上面的分析是只考虑反电动势基波条件下的结果。实际上,每相绕组的反电动势存在若干奇数次谐波。其中,三相绕组反电动势的3次和3次倍数的谐波是同相的,当绕组按△接法时,它们在闭合的三相绕组回路内将会产生环流,形成了额外的损耗和转矩波动。基于这一点考虑,大多数三相无刷直流电动机产品,其绕组采用接法,接法的应用较少。
而三相绕组的反电动势基波和其他谐波的相差是120°,只要三相绕组是完全对称的,它们在闭合回路中合成的反电动势将为零,不会产生环流。所以关键问题在于如何降低反电动势的3次和3次倍数谐波。相绕组反电动势波形的谐波取决于气隙磁通密度分布和绕组布置。前者可以通过选择永磁极弧宽度和形状获得气隙磁通密度接近正弦波分布。后者的作用常以它的绕组系数表达。电机绕组系数由分布系数Kd和短距系数Kp组成。对于三相分数槽集中绕组无刷直流电动机的分布系数Kd为
由分数槽绕组研究,当单元电机Z0为偶数时,其分布系数相当于q=Z0/6的一对极整数槽电机的分布系数。对应的槽数Z=6q=Z0,槽距角α=360°/Z0,得到qα/2=30°。当单元电机Z0为奇数时,其分布系数相当于q=Z0/3的一对极整数槽电机的分布系数。对应的槽数Z=6q=2Z0,槽距角α=360°/Z=180°/Z0,同样得到qα/2=30°。三次谐波γ=3分布系数Kd3的分子为sin3qα/2=sin90°=1。它和q的取值无关。所以,对于任何的q取值,3次谐波分布系数Kd不可能为0。
再看短距系数Kp。对于三相分数槽集中绕组,槽距角α=360°p/Z=60°/q,短距系数为
Kpγ=sinγα/2=sin30°γ/q
若期望3次谐波短距系数Kp3为0,应满足:30°×3/q=0°,180°,360°…的条件。由此,实际可选择的是q=1/2和1/4。
例如,一台两极分数槽无刷直流电机,槽数Z=3,极数2p=2,q=1/2。每相只有一个线圈,分布系数为1,只需要考虑短距系数:此时,槽距角α=120°,(www.daowen.com)
基波绕组系数;
3次谐波绕组系数。
有代表性的几种分数槽电机的绕组系数见表3-30。
表3-30 几种常见分数槽电机双层绕组的绕组系数
上面分析表明,对于q=1/2或1/4的分数槽集中绕组电机,由于3次谐波绕组系数为0,所以可以采用三角形接法。同样,凡是采用120°短距绕组或240°长距绕组的整数槽无刷直流电动机,由于3次谐波绕组系数为0,选择接法或接法将可以得到相同的结果。
顺便指出,小功率三槽式永磁有刷直流电动机,其运行原理上和三相Z/(2p)=3/2(q=1/2)无刷直流电动机相似,没有3次谐波环流问题,所以它可以采用三角形接法。
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