探索电机线圈相关参数对电机性能的影响

本文着重探索电机线圈有效长度、匝数、并绕根数对电机转矩、转速、电流的影响。以三相36槽4对极电机为例,在仿真条件下,当电机转速一致的情况下,电机转矩随电机线圈匝数的增加而降低,如图1所示,其中横坐标表示每槽线圈总匝数,纵坐标表示电机额定转矩。

图1电机转矩性能图

有些人可能认为,匝数越多,导线越多,线圈的磁力越大,不应该越有“劲”吗?咋还越来越“虚”了呢?其实这种说法是没问题的,问题在于它有一个前提那就是其他因素不变,然而在电机中,可以从图2仿真结果发现,在电机线圈匝数增加的同时,电机的电流其实是在逐渐减少的,那为何电流会逐渐减少呢?通知初中电磁公式:

E=nBlv

其中,E为电动势;

n为导线根数;

B为磁通密度(这里由于其他因素不变,因此此值不变);

l为导线长度;

v为导线速度。

图2电机电流性能图

通过上式可以简单得知电机电流减少的原因,式中除n在变化,其他为定量,即匝数在增加,导致反电动势增加,由初中欧姆定律公式:

I=U/R

其中,I为电流;

U为电压;

R为电阻。

则电机计算公式为:

I=(U-U反)/R

其中,(U反)为电机反电动势。

从前面可看到电机反电动势随匝数的增加而增加,同时,匝数增加相电阻R也会随之增加,从而共同导致电流降低。

那么,其他因素变化也可由上面类似的方法进行推导,在此不再赘述,电机性能变化图,如图3所示。

图3电机性能变化图

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