无刷电机,另一类是节距大于1的大节距无刷电机。
对于分数槽集中绕组分区的新概念,有别于单元电机的概念,这样用分区的概念去分析和思考无刷电机分数槽集中绕组的排列、接线,霍尔元件的位置安放等一系列的问题就显得分厂简单、清晰,这是一种新的绕组理念、观点和实用方法。
分数槽集中绕组无刷电机
大多数的无刷电动机的定子绕组是三相绕组,与三相交流异步感应电动机的定子绕组可以相同。无刷电动机的绕组形式是非常多的。
三相交流感应异步电动机的绕组有各种各样的形式,如单层绕组、双层绕组、集中绕组、分布绕组、同心式绕组、同心式正弦绕组,迭绕组、分数槽绕组和整数槽绕组、整距绕组、短距绕组,有的绕组节距大于1,有的绕组节距等于1等。这些绕组形式都可以用在永磁无刷电动机的定子绕组上。
无刷电动机的定子绕组形式中,绕组节距等于1,有刷分数槽的双层绕组,尤为引人注意。这种绕组就是在定子每个齿上绕一个线圈,每相每极的槽数是分数。这种特别的三相分数槽集中绕组具有许多优点,是无刷电动机绕组的一个分支,广泛应用于各种无刷电动机中。
无刷电动机采用分数槽集中绕组有许多优点
1)电动机的定位转矩小,工艺性好,转矩波动小。
2)线圈端部长度小,端部铜损小,电动机用铜量减少,机械特性较硬,效率高。
3)定子绕组工艺性好,机械下线简单,通用性好,槽满率可以比整数槽绕组高。
4)绕组无重叠,相间绝缘性好。
现在电动车上也应用了三相分数槽集中绕组形成的电动机,应用三相分数槽集中绕组无刷电动机数量很大。我国每年生产电动车电机约3千万以上,这是一个很大的数量,有一支庞大的队伍为之服务,为之奋斗。
内转子分数槽集中绕组无刷电动机定子
外转子分数槽集中绕组无刷电动机定子
电动机每极每项的槽数:
q=Z/(2×m×P)=Z0×t/(2×m×P0×t)=Z0/(2×m×P)
式中:m为相数,Z为槽数,P为极对数,Z0为单元电机齿数,P0为单元电机极对数,t为单元电机数(Z和P的最大公约数)。
q=Z/(2×m×P)化作:q=a c/b
其中,a是≥0的整数,分数c/b是最简分数,(每极每项的槽数是分数)那么该电动机就叫做分数槽电机。如果电动机既是分数槽,又是集中绕组,节距等于1,那么就简称分数槽集中绕组。分数槽集中绕组电动机的转子磁钢总是成对组成。
如:一分数槽集中绕组电动机3相,槽数为Z=12,P=4对极,那么对该分数进行约分,使该分数称为最简分数,
q=Z/(2×m×P)=12/(2×3×4)=1/2
q=Z/(2×m×P)=Z0×t/(2×m×P0×t)=12/(2×m×4)=3×4/(2×3×1×4)=3×t/(6×1×t)
t=4 公约数是4
该电动机的每极每相的槽数为1/2,单元电机数t=4,单元电机的槽数Z0=3,单元电机极对数P0=1,在12和8之间有最大公约数4,简约后的最简分数q=1/2是不可再约分的分数,而不是整数,这种电动机就称为分数槽集中绕组电动机。
在公式中可以看出,在2×P0的磁极所对应的定子齿和线圈部分看作是一个“小”电机,电机是由t个相同的“小”电机组成,它们串联、并联或者串并联,公用一根轴组成一个电机,把这种电机称为“单元电机”。
分数槽集中绕组电动机数据