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無槽和開槽電動機的比較——

閱讀：46發(fā)布時間：2021-11-23

傳統(tǒng)的開槽定子設(shè)計使用齒將電磁通量聚焦到轉(zhuǎn)子磁體上并減小磁路中的整體氣隙。每相通常有多個牙齒。開槽電機是主要的電機拓撲結(jié)構(gòu)，因為它們在扭矩輸出，電機常數(shù)，效率和可制造性之間提供了良好的平衡。對于給定的電動機尺寸，開槽電動機通常產(chǎn)生的電動機常數(shù)（轉(zhuǎn)矩/瓦特1/2）。它們還具有高效率和高加速率，慣性最小。

如上所述，定子齒之間的空間允許插入電磁相線。槽是齒槽轉(zhuǎn)矩的主要原因，因為當磁鐵移過每個槽時它們會產(chǎn)生不連續(xù)的磁導(dǎo)率。標準做法是使定子齒或轉(zhuǎn)子磁鐵傾斜或錯開，以使齒槽轉(zhuǎn)矩的基頻最小化。

定子的齒和槽清晰可見。偏斜模式有助于通過偏斜來最小化齒槽轉(zhuǎn)矩，從而補償齒槽轉(zhuǎn)矩的基頻。

的永磁無刷電機具有正弦扭矩輸出，角度無諧波失真。無槽電機這一目標。無槽定子不包含定子齒或其相應(yīng)的槽。相線圈在定子周圍空間定向，以形成電動機操作所需的電磁相位關(guān)系。當通電時，線圈產(chǎn)生類似于開槽電動機的電磁場，但導(dǎo)致扭矩對角度曲線是正弦曲線。由于沒有帶有相應(yīng)槽的齒，因此齒槽轉(zhuǎn)矩為零。

無槽電機其轉(zhuǎn)子采用機械分立磁鐵設(shè)計

無槽電機轉(zhuǎn)子采用單片環(huán)形磁鐵設(shè)計

對于無槽電機，所有扭矩都是施加在繞組上的電流的函數(shù)。這簡化了伺服控制系統(tǒng)并允許更平穩(wěn)的操作。與開槽對應(yīng)部件相比，該電機還具有明顯更好的Kt線性度。

無槽設(shè)計的一個考慮因素是由于定子齒的移除而在轉(zhuǎn)子和定子之間產(chǎn)生大的磁氣隙。對于給定尺寸的電動機，這導(dǎo)致較低的磁通密度和相應(yīng)較低的轉(zhuǎn)矩輸出。無槽設(shè)計的扭矩輸出通常是等效尺寸開槽電機的70-75％，Celera運動可以優(yōu)化許多Agility系列電機設(shè)計，可達85％。如果平滑度至關(guān)重要，則無槽技術(shù)是，但如果連續(xù)扭矩是最關(guān)鍵的要求，則開槽電機可能是更好的解決方案。

旋轉(zhuǎn)電機的基本輸出是扭矩，它是電流和位置的函數(shù)。用于分析該現(xiàn)象的方法是扭矩與角度曲線。扭矩與角度曲線描繪了電機扭矩輸出，包括齒槽轉(zhuǎn)矩，是預(yù)測電機在應(yīng)用中的性能的的品質(zhì)因數(shù)?？梢酝ㄟ^在手動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的同時激勵電機相并測量由扭矩傳感器產(chǎn)生的扭矩來測量扭矩與角度的關(guān)系。

所有無刷永磁電動機都具有扭矩與角度曲線，其形狀通常為正弦曲線。它通常包含幾個諧波。齒槽轉(zhuǎn)矩是導(dǎo)致顯著諧波失真的原因之一。這種失真會在電機運行時產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動，并會影響速度波動。

下面的圖4和圖5說明了齒槽轉(zhuǎn)矩是開槽和無槽電機技術(shù)之間的關(guān)鍵差異。圖4清楚地表明，當一個開槽的電動機沒有以其全額定轉(zhuǎn)矩運行時，齒槽效應(yīng)是輸出的相對百分比，并且轉(zhuǎn)矩脈動明顯更高。在圖5中很容易看出，扭矩與角度曲線之間的齒槽轉(zhuǎn)矩為零。