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1、分数槽集中绕组永磁交流伺服电动机齿槽转矩分析梁冰洁11721236AddyourtextinhereAddyourtextinhereAddyourtextinhereAddyourtextinhereAddyourtextinhere主要内容一、背景和意义二、分数槽集中绕组的介绍三、齿槽转矩的性质及产生规律四、齿槽转矩的原理及分析五、齿槽转矩的削弱六、小结分数槽绕组概述分数槽集中绕组及齿槽转矩概述一、背景和意义一般交流电机的电枢绕组由多相绕组构成,电机每极每相槽数为q,则整数整数槽绕组一般交流电机q分数分数槽绕组使用在大中型多极
2、水轮发电机、低速同步电动机和一部分异步电动机中分数槽的主要目的：解决电机转速较低、极对数较多而电机槽数又有限的矛盾利用分数槽绕组的等效分布作用和对齿谐波反电势的削弱作用,以达到改善电势波形和提高绕组利用率的效果分数槽绕组概述永磁交流伺服电动机的电枢一般也由多相绕组构成。尽管其驱动器的输入为直流电,但通过逆变器施加在电机多相绕组上的均为交流电,因此交流电机电枢绕组的基本理论和设计方法完全运用于永磁无刷电动机。不仅如此,近年来随着永磁交流伺服电动机理论、设计和工艺技术的不断创新和发展,其电枢绕组采用分数槽方案已成为重要的发展方向之一,
3、尤其在中小型永磁无刷和交流伺服电机上更显突出。国内外许多公司在各自的永磁交流伺服电动机系列产品上均采用分数槽绕组方案。采用分数槽绕组有如下优点：(1)电枢冲片槽数较少,电枢铁心制造工艺相对简单。(2)常采用集中绕组,槽利用率高、槽满率高,简化了嵌线工艺。(3)当第一节距y=1时,可采用自动绕线,不仅提高劳动生产率,又降低了成本。(4)一般采用分数槽绕组时,电机线圈端部较短,不仅节约了铜线,而且同等情况下减少了电机铜耗。(5)在不斜槽的情况下,减少了齿槽效应,改善电机的电势波形,大大减少了电机静态和低速时的转矩波动。55%01020
4、3分数槽集中绕组及齿槽转矩概述所谓分数槽集中绕组就是定子绕组的跨距y=1。体积小质量轻效率高功率密度大工艺结构简单成本低廉分数槽集中绕组优势在分数槽集中绕组中，由于极数和槽数较为接近，齿槽转矩的作用机理、基本性质以及影响齿槽转矩的各种因素都具有不同的概念。尽管低阶(常常是一阶)齿槽转矩已不存在，但高阶齿槽转矩依然存在，由于电机的槽数较少，因而相对一个电机的机械圆周而言谐波次数并不低，又由于电机的工艺原因，一般不能采用斜槽的办法来消除。齿槽转矩危害损耗增大效率降低n较大时引起震动和噪声直接引起转矩波动影响伺服性能和精度二、分数槽集中
5、绕组的介绍分数槽绕组的特征与对称条件分数槽集中绕组分析分数槽绕组的特征与对称条件采用分数槽：Year利用槽电势星形图分析整数槽电机绕组时,电机有p对极,则有p个重叠的槽电势星形,每个电势星形中所对应的槽在磁极下分别处于相同的位置,相当于电机由p个单元电机组成。在分数槽组中,相邻磁极和定子槽的相对位置是不同的,但就整个电机来说,某些磁极和定子槽的相对位置可与另一些磁极和定子槽的相对位置所重复。根据分析,分数槽绕组的单元电机数t为电机电枢槽数Z与电机极对数p的最大公约数,即有Z=tZ′,p=tp′,Z′和p′即为单元电机的槽数和极对数
6、。借助槽电势星形图,经过分析后,不难得出单元电机中有:任何m相对称的双层分数槽绕组,在计算基波电势时,它和一个具有同样槽数q′=N而极对数p′=p/d的整数槽绕组是等效的。m相分数槽绕组的对称条件为：且绕组的最大并联支路数为:实际上,电机的并联路支数a应满足amax/a为整数。由于Z′/m和Z/m必为整数,而q=N/d必为不可约分数。分数槽绕组的对称条件为:分数槽集中绕组分析y=1中小型永磁交流伺服电动机使用的分数槽集中绕组q<1,故而可以简化,不需要单元电机的概念。根据电机槽数的奇偶性和工艺特性,可分别采用单、双层绕组。当电机槽
7、数Z为奇数时,Z/m也为奇数,此时电机只能接成双层绕组;当Z为偶数时,Z/m也为偶数,电机既可采用单层绕组,也可采用双层绕组,具体可根据电机的其它参数和要求来确定。电机绕组的基波槽距电角度为2p≈Z2p+2iZ为偶数Z=i=1，2，3…2p+（2i－1）Z为奇数可取表1y=1常用分数槽绕组槽极选配表“√”——i=1“○”——i=2“△”——i=3“×”——不能构成分数槽绕组空白处——可能具有构成分数槽的基本条件,但由于α1与180°相差较远而不常用。分数槽集中绕组中q＜1,等效为q′=N，p′=p/d的双层整距绕组,因而有:基波分
8、布系数分数槽集中绕组的短距系数理论上可仿照整数槽绕组进行计算,可直接利用槽距电角度直接计算:三、齿槽转矩的性质及产生规律齿槽转矩，就是由于电机开有齿槽后，电机旋转时，由于电机齿和槽相对应的气隙磁导的变化，引起其气隙磁场能量的变化而产生的转矩变化。因
