| 12槽8極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī) |
| 12 Slot 8 Pole Fractional Slot Concentrated |
| Winding Permanent Magnet Motor |
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)小的優(yōu)點(diǎn)。下面通過一個(gè)12槽8極的分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)模型介紹其原理與基本結(jié)構(gòu)。 |
| 12槽8極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 |
分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的最大特點(diǎn)是集中繞組，圖1右圖是定子鐵芯結(jié)構(gòu)，鐵芯內(nèi)圓周開了12個(gè)槽，形成12個(gè)齒，每個(gè)齒端部有極靴。把線圈直接繞在定子齒極上，所有線圈節(jié)距為1，稱為集中繞組，共12個(gè)線圈。 為顯示清晰在原理介紹時(shí)采用單層線圈表示，圖1左圖是繞有線圈的定子。顯然，集中繞組的線圈端部長(zhǎng)度短，銅損小，效率就高；繞組無重疊，相間絕緣好；線圈易機(jī)械下線，降低生產(chǎn)成本。 |
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對(duì)于12個(gè)槽的分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子可以是8個(gè)極，10個(gè)極，14個(gè)極，16個(gè)極。本模型的永磁體轉(zhuǎn)子有8個(gè)極（4對(duì)極），8個(gè)永磁體采用表面貼片式，磁極的磁場(chǎng)方向?yàn)?strong>徑向，藍(lán)色永磁體磁場(chǎng)方向向外，為N極；紅色永磁體磁場(chǎng)方向向內(nèi)，為S極。圖2左圖是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，右圖是定子與轉(zhuǎn)子布置圖。 |
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在圖2中，4個(gè)藍(lán)色線圈串聯(lián)組成A相繞組；4個(gè)綠色線圈串聯(lián)組成B相繞組；4個(gè)黃色線圈串聯(lián)組成C相繞組。各相繞組的線圈連接見圖3，12個(gè)線圈組成三相繞組，三相的末端連接起來構(gòu)成星形接法。 |
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也可以由3個(gè)單個(gè)的繞組組成星形連接，再并聯(lián)使用，見圖4。并聯(lián)線圈要重新設(shè)計(jì)，線要細(xì)些，匝數(shù)要多些。 |
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電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源由三相橋式電路組成，圖5是連接示意圖。與三相逆步電動(dòng)機(jī)或三相同步電動(dòng)機(jī)不同，該永磁電機(jī)輸入的不是正弦波，在每時(shí)刻僅有兩相通電。 霍爾元件安裝在定子兩個(gè)齒極間的空隙處，當(dāng)轉(zhuǎn)子的兩個(gè)磁極交界處通過霍爾元件時(shí)，霍爾元件檢測(cè)到極性變化，發(fā)出信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行三相電流的切換，共有霍爾元件A、霍爾元件B、霍爾元件C三個(gè)霍爾元件,見圖1、圖3、圖6。 |
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| 12槽8極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)工作原理 |
| 為了直觀清晰的演示分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的工作原理，采用磁阻電機(jī)原理來分析轉(zhuǎn)子受力旋轉(zhuǎn)的原理。圖6是電機(jī)模型的正視圖，用來分析電機(jī)的工作原理。圖中線圈端的標(biāo)注與圖3相同，線圈上的紅色箭頭表示此時(shí)線圈電流方向，藍(lán)色線表示此時(shí)的磁力線與方向。 |
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定子繞組有6個(gè)開通狀態(tài)，6個(gè)狀態(tài)為一個(gè)周期，一個(gè)周期轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)90度，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周需4個(gè)周期，把6個(gè)狀態(tài)的時(shí)間段分別稱為T1、T2、T3、T4、T5、T6。 在進(jìn)入T1時(shí)刻，霍爾元件C檢測(cè)到轉(zhuǎn)子磁極由S變?yōu)镹，驅(qū)動(dòng)電源輸出為B相正、C相負(fù)，兩相線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，見圖7左圖。 在進(jìn)入T2時(shí)刻，霍爾元件A檢測(cè)到轉(zhuǎn)子磁極由N變?yōu)镾，驅(qū)動(dòng)電源輸出為A相正、C相負(fù)，兩相線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，見圖7右圖。 |
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在進(jìn)入T3時(shí)刻，霍爾元件B檢測(cè)到轉(zhuǎn)子磁極由S變?yōu)镹，驅(qū)動(dòng)電源輸出為A相正、B相負(fù)，兩相線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，見圖8左圖。 在進(jìn)入T4時(shí)刻，霍爾元件C檢測(cè)到轉(zhuǎn)子磁極由N變?yōu)镾，驅(qū)動(dòng)電源輸出為C相正、B相負(fù)，兩相線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，見圖8右圖。 |
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在進(jìn)入T5時(shí)刻，霍爾元件A檢測(cè)到轉(zhuǎn)子磁極由S變?yōu)镹，驅(qū)動(dòng)電源輸出為C相正、A相負(fù)，兩相線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，見圖9左圖。 在進(jìn)入T6時(shí)刻，霍爾元件B檢測(cè)到轉(zhuǎn)子磁極由N變?yōu)镾，驅(qū)動(dòng)電源輸出為B相正、A相負(fù)，兩相線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，見圖9右圖。 |
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T6結(jié)束再次進(jìn)入T1，重新循環(huán)，轉(zhuǎn)子就不停的旋轉(zhuǎn)下去。 下面演示的就是這一循環(huán)過程的動(dòng)畫。 |
| 12槽8極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)原理動(dòng)畫 |
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| 分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的槽極數(shù)組合 |
| 分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的定子槽數(shù)與轉(zhuǎn)子磁極數(shù)可以有多種組合，在下表在列出了各種定子槽數(shù)可采用的轉(zhuǎn)子磁極數(shù)。 |
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在下個(gè)課件介紹12槽10極分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的原理與基本結(jié)構(gòu)。 |
| 結(jié)束語 |
分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)適宜做成大轉(zhuǎn)矩，低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)，在電動(dòng)車領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，作為直驅(qū)式輪轂電機(jī)。目前最多是作為電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)電機(jī)，作為電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)也得到應(yīng)用。輪轂電機(jī)為獲得大轉(zhuǎn)矩與較低轉(zhuǎn)速，電機(jī)采用多槽與多極的形式。直線電機(jī)也可以做成分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁直線電機(jī)。 |
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