在一次技術(shù)交流會(huì )上，入職不久的小S一臉不解地問(wèn)女士參，"為何無(wú)刷直流永磁電機要選用分數槽繞組?"這一問(wèn)題女士參也曾一度疑惑，小S這么一問(wèn)女士參早已醞釀在心的答案突口而出：“直驅、緊湊”。

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無(wú)刷直流水磁電動(dòng)機應用

無(wú)刷直流水磁電動(dòng)機被廣泛地用于視聽(tīng)設備、計算機外部設備和情報信息機械等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域內，無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機大多采取多極薄餅式外轉子結構，電樞繞組大多采用分數槽繞組。為何如此呢?緣由在于多極薄餅式結構能使電動(dòng)機的結構緊湊，性能提高，滿(mǎn)足用戶(hù)的高精度要求;而采用分數槽繞組，主要因其擁有電樞沖片齒槽數少、每齒一個(gè)集中線(xiàn)圈、端部短、齒槽效應引起的力短脈動(dòng)小等獨特優(yōu)勢。

●電樞沖片齒槽數少

少槽多極數是分數槽繞組突出優(yōu)點(diǎn)，一定程度上可以減少槽絕緣所占的空間，提高銅鐵等有效材料的利用率，且使電樞沖片和鐵芯制作變得簡(jiǎn)單容易。

●每個(gè)齒上繞制一個(gè)集中線(xiàn)圈

一般情況下，無(wú)刷直流水磁電動(dòng)機的電樞繞組節距y=l，即每個(gè)齒上繞制一個(gè)集中線(xiàn)圈，可采用自動(dòng)繞線(xiàn)機繞制，可以顯著(zhù)提高生產(chǎn)效率，降低電動(dòng)機的制造成本。

●顯著(zhù)地縮短電樞線(xiàn)圈端部長(cháng)

因跨距小，電樞線(xiàn)圈端部長(cháng)可顯著(zhù)縮短，節省銅材，可減小電樞的漏抗、增加電動(dòng)機的出力，提高見(jiàn)敏度和效率。

●齒槽效應引起的力短脈動(dòng)小。

分數槽繞組實(shí)現裂磁極對與磁極對之間的分布，可有效減少齒槽轉矩。

實(shí)例分析分數槽繞組

以“相數m=3，電樞槽數Z=9、轉子永磁體磁極數2p=8”無(wú)刷電機常用極槽數為例，談?wù)剺O槽數為8/9的雙層疊繞組的磁勢、連接方式。

● 相鄰兩槽間夾角

設相鄰兩槽電氣夾角為α，則

α=p×360/Z=4×360/9=160°

●電樞繞組磁勢星形圖

如圖1所示，為9槽、8極電機磁勢星形圖。

圖1

電樞繞組節距y=1,幾何上為每齒繞繞一個(gè)一個(gè)線(xiàn)圈的集中繞組，兩線(xiàn)圈邊間磁勢軸線(xiàn)間夾角即相鄰兩槽電氣夾角為α=160°，短距系數為

ky = sin(y/τ*90o)

= sin[1÷(9÷8)×90o]

= sin(80o)=0.98

●電樞繞組連接方法

由圖1可見(jiàn)，本電機由t=1個(gè)虛擬單元電機組成。第1、第2和第9齒上的第1、第2和第9個(gè)線(xiàn)圈組成U相，第4、第5和第3齒上的第4、第5和第3個(gè)線(xiàn)圈組成V相，第7、第8和第6齒上的第7、第8和第6個(gè)線(xiàn)圈組成W相，第1、第4和第7槽矢量可分別看作為為U相、V相和W相合成矢量方向，則U相由第9線(xiàn)圈頭與第1線(xiàn)圈頭相連、第1線(xiàn)圈尾與第2線(xiàn)圈尾相連構成，V相由第3線(xiàn)圈頭與第4線(xiàn)圈頭相連、第4線(xiàn)圈尾與第5線(xiàn)圈尾相連構成，W相由第6線(xiàn)圈頭與第7線(xiàn)圈頭相連、第7線(xiàn)圈尾與第8線(xiàn)圈尾相連構成，等效每極每相槽數q0=3, 等效槽距角α0=20o，分布系數為

kp = sin(q0*α0/2)/q0sin(α0/2)

= sin(3×20o/2)÷[3×sin(20o/2)]

= 0.5÷0.52=0.96

● 繞組系數

繞組系數kw=ky·kp=0.98×0.96=0.94。

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