永磁電機槽極配合及實用設計

前言
第1章　永磁電機槽極配合與電機性能1
1.1　電機運行的質(zhì)量特性1
1.2　電機結構與槽極配合3
1.3　電機槽極配合與電機性能、工藝的關系4
1.4　電機槽極配合對電機主要參數(shù)的影響4
第2章　永磁電機槽極配合與繞組6
2.1　電機槽極配合6
2.2　電機繞組形式7
2.2.1　單節(jié)距繞組7
2.2.2　多節(jié)距繞組8
2.2.3　整數(shù)槽繞組和分數(shù)槽繞組8
2.3　電機繞組的分布形式11
2.3.1　單層繞組和雙層繞組11
2.3.2　槽極配合的分布12
2.4　電機繞組的顯極與庶極16
2.4.1　繞組顯極和庶極的名稱由來16
2.4.2　顯極與庶極的繞組排列18
2.4.3　顯極與庶極的特點18
2.4.4　顯極與庶極的繞組接法19
2.5　電機的節(jié)距和極距20
2.5.1　節(jié)距和極距定義20
2.5.2　單層繞組的節(jié)距20
2.5.3　雙層繞組的節(jié)距22
2.5.4　單層和雙層繞組的應用23
2.6　電機繞組的分區(qū)23
2.6.1　繞組分區(qū)簡介23
2.6.2　分區(qū)中的繞組分布25
2.6.3　分區(qū)繞組的特點26
2.6.4　對稱分區(qū)繞組與非對稱分區(qū)繞組的概念27
2.7　分數(shù)槽集中繞組的對稱與非對稱28
2.8　電機槽極配合與電機磁路的關系30
2.9　少極電機的槽數(shù)37
2.9.1　電機轉(zhuǎn)速與電機極數(shù)的關系37
2.9.2　少極電機的槽極比38
2.10　電機繞組排列42
2.10.1　電勢星形法繞組排列設計42
2.10.2　繞組形式的分類43
2.10.3　大節(jié)距整數(shù)槽繞組排列和接線44
2.10.4　分數(shù)槽集中繞組排列和接線47
2.10.5　分數(shù)槽集中繞組排列簡圖畫法49
2.11　電機設計軟件中的繞組排列51
第3章　永磁電機槽極配合與運行和質(zhì)量特性56
3.1　電機運行特性56
3.1.1　電機運行的機械特性56
3.1.2　電機運行的質(zhì)量特性57
3.2　槽極配合與齒槽轉(zhuǎn)矩58
3.2.1　槽極配合與齒槽轉(zhuǎn)矩簡介58
3.2.2　齒槽轉(zhuǎn)矩的波形58
3.2.3　齒槽轉(zhuǎn)矩的計算60
3.2.4　齒槽轉(zhuǎn)矩的容忍度61
3.2.5　齒槽轉(zhuǎn)矩的計算精度62
3.2.6　齒槽轉(zhuǎn)矩峰值的概念64
3.2.7　齒槽轉(zhuǎn)矩的評價因子65
3.2.8　齒槽轉(zhuǎn)矩的圓心角69
3.2.9　定子斜槽70
3.2.10　轉(zhuǎn)子分段直極錯位72
3.2.11　轉(zhuǎn)子分段直極錯位的形式75
3.2.12　齒槽轉(zhuǎn)矩波形的對稱度76
3.2.13　齒槽轉(zhuǎn)矩單峰波形的對稱度79
3.2.14　波形的對稱度對直極錯位段數(shù)的影響79
3.2.15　轉(zhuǎn)子直極錯位的分段選取法86
3.3　影響電機齒槽轉(zhuǎn)矩的主要因素87
3.3.1　槽極配合與齒槽轉(zhuǎn)矩的關系87
3.3.2　電機結構與齒槽轉(zhuǎn)矩的關系101
3.3.3　磁鋼極弧系數(shù)對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響102
3.3.4　定子槽口對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響112
3.3.5　磁鋼凸極對齒槽轉(zhuǎn)矩的影響115
3.4　槽極配合的轉(zhuǎn)矩波動130
3.4.1　轉(zhuǎn)矩波動的概念130
3.4.2　轉(zhuǎn)矩波動大小的定義130
3.4.3　轉(zhuǎn)矩波動大小的容許值132
3.4.4　斜槽、轉(zhuǎn)子分段直極錯位的轉(zhuǎn)矩波動132
3.4.5　齒槽轉(zhuǎn)矩周期數(shù)與轉(zhuǎn)矩波動的關系 135
3.4.6　轉(zhuǎn)矩波動波形136
3.4.7　轉(zhuǎn)矩波動波形與電機的多種因素138
3.4.8　齒槽轉(zhuǎn)矩不等于轉(zhuǎn)矩波動141
3.4.9　齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動的一些分析142
3.4.10　轉(zhuǎn)子直極錯位與電機轉(zhuǎn)矩波動145
3.4.11　兼顧齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動的方法154
3.5　槽極配合與感應電動勢154
3.5.1　電機的感應電動勢154
3.5.2　電機感應電動勢的求取154
3.5.3　電機感應電動勢波形討論159
3.5.4　電機的空載與負載的感應電動勢 164
3.5.5　電機槽極配合的圓心角θ對感應電動勢的影響164
3.5.6　感應電動勢的設置技術166
3.5.7　測試電機感應電動勢控制電機的性能166
3.6　槽極配合的電機諧波166
3.6.1　諧波的基本介紹166
3.6.2　用MotorSolve軟件求取諧波的方法167
3.6.3　電機評價因子與電機諧波的關系168
3.6.4　削弱電機高次諧波的方法168
3.7　槽極配合對電機最大輸出功率的影響169
3.7.1　電機槽極比與最大輸出功率倍數(shù)的關系169
3.7.2　槽數(shù)相同，極數(shù)減少，最大輸出功率增加169
3.7.3　極數(shù)確定，槽數(shù)增加，最大輸出功率增加170
3.8　評價因子、圓心角與電機大小無關171
第4章　電機繞組系數(shù)和轉(zhuǎn)矩的計算172
4.1　電機繞組系數(shù)計算172
4.1.1　電機繞組系數(shù)的概念172
4.1.2　分數(shù)槽集中繞組的繞組系數(shù)174
4.1.3　大節(jié)距繞組的繞組系數(shù)191
4.1.4　單節(jié)距電機的繞組系數(shù)207
4.2　電機轉(zhuǎn)矩的計算212
4.2.1　永磁同步電機的內(nèi)功率因數(shù)角212
4.2.2　內(nèi)功率因數(shù)角γ求取方法一213
4.2.3　內(nèi)功率因數(shù)角γ求取方法二214
4.2.4　電機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動的求取214
4.2.5　MotorSolve 2D轉(zhuǎn)矩曲線分析222
4.2.6　Motor-CAD 2D轉(zhuǎn)矩曲線分析224
4.2.7　電機實例計算227
4.2.8　電機軟件計算230
4.2.9　轉(zhuǎn)矩角、內(nèi)功率因數(shù)角導入2D計算的誤差分析與修正方法237
第5章　永磁電機結構設計方法與技巧246
5.1　電機結構的主要參數(shù)和設計方法 246
5.1.1　電機設計分析的方法介紹246
5.1.2　電機的測評247
5.1.3　電機的改制250
5.1.4　電機系列設計251
5.1.5　有參照電機的全新設計255
5.1.6　沒有參照電機的全新設計257
5.2　電機的軟件快速設計265
5.3　永磁無刷電機簡捷設計步驟（采用RMxprt軟件）292
5.4　永磁同步電機簡捷設計步驟（采用RMxprt軟件）296
第6章　永磁電機槽極配合的設計應用299
6.1　少槽電機槽極配合的設計 299
6.1.1　單節(jié)距少槽電機299
6.1.2　大節(jié)距少極電機323
6.2　DDR力矩電機槽極配合的設計331
6.2.1　DDR電機槽極配合的設計思想分析331
6.2.2　24槽不同極數(shù)的槽極配合的分析332
6.2.3　48槽不同極數(shù)的槽極配合的分析337
6.2.4　DDR電機實例設計與分析339
6.3　無框力矩電機槽極配合的設計349
6.3.1　無框電機設計指標350
6.3.2　電機形式的判定351
6.3.3　電機結構尺寸的分析352
6.3.4　科爾摩根TBM7615-A樣機的分析354
6.3.5　設計要點354
6.3.6　材料與參數(shù)的確定355
6.3.7　電機槽極配合的分析355
6.3.8　TWO-76D2-280電機設計思路356
6.3.9　電機槽極配合的選取357
6.3.10　定子斜槽359
6.3.11　定子開輔助槽359
6.3.12　熱分析及電機絕緣等級359
6.3.13　無框永磁同步電機設計思路360
6.3.14　無框永磁同步電機模塊建立360
6.3.15　無框永磁同步電機設計計算書360
6.3.16　電機反電動勢分析363
6.3.17　電機轉(zhuǎn)矩常數(shù)計算365
6.3.18　無框永磁同步電機轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩分析365
6.3.19　無框永磁同步電機性能圖表和2D分析圖表及分析368
6.3.20　設計電機性能對比370
6.3.21　無框電機槽極配合的設計小結371
6.4　電動車電機槽極配合的設計372
6.4.1　電動汽車電機的槽極配合372
6.4.2　電動汽車電機的槽極比373
6.4.3　槽極配合在電動汽車電機中的應用374
6.4.4　槽極配合在電動汽車電機上的應用分析375
6.4.5　電動汽車電機設計分析之一388
6.4.6　電動汽車電機設計分析之二403
6.5　特殊槽極配合電機的設計409
6.5.1　5.5kW 27槽8極電機分析410
6.5.2　24槽8極和27槽8極電機的性能分析設計410
6.5.3　12槽10極5.5kW電機設計示例418
6.6　主軸電機槽極配合的設計425
6.6.1　主軸電機概述425
6.6.2　主軸電機的分類426
6.6.3　伺服電機與主軸電機的區(qū)別427
6.6.4　主軸電機的形狀428
6.6.5　主軸電機的冷卻方式428
6.6.6　電主軸電機的應用429
6.6.7　主軸電機的結構430
6.6.8　主軸電機的轉(zhuǎn)動慣量433
6.6.9　主軸電機的槽極配合434
6.6.10　主軸電機性能與負載和工作狀態(tài)分析436
6.6.11　主軸電機的參數(shù)436
6.6.12　主軸電機的編碼器437
6.6.13　主軸電機的工作頻率439
6.6.14　主軸電機的設計一439
6.6.15　主軸電機的設計二446
6.6.16　主軸電機的設計三455
6.6.17　主軸電機的設計四463
6.6.18　主軸電機的設計五469
6.6.19　主軸電機的設計六472
6.6.20　主軸電機的設計七485
6.6.21　交流主軸電機實例分析505
6.6.22　感應少槽少極電機的分析516
參考文獻523