电机槽极配合与电机运行质量特性研究(Ⅶ)

储建华，王卓翊，邱国平

(1.江苏开璇智能科技有限公司，苏州 215101；2.常州蓓斯特宝马电机有限公司，常州 213011)

1 DDR低速力矩电机槽极配合的设计应用

前面介绍了电机槽极两大要素即电机的槽极配合对电机运行质量特性的影响，在实际电机设计中可以广泛应用，对电机的运行质量特性进行目标设计，从而使电机的运行质量特性得到较好的提高。

下面介绍槽极两大要素即电机的槽极配合在设计中的应用实例，由于篇幅关系，作者仅简要介绍直接驱动旋转电机(以下简称DDR电机)槽极配合的设计应用。

DDR电机是一种转速低、转矩大、槽数和极数较多的多槽电机。一般不对DDR电机进行磁钢直极错位和定子斜槽，电机本身具有大转矩，要求齿槽转矩小、转矩脉动小且定位精度高。因此，对于DDR电机，主要通过合理的槽极配合以求减弱电机的齿槽转矩。表1是两个产地的3种DDR电机的质量特性要素相关数据。

表1 3种DDR电机槽极配合的相关数据

以上DDR电机都采用了分区整数槽单节距集中这样绕组分布，而且都采用了全绕组排列。电机齿槽转矩计算因子KL见后文表3。

2 24槽不同极数DDR电机槽极配合分析

分析24槽DDR电机的槽极配合，选取极数为20极、22极、26极，电机质量特性如表3所示，绕组分布如图1所示，电机质量特性如表2所示。

(a)24槽20极

由表2可见，24槽22极和24槽26极的评价因子相同(CT=2)，但24槽26极的计算因子KL更小，由此判断这两种槽极配合的电机质量特性相近，且24槽26极的齿槽转矩更小。

表2 24槽不同槽极配合的性能比较

通过仿真软件进行极弧系数参数化分析，并得到瞬态转矩脉动曲线，如图2～图6所示。

图2 24槽20极磁钢极弧系数参数化分析

由图2、图3可见，24槽20极电机磁钢的极弧系数在0.83时，电机的齿槽转矩为0.149 7 N·m；24槽26极磁钢的极弧系数应该在0.85左右时为佳，这时的电机齿槽转矩仅为4.397 mN·m。

图3 24槽26极磁钢极弧系数参数化分析

3种24槽电机瞬态转矩脉动分析如图4～图6所示。

图4 24槽20极瞬态转矩脉动曲线

图5 24槽22极瞬态转矩脉动曲线

图6 24槽26极瞬态转矩脉动曲线

由表2以及图4～图6可见，3种24槽不同极数配合的电机齿槽转矩相差较大，24槽20极的齿槽转矩和转矩脉动最大，24槽26极的齿槽转矩最小，但是其转矩脉动比24槽22极的转矩脉动大，因此，在分区数相同、定子绕组排布相同、仅磁钢数不同的情况下，24槽22极是DDR电机最佳槽极配合。

3 48槽不同极数DDR电机槽极配合分析

由表1可见，有两个单位用48槽配合不同的极数，做了DDR电机并批量生产，即48槽40极和48槽44极。

从计算因子KL(表3)看，48槽40极明显不如48槽44极；从CT看，48槽40极的CT=8，而48槽44极的CT=4，因此可以判定48槽40极的齿槽转矩较大。48槽40极的齿槽转矩确实较大，手感滞重。

对48槽电机转子极数进行了调整，选取38极、40极、44极、46极，4种电机的性能比较如表3所示。

表3 电机齿槽转矩计算因子KL

表4 48槽不同槽极配合的性能比较

可以看出，48槽40极的齿槽转矩的3.8 N·m，而48槽38极的齿槽转矩仅0.01 N·m。48槽44极的性能要比48槽40极的要好，因此武汉生产的DDR电机的槽极配合选取比较合理，48槽38极的性能比48槽44极的好。

(未完待续)