儲建華，王卓翊，邱國平

(1.江蘇開璇智能科技有限公司，蘇州 215101；2.常州蓓斯特寶馬電機(jī)有限公司，常州 213011)

1 DDR低速力矩電機(jī)槽極配合的設(shè)計應(yīng)用

前面介紹了電機(jī)槽極兩大要素即電機(jī)的槽極配合對電機(jī)運行質(zhì)量特性的影響，在實際電機(jī)設(shè)計中可以廣泛應(yīng)用，對電機(jī)的運行質(zhì)量特性進(jìn)行目標(biāo)設(shè)計，從而使電機(jī)的運行質(zhì)量特性得到較好的提高。

下面介紹槽極兩大要素即電機(jī)的槽極配合在設(shè)計中的應(yīng)用實例，由于篇幅關(guān)系，作者僅簡要介紹直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(jī)(以下簡稱DDR電機(jī))槽極配合的設(shè)計應(yīng)用。

DDR電機(jī)是一種轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)矩大、槽數(shù)和極數(shù)較多的多槽電機(jī)。一般不對DDR電機(jī)進(jìn)行磁鋼直極錯位和定子斜槽，電機(jī)本身具有大轉(zhuǎn)矩，要求齒槽轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)矩脈動小且定位精度高。因此，對于DDR電機(jī)，主要通過合理的槽極配合以求減弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩。表1是兩個產(chǎn)地的3種DDR電機(jī)的質(zhì)量特性要素相關(guān)數(shù)據(jù)。

表1 3種DDR電機(jī)槽極配合的相關(guān)數(shù)據(jù)

以上DDR電機(jī)都采用了分區(qū)整數(shù)槽單節(jié)距集中這樣繞組分布，而且都采用了全繞組排列。電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩計算因子KL見后文表3。

2 24槽不同極數(shù)DDR電機(jī)槽極配合分析

分析24槽DDR電機(jī)的槽極配合，選取極數(shù)為20極、22極、26極，電機(jī)質(zhì)量特性如表3所示，繞組分布如圖1所示，電機(jī)質(zhì)量特性如表2所示。

(a)24槽20極

由表2可見，24槽22極和24槽26極的評價因子相同(CT=2)，但24槽26極的計算因子KL更小，由此判斷這兩種槽極配合的電機(jī)質(zhì)量特性相近，且24槽26極的齒槽轉(zhuǎn)矩更小。

表2 24槽不同槽極配合的性能比較

通過仿真軟件進(jìn)行極弧系數(shù)參數(shù)化分析，并得到瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩脈動曲線，如圖2～圖6所示。

圖2 24槽20極磁鋼極弧系數(shù)參數(shù)化分析

由圖2、圖3可見，24槽20極電機(jī)磁鋼的極弧系數(shù)在0.83時，電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩為0.149 7 N·m；24槽26極磁鋼的極弧系數(shù)應(yīng)該在0.85左右時為佳，這時的電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩僅為4.397 mN·m。

圖3 24槽26極磁鋼極弧系數(shù)參數(shù)化分析

3種24槽電機(jī)瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩脈動分析如圖4～圖6所示。

圖4 24槽20極瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩脈動曲線

圖5 24槽22極瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩脈動曲線

圖6 24槽26極瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩脈動曲線

由表2以及圖4～圖6可見，3種24槽不同極數(shù)配合的電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩相差較大，24槽20極的齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動最大，24槽26極的齒槽轉(zhuǎn)矩最小，但是其轉(zhuǎn)矩脈動比24槽22極的轉(zhuǎn)矩脈動大，因此，在分區(qū)數(shù)相同、定子繞組排布相同、僅磁鋼數(shù)不同的情況下，24槽22極是DDR電機(jī)最佳槽極配合。

3 48槽不同極數(shù)DDR電機(jī)槽極配合分析

由表1可見，有兩個單位用48槽配合不同的極數(shù)，做了DDR電機(jī)并批量生產(chǎn)，即48槽40極和48槽44極。

從計算因子KL(表3)看，48槽40極明顯不如48槽44極；從CT看，48槽40極的CT=8，而48槽44極的CT=4，因此可以判定48槽40極的齒槽轉(zhuǎn)矩較大。48槽40極的齒槽轉(zhuǎn)矩確實較大，手感滯重。

對48槽電機(jī)轉(zhuǎn)子極數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，選取38極、40極、44極、46極，4種電機(jī)的性能比較如表3所示。

表3 電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩計算因子KL

表4 48槽不同槽極配合的性能比較

可以看出，48槽40極的齒槽轉(zhuǎn)矩的3.8 N·m，而48槽38極的齒槽轉(zhuǎn)矩僅0.01 N·m。48槽44極的性能要比48槽40極的要好，因此武漢生產(chǎn)的DDR電機(jī)的槽極配合選取比較合理，48槽38極的性能比48槽44極的好。

(未完待續(xù))