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閱讀：60發(fā)布時(shí)間：2021-11-23
傳統(tǒng)的開槽定子設(shè)計(jì)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(gè)牙齒。開槽電機(jī)是主要的電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈冊(cè)谂ぞ剌敵?，電機(jī)常數(shù)，效率和可制造性之間提供了良好的平衡。對(duì)于給定的電動(dòng)機(jī)尺寸，開槽電動(dòng)機(jī)通常產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)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?yàn)楫?dāng)磁鐵移過每個(gè)槽時(shí)它們會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)的磁導(dǎo)率。標(biāo)準(zhǔn)做法是使定子齒或轉(zhuǎn)子磁鐵傾斜或錯(cuò)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(bǔ)償齒槽轉(zhuǎn)矩的基頻。
的永磁無刷電機(jī)具有正弦扭矩輸出，角度無諧波失真。無槽電機(jī)這一目標(biāo)。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(dòng)機(jī)操作所需的電磁相位關(guān)系。當(dāng)通電時(shí)，線圈產(chǎn)生類似于開槽電動(dòng)機(jī)的電磁場，但導(dǎo)致扭矩對(duì)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(jī)其轉(zhuǎn)子采用機(jī)械分立磁鐵設(shè)計(jì)
無槽電機(jī)轉(zhuǎn)子采用單片環(huán)形磁鐵設(shè)計(jì)
對(duì)于無槽電機(jī)，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(duì)應(yīng)部件相比，該電機(jī)還具有明顯更好的Kt線性度。
無槽設(shè)計(jì)的一個(gè)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(duì)于給定尺寸的電動(dòng)機(jī)，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(jì)的扭矩輸出通常是等效尺寸開槽電機(jī)的70-75％，Celera運(yùn)動(dòng)可以優(yōu)化許多Agility系列電機(jī)設(shè)計(jì)，可達(dá)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(jī)可能是更好的解決方案。
旋轉(zhuǎn)電機(jī)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(jī)扭矩輸出，包括齒槽轉(zhuǎn)矩，是預(yù)測電機(jī)在應(yīng)用中的性能的的品質(zhì)因數(shù)?？梢酝ㄟ^在手動(dòng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的同時(shí)激勵(lì)電機(jī)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(dòng)機(jī)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(gè)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(huì)在電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，并會(huì)影響速度波動(dòng)。
下面的圖4和圖5說明了齒槽轉(zhuǎn)矩是開槽和無槽電機(jī)技術(shù)之間的關(guān)鍵差異。圖4清楚地表明，當(dāng)一個(gè)開槽的電動(dòng)機(jī)沒有以其全額定轉(zhuǎn)矩運(yùn)行時(shí)，齒槽效應(yīng)是輸出的相對(duì)百分比，并且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)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。
紫色曲線是理論正弦扭矩與角度的關(guān)系。綠色曲線是齒槽轉(zhuǎn)矩的折衷結(jié)果。紅色曲線是齒槽轉(zhuǎn)矩，藍(lán)色曲線是所有三個(gè)相一起運(yùn)行的扭矩。為便于顯示，所有值均已標(biāo)準(zhǔn)化為1。該示例在電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的5％處具有齒槽轉(zhuǎn)矩。
沒有齒槽轉(zhuǎn)矩允許電機(jī)在旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩矢量。所有扭矩與提供給繞組的電流直接相關(guān)。扭矩輸出是線性的，電流和運(yùn)動(dòng)的變化更加可控。上面的紫色線疊加在綠線上，因此兩條曲線都重疊。
開槽電機(jī)適用于高扭矩密度和高加速度，而無槽電機(jī)在伺服控制系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，平穩(wěn)運(yùn)行和良好的Kt線性。
齒槽轉(zhuǎn)矩將隨著不同的電機(jī)設(shè)計(jì)而變化很大，并且通常采取步驟以使其影響最小化，例如使磁體或定子疊片偏斜。這兩種技術(shù)都提供大型通孔，可以設(shè)計(jì)用于低調(diào)直接驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。
開槽和無槽電機(jī)的關(guān)鍵性能特征總結(jié)。
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