收稿日期:2007-06-221王云艳女1981年生;湖北工业大学电气与电子工程学院任教,研究方向为永磁电机及其控制.基金项目:湖北工业大学青年科研基金.每极每相槽数和相数对集中绕组无刷直流电动机反电动势的影响王云艳武洁湖北工业大学电气与电子工程学院,湖北武汉(430068)摘要提出了组合定子铁心集中绕组无刷直流电动机反电动势的分析方法,推导出了计算公式,得出了计算波形,并讨论了相数和每极每相槽数对反电动势的影响。关键词无刷反电动势每极每相槽数集中绕组中图分类号TM33TM301.4文献标识码A文章编号1008-7281(2007)06-0004-04InfluenceoftheSlotsPerPolePerPhaseandPhasesontheCounterElectromotiveForceofConcentratedWindingBrushlessDCMotorWangYunyanandWuJieAbstractThispaperpresentstheanalysismethodsofcounterelectromotiveforceofconcentratedwindingbrushlessdcmotorwithcombinationstatorcore,derivessomecom-putingequations,givessomecomputingwaveform,anddiscussestheinfluenceofslotsperpoleperphaseandphasesonthecounterelectromotiveforce.KeywordsBrushless,counterelectromotiveforce,slotsperpoleperphase,con-centratedwinding.0引言永磁无刷直流电动机具有调速性能好、高效节能、功率密度高、结构简单、可靠性高等优点。目前,在工业应用、家用电器、交通运输、医疗器械、自动控制等领域的应用日益广泛。普通永磁无刷直流电动机硅钢片等材料的利用率不高,一般采用分布绕组使得人工下线比较困难,不利于大规模自动化生产。与此相比,组合定子铁心集中绕组永磁无刷直流电动机不但克服了上述缺点,同时又具有一些自身的优点。所谓组合定子铁心结构,是指定子铁心由若干个小T形片(即带一段轭的齿,小T形片数等于齿/槽数)拼接而成。图1所示为无刷直流电动机的组合定子铁心集中绕组示意图。采用这种定子铁心结构的好处是多方面的。(1)组合定子铁心冲片可以大大提高硅钢片材料的利用率,甚至可以用大电机冲片剩余的边角料进行冲片,显著降低电机铁心的材料成本;(2)组合定子铁心齿上为集中绕组,即变压器式绕组,这样可以用机器绕线代替分布绕组时的人工下线,降低电机制造的人工成本;(3)可实现/少槽多极0结构,这对于增大电磁转矩,降低转矩脉动是十分有利的;(4)组合定子铁心的集中式绕组为一种整距绕组,通过合理的磁路设计,可以得到比较理想的梯形反电动势波形。图1组合定子铁心集中绕组结构图2为一台9槽8极(9/8,下同)高压永磁无刷直流电动机一相反电动势的实测波形。可见,反电动势波形平顶部分比较宽,约100b电角度,平顶波部分比较平滑,是一个比较理想的梯形波。反电动势与电机的性能密切相关。对于方波电流驱动的永磁无刷电动机来说,当反电动势平顶部分达到一定宽度后,脉动转矩纹波显著减小。4防爆电机(EXPLOSION-PROOFELECTRICMACHINE)2007年第6期第42卷(总第139期)因此,反电动势的分析对于无刷电机具有非常重要的意义。本文针对组合定子铁心集中绕组永磁无刷直流电动机,讨论相数和每极每相槽数对反电动势波形的影响。图29槽8极电机一相反电动势1相数对反电动势的影响根据永磁无刷直流电动机的控制方式不同,其反电动势波形有正弦波和梯形波两种。对于梯形波反电动势来说,其平顶部分越宽越好,最好的情况是矩形波。另一方面,由于磁钢充磁、磁路结构、电机绕组等因素的影响,平顶部分的宽度不可能达到180b电角度。当反电动势波平顶部分宽度达到一定电角度之后,由换相引起的转矩脉动会显著减小[1]。由图3可以看出,如果m相无刷电机的m相反电动势包络线为一条直线,则换相脉动转矩为0。由此可得,2P=m(P-2Amax)即Amax=(m-2)P2m(mE3)(1)式中,Amax为理想一相反电动势波的斜坡宽度最大值。验证可知,当m=3时,Amax=30b电角度,即三相电机理想的一相反电动势波平顶宽度最小值为120b电角度;当m=4时,Amax=45b电角度,即四相电机理想的一相反电动势波平顶宽度最小值为90b电角度。可见,相数越多,理想反电动势平顶宽度越窄。图3理想反电动势波形2每极每相槽数对反电动势的影响影响反电动势波形的因素有很多,如槽配合、永磁体充磁方式、定子铁心齿面宽、极宽、相数等,其中槽配合是一个非常重要的因...
