51槽46極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)原理
51 Slot 46 Pole Fractional Slot Concentrated Winding
Permanent Magnet Motor

在永磁電機(jī)系列欄目中曾介紹過分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異,定位轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。在在本課件中介紹51槽46極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的工作原理,該電機(jī)定子槽數(shù)與轉(zhuǎn)子極數(shù)都很多,線圈連接復(fù)雜,充分說明分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)槽數(shù)與極數(shù)配合的復(fù)雜性。

圖1左圖是有51個(gè)槽(齒)的內(nèi)定子鐵芯,右圖是有46個(gè)永磁體磁極的外轉(zhuǎn)子,紅色磁極是南極,藍(lán)色的是北極。

內(nèi)定子鐵芯與外永磁轉(zhuǎn)子

圖1—內(nèi)定子鐵芯與外永磁轉(zhuǎn)子

圖2是繞有線圈的定子,A相線圈是藍(lán)色,B相線圈是綠色,C相線圈是黃色。每相繞組有17個(gè)線圈,由于17是質(zhì)數(shù),所以每相線圈中有3個(gè)一組與4個(gè)一組。

在定子鐵芯上安裝有霍爾元件A 、霍爾元件B、 霍爾元件C,通過檢測轉(zhuǎn)子磁極極性變化來測定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置,控制驅(qū)動(dòng)電路,3個(gè)霍爾元件采用開關(guān)型集成元件,安裝位置見圖2右圖。

有線圈的內(nèi)定子與霍爾元件

圖2—有線圈的內(nèi)定子與霍爾元件

圖3是電機(jī)組合在一起的的內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子。

分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子

圖3--分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的內(nèi)定子與外轉(zhuǎn)子

圖4是繞組的展開圖,每個(gè)線圈標(biāo)有對應(yīng)的齒號(hào)與線圈的相號(hào),同樣藍(lán)色是A相線圈,綠色是B相線圈,黃色是C相線圈。

51槽46極分?jǐn)?shù)槽集中繞組展開圖

圖4--51槽46極分?jǐn)?shù)槽集中繞組電機(jī)繞組展開圖

每相繞組的17個(gè)線圈串聯(lián)起來,三相按星型連接。驅(qū)動(dòng)電源為三相橋式電路,電源與繞組的連接見圖5。

三相繞組與驅(qū)動(dòng)電路

圖5—三相繞組與驅(qū)動(dòng)電路

圖4線圈太多不便于觀察,把前面一組A、B、C三相繞組抽出來單獨(dú)顯示,并把三個(gè)繞組尾端連在一起,組成星形連接以便于分析,見圖6。圖中也顯示了3個(gè)霍爾元件的位置,也注明了轉(zhuǎn)子磁極的極性與運(yùn)動(dòng)方向。

51槽46極分?jǐn)?shù)槽集中繞組局部展開圖

圖6--51槽46極分?jǐn)?shù)槽集中繞組局部展開圖?

我們用一段動(dòng)畫來演示這個(gè)電機(jī)的工作原理,由于整個(gè)電機(jī)槽多極多,僅取以前面一組A、B、C三相繞組為主的部分進(jìn)行演示,圖7是動(dòng)畫的截圖,圖中定子上的紅色數(shù)字是線圈(齒)的編號(hào)。

51槽46極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)局部

圖7--51槽46極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)局部

請觀看51槽46極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的工作原理動(dòng)畫。

51槽46極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)原理動(dòng)畫

多槽多極的分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)可實(shí)現(xiàn)較低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩運(yùn)行,非常適合作為電動(dòng)車的直驅(qū)電機(jī),在電動(dòng)汽車中作為輪轂電機(jī),我國的一些大功率自行車已廣泛使用這種電機(jī),圖8是來自網(wǎng)絡(luò)上的照片,左圖是自行車輪轂電機(jī)外觀,右圖是定子鐵芯與繞組。

198系列電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)

圖8—198系列電動(dòng)自行車輪轂電機(jī)
 
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