極槽配合對分數槽外轉子無刷直流電機性能影響探討

吳永紅

（深圳市英大科特技術有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

在使用無刷直流電機的過程中，槽級比是影響電機功能發揮的關鍵因素之一。通常情況下，槽級比如果比較高，就會對高速無刷直流電機性能的提升起到關鍵性的推動作用。當下，在對電機槽級的比例關系進行選擇時，基本上都會考慮到極槽配合的問題。研究發現，極槽配合對分數槽外轉子無刷直流電機性能影響較大，故而有必要針對無刷直流電機性能的各種影響因素進行分析，便于日后進行使用，并對設備的性能進行改進。

1 研究背景

外轉子無刷直流電機的設計中，是一種對傳統無刷直流電機，以及外轉子之間的有效結合，這樣的設計方式下，不僅僅可以對傳統機械結構，起到簡化的效果，也相應地保障了制作工藝的便捷性。其次，無刷直流電機的過程中，無論是結構還是制作上都比較簡單，同時調速性能比較高、啟動轉矩比較大，并在運行過程中，有著較高的效率性。

伴隨著當下科學技術的發展，電子電力器件也得到了全面的發展，使用了大量永磁材料，在性能上得到了全面的突破，特別是當市場廣泛地使用了釹鐵硼的永磁材料之后，更加推動了無刷直流電機的發展與進步。

我國一些專家學者的研究過程中，對不同的極槽配合的磁極進行了深入的研究，從不對稱的角度出發，消除了無刷電機齒槽轉矩。其次，還在進行研究的過程中，對不同的無刷直流電機的極槽配合，進行了針對性的分析，因此明確出了各種影響因素。在過去一些重要的文獻當中，都基本上都是對極槽配合下，如何進行降低齒槽轉矩方面的研究，但是始終缺乏對極槽配合下，對于電機的性能影響性分析，因此本文就基于此，進行無刷直流電機，進行分數槽繞組，以及對各種無刷直流電機，進行繞組連接方式的分析，以此保障對其實現良好的理論計算以及結論的得出。

2 無刷直流電機

無刷直流電機的運行原理上，基本上是一種傳利直流電機的氣動特性，同時并勵直流電機調速的過程中，所形成的一種特殊的梯形波，或者方波直流電機。在這樣的電機設計過程中，不僅僅可以具備著交流電機的結構特征，在后續的運行操作、維護流程上，有著較高的優勢，同時具備著傳統電機設計方式下，所存在的高效率、無勵磁繞組位置的損耗問題，這樣可以很好的提升電機設備的整體使用壽命。在過去進行電機的設計過程中，基本上在極槽比設計上，保持為3 的電機形式，因此這樣結構就會導致受到銅耗的影響，為電機的整體運行效率帶來直接的影響[1]。

在極槽數量降低之后，可以提升槽滿率，進而全面提升電機的整體性能。在提升了繞組的分布效應之后，就可以優化電機在運行中，所出現的電動勢波形的正弦性。進行科學合理的繞組處理，可以很好地降低繞組的整體電阻量，而在降低銅耗之后，則并不會有效地提升運行效率[2]。

3 BLDC 分數槽機槽配合原理

3.1 約束條件分析

當下在進行分析的過程中，需要對其基于一個特定的公式，進行相應的分析以及計算。

式中：m——電機相數；Z、P——電子單元電機，因此，公式的最后則是當做不可約的分數。這樣的計算過程中，就可有形成一個完整的約束條件。為了保障不同的相繞組對稱，急需要保障對其分到相同的槽數，以此形成一個良好的效果。

3.2 三相分數槽的極數關系

首先可以從感應電動勢的角度進行分析，在線圈處于槽內的時候。才可以形成有效的效果，因此在端部位置上是保持著失效的效果。對于分數槽的集中繞組上，往往具備著有線線圈周長，以及保持繞組端比較短，因此就要避免在其中設置出一定的絕緣性優點。特別是在中小型無刷的直流電機的處理上，需要保障直徑與長度之間的扁平型。其次，還需要對其扁平型的電機處理中，保持一個良好的槽繞組[3]。

在分數槽集中的單元當中，為了進一步的提升繞組的系數，往往需要保障對其進行針對性的改造處理。例如，可以使用對線圈當中的元件邊電動勢，始終保持在180 的距離。而在之后的處理中，則要進行進一步的分析處理。

4 外轉子無刷直流電機的結構類型分析

分數槽外轉子的電機在運行的過程中，要得到良好的參數調整，這樣才可以進行穩定地運行。在本文的分析中，所研究的極槽配合方式，就是一種在對外轉子無刷直流電機，進行影響性的分析，本文所采用的分析模式下，就需要對其無刷直流電機，進行針對性的結構性參數分析。圖1 為外轉子無刷直流電機。

圖1 外轉子無刷直流電機

5 極槽配合的性能影響

5.1 繞組系數

在分析的過程中，首先在繞組系數以及連接方式上，是對直流電機造成直接影響的關鍵環節，因此就需要保障在進行處理的過程中，可以明確出當下繞組的系數分析，并進行針對性的調整，這樣就可以很好地保障未來處理過程中，形成一個完整的系數并分析處理。

5.2 氣隙磁密和諧波分析

當下進行氣場的磁場分析過程中，已經成為電機在進行機電能量轉換過程中，技術的基礎環節。在氣隙磁場的波形分析中，基本上都需要在對無刷直流電機，進行針對性的分析以及處理。首先，需要保障對電機齒槽轉矩進行針對性的大小分析。另外，梯形波的氣隙磁場當中，有著較為豐富的效果，因此就會導致在電機實際運行過程中，會出現較大的噪聲情況。在氣隙磁場的處理上，出現的諧波含量，也會直接導致電機鐵芯，出現較為嚴重的損耗問題。

在不同的極槽配合比下，往往會形成不同類型的氣隙形式，因此在進行分析的過程中，就需要對不同的情況進行針對性的試驗，以此明確出具體的諧波含量值。在實際的分析中，發現基本上在12 和16 級當中的諧波含量比較高。

通過后續的計算分析后可以發現，在現有的級弧系數的作用下，保持形成不同級別的氣隙感應強度的平均值上，始終需要保持與最大值起到良好的比值關系。在不同的氣隙磁場當中，往往存在著不同的差值，因此就需要在進行處理的過程中，最大程度上控制氣隙磁場的平均值。通過實驗之后發現，不同的處理方式下，會導致其復制伴隨著極數的變化而發生著一定的改變。其次，進行處理的過程中，還會發現在極數增加之后，會出現一定的程度提升。

5.3 齒槽轉矩

當下在旋轉驅動單元的運行過程中，其齒槽轉矩基本上都是被定義為電機內部當中的電磁功能。另一方面，在位置角的處理過程中，其轉子相對初始位置的角度設計，一旦電樞鐵芯存在的磁導率比較大，就會使得電機內部存在的存儲能量，可以保持在一個穩定的狀態當中。

而在當轉子的運行過程中，在相對位置發生位置改變之后，就可以被認定為采用磁體的能量和恒定值。并不會產生一定的齒槽轉矩。因此，為了保障對氣隙磁場的能量，可以產生一定的齒槽轉矩，就需要在不同的位置上，保障對氣隙磁密，在永磁電機當中，進行針對性的分析，以此保障處理的合理性。

另外，在進行處理的過程中，分解系數往往會直接影響到齒槽轉矩的最大值，但是始終需要降低一些傅里葉分解系數，這樣就可以最大程度上降低整體的齒槽轉矩的大小程度。

現階段在無刷直流電動機的轉子運行中，往往需要保障在轉一圈之后，就會導致轉矩的次數，基本上基于定子槽數，進行針對性的處理。現階段在對應的轉子運行中。往往要保障對其進行針對性的分析。其中。在一個電周期當中，基本上齒槽轉矩的波動效果，可以從多個角度進行分析，這樣的四種幾波齒槽的轉矩次數上，可以很好地與理論角度保持一個較高的一致性。

另一方面，在進行處理的過程中，從實驗的角度進行評估，基本上與理論上的表現情況大致相同。在四種極槽配合的電機處理中，往往可以很好地與當地的電機運行模式保持一個良好的運行效果。

5.4 電子磁動勢

這是一種在運行的過程中，對其無刷直流電機，進行針對性的單元電機的處理，同時在進行諧波次數的處理上，基本上都可以很好地對其進行針對性的分析。例如，形成的諧波次數，就是一種對其進行針對性諧波脈診處理的動勢方式。

5.5 磁路基本結構

在高速無刷的電機的設計過程中，其中轉子的磁路結構上，始終呈現出多樣化的屬性，因此就需要在進行設計以及分析的過程中，始終要保障在一個科學合理的氣隙磁通的處理上，保持在一個鏡像的磁路，以及保障軸向的磁路處理上，始終在其轉子的位置，進行針對性的分析，這樣就可以很好地保障將其轉變為內轉子與外轉子這兩種不同的類型。在本文的分析中，所采用的分析模型，在散熱性上比較好，同時整體的轉速也可以得到良好的控制。

5.6 氣隙磁密的計算

對其進行詳細的計算分析，主要是由于在傳統的電機設計過程中，在對磁場進行轉換處理方式上，會對整個磁路造成直接的影響。基于當下實際的經驗公式進行計算過程中，可以很好地得到氣隙磁通的密度，雖然這樣的計算方式下，往往存在著一定程度的計算方式的欠缺，但是在進行處理的過程中，往往可以很好地保障可以在后續處理中，適用于各種磁路的工程計算模式，在這樣的計算方式下，相比較有限元的分析方式，可以很好地避免受到有限元計算的影響，出現大量計算分析的問題，這樣便可以在后續進行分析的過程中，嚴格的基于一個良好的理論依據，實現針對性的分析以及處理，最大程度上提升處理的整體質量。

例如，進行分析的過程中，就需要積極地做好各種類型的分析。其中，在磁極間的處理過程中，始終需要保持在一個良好的處理模式下，這樣才可以在未來進行處理的過程中，形成一個良好的數據此采集效果。特別是在一些特殊的節點處理上，讓其計算公式可以避免受到一些外界因素的影響。導致整體的處理效果不佳，進而對現階段數據信息的處理流程，造成直接的影響問題。為了保障在計算的過程中，可以提升避免一些有限元計算過程中的問題，就要在分數槽繞組，進行科學合理的分析以及評估，這樣極大地提升了處理的整體合理性，提升整體的效果。

5.7 處理總結

在上述的實驗過程中，是對分數槽繞組的無線直流電機，進行針對性的極槽配合分析，基本上可以很好地對直流電機，進行全面的分析以及仿真處理。

通過實驗的方式，可以很好地了解到在相同的繞組系數當中，不同的Z 與N 成對的情況下，所構建出的一種單元電機方式。在電機的槽數的相同情況下，可以很好地具備著大致相同的繞組系數。一般情況下，在12 槽當中的10 級，以及在12 槽的14 級當中，保持著大致相同的繞組數量，同時在繞組的排列方式上，也保持著一定的相同水平。在12 槽的6 與5 級上，基本上也呈現出大致相同的繞組數量效果。

需要注意的是，由于始終電機槽數的不同，使得在氣隙磁場的幅值，以及在平均值，始終存在著一定的差異性。現階段對其進行詳細的評估之后發現?；旧蠚庀⒋艌龅钠骄担瑫殡S著極數的增加而不斷的增加，這樣呈現出的略微增加的情況下，使得順應了磁場的增長趨勢。

在四種極槽配合的電機過程中，基本上始終都可以很好地對其極槽造成直接的影響。電機當中的極數越大的情況下，就會導致鐵心的損耗得到進一步的控制。

6 結語

綜上所述，在本文的分析中，基于實際的直流電機為出發點，進行了針對性的系統評估，以此明確出在實際運行中，所出現的一些影響因素，并對其實現了針對性的分析，最大程度上保障了在實際系統的設計中，可以得到針對性完善與改善，進而避免出現故障問題。