专题讲座做特电机I2021年第49卷第6期电机槽极配合与电机运行质量特性研究（刃） 左昱昱】，储建华2，邱国平3
（1.苏州绿的谐波传动科技股份有限公司，苏州215101；2.江苏开璇智能科技有限公司，苏州215101； 3.常州禧斯特宝马电机有限公司，常州213011）
摘要：选择评价因子G较小的槽极配合，配以磁钢削极等措施，可以有效削弱电机高次谐波成分。以12槽电机为例，槽数相同，极数越小，电机的最大输出功率越大；以16极电机为例，极数不变，槽数越小，电机的最大输出功率越大。 关键词：槽极配合；谐波；最大输出功率
中图分类号:TM351文献标志码:A 文章编号：1004-7018（2021）06-0056-02
Research on Slot-Pole Combination and Motor Operation Quality Characteristic（刃）
Yu-yu1,2,QTU Guo-pd昭3
（1.Suzhou Leader Harmonious Drive systems Co,Ltd.,Suzhou215101,China；
2.Jiangsu Kaiserdrive1ntelligent Technology Co,Ltd,Suzhou215101,China；
3.Changzhou BEST-GBM Motors Co,Ltd.,Changzhou213011,China）
Abstract:The harmonic components of the motor can be effectively reduced by selecting smaller evaluation factor C T and eccentric chamfering of magnetic steel.Taking12slot-motor as an example，if the number of slots is the same，the smaller the number of poles，the greater the maximum output power of the motor.Taking16-pole motor as an example，the smaller the number of slots，the greater the maximum output power.
Key words:slot-pole combination,harmonic component,maximum output power
]1槽、极配合与电机谐波
1.1谐波的基本介绍
如果一个正弦波电压或电流发生了畸变，我们
|可以用一个标准的正弦波电压叠加多个不同频次的
左|正弦波电压来表示，这个标准的正弦波称为基波，其
等]里叶级数分解，可以认为电机的电流波形由一个基
寺：波和两个谐波叠加而成。
电
机
槽
极
配
合
与
电
寻隐者不遇教学
设计机
运行质量特性研究(刃)
图1电机的波形分解
基波频率与原波形的频率相同，谐波频率与
基波频率的比值称为谐波次数。谐波频率比基波
频率高，是基波频率的整数倍，所以谐波是一种高
次波。
永磁同步电机一般采用正弦波控制的三相电
源，理论上电机输入的电压和电流应该是理想的正
弦波。但是由于各种原因，如电机气隙磁场的畸变、
收稿日期：2020-07-29
电机转速的变化、电机的齿槽转矩等，引起输入永磁
同步电机的的电压和电流发生了畸变，含有大量的
高次谐波。
谐波会对电机运行产生严重影响，使电机运行
时产生振动、噪声和温升，因此削弱电机的谐波是非
常重要的。
1.2电机谐波的影响因素
12槽10极的感应电动势波形的正弦度比12
槽8极的要好得多,12槽8极的评价因子C丁=4,12
槽10极的评价因子C t=2，不是同一级别，因此评
价因子C t可以作为判断电机高次谐波对电机影响
的依据之一，但是在设计时还需对电机进一步用软
紫光阁是什么机构
件进行谐波分析为妥。
另外，电机的谐波与电机转速有关，电机转速越
高，谐波越大。电机高次谐波对电机转矩没有太大
影响，但高次谐波电流会使电机转矩有效值增加，电
机的损耗就大，因此减少电机的高次谐波对电机性
能是有很大的好处的。
如果电机的气隙磁密波形是正弦波，电机的控
制器比较优良，产生的电流谐波较少，设计时注意电
机的感应电动势波形、电机绕组导体的电压波形，减
小电机的齿槽转矩，电机的谐波就能够减到很小，特
别是5、7次高次谐波，那么电机的转矩波动、噪声、
做特电力□2021年第49卷第6期专题讲座
温升就会得到较大的改善。
1.3削弱电机高次谐波的方法
在永磁同步电机中，由于控制原因，控制器厂家要求电机的感应电动势波形的正弦度要好，即电机的高次谐波要少。电机设计师在设计时应该选取评价因子C T较小的槽、极配合，以降低电机的高次谐波，提高电机的感应电动势波形的正弦度，电机运行良好。当然，可以采用其他办法，如改变电机磁钢的形状等，使感应电动势波形正弦度得到改善，从而减小电机的高次谐波。
如图2所示，12槽8极电机存在3、5、7、11、13等次谐波，特别是5、7次谐波明显。
黑染料谐波次数
图212槽8极同半径磁钢的电流谐波
如果对磁钢进行偏心设置，电机的谐波基本削弱为0，如图3所示，电机转矩波动会很小。
谐波次数
图312槽8极磁钢偏心后的电流谐波矩变化，用12槽8极、12槽10极、12槽14极、12槽16极讨论。永磁同步电机额定点都能达到，主要观察电机最大转矩大小。
电机定子外径、内径（裂比）相同，电机长度相同，在齿磁密、轭磁密相同的条件下，绕组在全绕组条件、并联支路数相同，绕组槽满率相同，确保电机感应电动势相同。
电机设计时，一般按以上原则设计，即在电机定子外径确定后，确定定子内径,（裂比确定），然后选择定子槽数，确定齿、轭磁密，这样确定电机定子冲片形状，电机的槽满率、电流密度是设计目标值。
在电机设计时，定子外径和裂比确定后，必须选择电机的槽数，槽数关系到电机加工工艺和电机性能。确定电机槽数后电机极数少些为好，并选择一个电机绕组系数高、C T，K L小的槽极配合，这样，电机最大输出功率高，齿槽转矩小。
槽数相同、极数不同时，电机性能比较如表1所示。可见，槽数相同，极数越少，电机的槽极比越大，则电机最大输出功率越大。
表1槽数相同极数不同的性能比较鹰和鹰
1.3极数确定，槽数增加，最大输出功率增加
12槽8极12槽10极12槽14极12槽16极电机槽极比 1.51.20.850.75
T c O g/(N-m)0.950.440.390.93 P/W7651.637062.945704.255092.56
在电机试制样品后必定要测定电机的感应电动势，看其波形是否与设计时的感应电动势波形要求相近？是否达到设计的预期？如果实际感应电动势波形与设计结果不符，那么必须进行多方面的检查及某些结构的调整。
2槽、极配合与电机最大输出功率
2.1电机的槽极比
作者提出槽极比的观点，即电机体积和“裂比”相同时，不同的电机槽极比对电机性能有着较大的影响。
2.2槽数相同，极数减少，最大输出功率增加
齿槽转矩永磁同步电机槽数相同，极数递增，电机最大转
极数相同，槽数不同时，电机性能比较比较如表
2所示。可见，极数相同，槽数越大，电机的输出功
率越大。
表216极不同槽数的最大输出功率比较
18槽16极24槽16极48槽16极72槽16极
电机槽极比1.1251.534.5
P e/kW117.8117.8117.8117.8
T cog/(N-m)0.66291910.30536.2379 2.15903 P/W189378294434379226420260
综合表1和表2，槽数和极数相差越大，电机的
最大输出功率越大。因此，电机设计时，应先选极
数，再选尽量多的槽数。
左
昱
昱
电
机
槽
极
（未完待续）
配
合
与
电
机
运
行
质
量
究
壮族姑娘出嫁为什么要穿黑嫁衣
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