下面是設(shè)計一個工作轉(zhuǎn)速為4000r/min、內(nèi)轉(zhuǎn)子、集中繞組直流無刷電機,對極數(shù)和槽數(shù)選擇分析的案例。
1) 首先是選擇極對數(shù)p:主要由直流無刷電機最高轉(zhuǎn)速和電子驅(qū)動器可承受的最高工作頻率決定極對數(shù)p的選擇范圍。定子鐵心磁化工作顏率f由轉(zhuǎn)子極對數(shù)p和電機轉(zhuǎn)速n決定:
f=pn/60=4000p/60=67p
對于轉(zhuǎn)速為4000r/min,幾個可能選擇的極數(shù)2p和對應(yīng)的工作頻率f見表:
極數(shù)2p | 工作頻率f/Hz | 定子和轉(zhuǎn)子的磁軛厚度 |
4 | 133 | 最大 |
6 | 200 | 大 |
8 | 267 | 中 |
10 | 333 | 小 |
由于硅鋼片鐵損耗隨工作頻率f的1.3次方增長,為了使定子鐵心有較低的鐵損耗,宜選擇較少極數(shù),否則需使用低損耗硅鋼片,必要時釆用0.35mm厚度的硅鋼片。
2)如果選擇極對數(shù)p較多,可使定子和轉(zhuǎn)子的磁軛厚度減少。
3)Z/2p組合的選擇:在上述幾個可能選擇的極數(shù)下,能夠構(gòu)成集中繞組的槽極數(shù)組合有下表所示的幾種。
Z/2p組合 | LCM | 齒槽轉(zhuǎn)矩 | 繞組系數(shù) | 徑向不平衡磁拉力 | 選擇建議 |
6/4 | 12 | 大 | 0.866 | ||
9/6 | 18 | 大 | 0.866 | 推薦 | |
9/8 | 72 | 小 | 0.945 | 有,不推薦使用 | |
12/8 | 24 | 大 | 0.866 | 推薦 | |
9/10 | 90 | 小 | 0.945 | 有,不推薦使用 | |
12/10 | 60 | 小 | 0.933 |
如上表所示,9/8和9/10組合存在徑向不平衡磁拉力,會引起振動和噪聲問題,盡管齒槽轉(zhuǎn)矩小,但繞組系數(shù)較大,建議不采用。12/10是一個較好的組合,但在我們討論的直流無刷電機轉(zhuǎn)速較高、工作頻率高的情況下,也不推薦采用。4極電機的每極磁體為90°,工藝性較差,而且定子和轉(zhuǎn)子的磁軛厚度大,不是最佳選擇。
最后結(jié)論:直流無刷電機宜選擇9槽6極或12槽8極方案。