无槽和开槽电动机的比较

——

传统的开槽定子设计使用齿将电磁通量聚焦到转子磁体上并减小磁路中的整体气隙。每相通常有多个牙齿。开槽电机是主要的电机拓扑结构,因为它们在扭矩输出,电机常数,效率和可制造性之间提供了良好的平衡。对于给定的电动机尺寸,开槽电动机通常产生最高的电动机常数(转矩/瓦特1/2)。它们还具有高效率和高加速率,惯性最小。

如上所述,定子齿之间的空间允许插入电磁相线。槽是齿槽转矩的主要原因,因为当磁铁移过每个槽时它们会产生不连续的磁导率。标准做法是使定子齿或转子磁铁倾斜或错开,以使齿槽转矩的基频最小化。

定子的齿和槽清晰可见。偏斜模式有助于通过偏斜来最小化齿槽转矩,从而补偿齿槽转矩的基频。

完美的永磁无刷电机具有正弦扭矩输出,角度无谐波失真。无槽电机最接近这一目标。无槽定子不包含定子齿或其相应的槽。相线圈在定子周围空间定向,以形成电动机操作所需的电磁相位关系。当通电时,线圈产生类似于开槽电动机的电磁场,但导致扭矩对角度曲线是正弦曲线。由于没有带有相应槽的齿,因此齿槽转矩为零。

无槽电机其转子采用机械分立磁铁设计

无槽电机转子采用单片环形磁铁设计

对于无槽电机,所有扭矩都是施加在绕组上的电流的函数。这简化了伺服控制系统并允许更平稳的操作。与开槽对应部件相比,该电机还具有明显更好的Kt线性度。

无槽设计的一个考虑因素是由于定子齿的移除而在转子和定子之间产生大的磁气隙。对于给定尺寸的电动机,这导致较低的磁通密度和相应较低的转矩输出。无槽设计的扭矩输出通常是等效尺寸开槽电机的70-75%,Celera运动可以优化许多Agility系列电机设计,最高可达85%。如果平滑度至关重要,则无槽技术是首选,但如果连续扭矩是最关键的要求,则开槽电机可能是更好的解决方案。

旋转电机的基本输出是扭矩,它是电流和位置的函数。用于分析该现象的最常用方法是扭矩与角度曲线。扭矩与角度曲线描绘了电机扭矩输出,包括齿槽转矩,是预测电机在应用中的性能的最接近的品质因数。可以通过在手动旋转转子的同时激励电机相并测量由扭矩传感器产生的扭矩来测量扭矩与角度的关系。

所有无刷永磁电动机都具有扭矩与角度曲线,其形状通常为正弦曲线。它通常包含几个谐波。齿槽转矩是导致显着谐波失真的原因之一。这种失真会在电机运行时产生转矩波动,并会影响速度波动。

下面的图4和图5说明了齿槽转矩是开槽和无槽电机技术之间的关键差异。图4清楚地表明,当一个开槽的电动机没有以其全额定转矩运行时,齿槽效应是输出的相对百分比,并且转矩脉动明显更高。在图5中很容易看出,扭矩与角度曲线之间的齿槽转矩为零。


紫色曲线是理论正弦扭矩与角度的关系。绿色曲线是齿槽转矩的折衷结果。红色曲线是齿槽转矩,蓝色曲线是所有三个相一起运行的扭矩。为便于显示,所有值均已标准化为1。该示例在电机额定转矩的5%处具有齿槽转矩。


没有齿槽转矩允许电机在旋转或移动时产生恒定的转矩矢量。所有扭矩与提供给绕组的电流直接相关。扭矩输出是线性的,电流和运动的变化更加可控。上面的紫色线叠加在绿线上,因此两条曲线都重叠。

开槽电机适用于高扭矩密度和高加速度,而无槽电机在伺服控制系统中运行时,最适合平稳运行和良好的Kt线性。

齿槽转矩将随着不同的电机设计而变化很大,并且通常采取步骤以使其影响最小化,例如使磁体或定子叠片偏斜。这两种技术都提供大型通孔,可以设计用于低调直接驱动应用。

开槽和无槽电机的关键性能特征总结。


上一篇UNIVO LVDT解决方案—如何在井下极端环境进行探测
下一篇TE Connectivity亮相2019中国(上海)国际传感器技术与应用展览会

行业新闻The News

让价值共享 记录企业发展脚步

——
生活最亲密的传感器

生活最亲密的传感器

随着技术的进步,手机已经不再是一个简单的通信工具,而是具有综合功能的便携式电子设备。手机的虚拟功能,比如交互、游戏、都是通过处理器强大的计算能力来实现的,但与现实结合的功能,则是通过传感器来实现。1、霍尔感应器这种传感器在以前的翻盖、滑盖手机中是常见的,现在的手机外套、ipad的皮套中,合上就会关电源的,常伴随“嗒”的…[了解更多]

重载AGV电平车控制系统

重载AGV电平车控制系统

(Automated Guided Vehicle,简称 AGV),通常也称为 AGV 小车, 指装备有电磁或光学、惯性导航等自动导引装置,能够沿规定的导引 路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,工业应用中不 需驾驶员的搬运车,以可充电之蓄电池为其动力来源。…[了解更多]

线性可变差动变压器LVDT介绍

线性可变差动变压器LVDT介绍

什么是 LVDT?LVDT 是线性可变差动变压器的缩写。它是一种常见类型的机电传感器,可将其以机械方式耦合的物体的直线运动转换为对应的电气信号。LVDT 线性位移传感器即插即用,可以测量各种移动,从小到百万分之一英寸到几英寸,甚至大到 ±30 英寸(±0.762 米)的位移。图 1 显示了典型的 LVDT 元件。该变压…[了解更多]

仪器仪表的应用

仪器仪表的应用

仪器仪表应用领域广泛,覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各方面,在国民经济建设各行各业的运行过程中承担着把关者和指导者的任务。由于其地位特殊、作用大,对国民经济有巨大倍增和拉动作用,有着良好的市场需求和巨大的发展潜力。具体的需求对象可以从以下几个方面进行表述:   1、在人类社会进入知识…[了解更多]

MEMS传感器的应用

MEMS传感器的应用

MEMS传感器作为获取信息的关键器件,对各种传感装置的微型化起着巨大的推动作用,已在太空卫星、运载火箭、航空航天设备、飞机、各种车辆、生特医学及消费电子产品等领域中得到了广泛的应用。…[了解更多]

倾角传感器的应用

倾角传感器的应用

倾角传感器典型应用场合:角度测量,水平调整,零位调整倾角开关(十二路开关信号),安全控制,监控,报警机械臂,大坝,建筑,桥梁角度测量对准控制,弯曲控制。初始位置控制,倾角姿态记录仪汽车四轮定位倾角传感器应用特点:可以调节输出频率,内置零位调整,可以根据要求定制零位调整按钮,从而实现在一定的角度置零的功能。这对于要测量相…[了解更多]

温度传感器的应用

温度传感器的应用

温度传感器的性能还由其应用领域的许多因素决定,如外部环境(物理和电学 的)、电源供电方式等。总的来说,温度传感器主要应用于以下几个领域。 (1)感测应用。温度传感器的热转换方式经常被用来测量物理量(如流量、辐 射、气体压力、气体种类、湿度、热化学反应等)。这些传感器的测量值都是以热 形式为媒介并以电信号的方式输出。 …[了解更多]

压力传感器的应用

压力传感器的应用

压力传感器,是工业中最为常用的一种传感器,随着科技的不断发展,其种类也在不断的增多,并广泛的应用在众多领域,从工业延伸到日常生活中。如航空航天、石化等等。下面小编就为大家介绍压力传感器的应用领域有哪些:1、科学研究在基础科学研究中,传感器具有突出的地位。例如,在开拓新能源新材料等具有远望作用的各种尖端技术研究,如超高温…[了解更多]

我国传感器市场2016年现状:传感器成自动化仪表重点

我国传感器市场2016年现状:传感器成自

随着我国对智能化仪表设备的需求不断提升,促使工业传感器也在不断突破,智能传感器已经成为了21世纪最具有影响力的高新技术。近日,我国首个传感器产业园的建成,也推动我国未来传感器的发展。据资料预测,到2030年,全球传感器数量将突破100万亿个,未来,工业传感器将成为自动化仪表生产重点。…[了解更多]

TE Connectivity总裁Terrence Curtin将担任公司首席执行官

TE Connectivity总裁Ter…

瑞士沙夫豪森---2016年10月3日—全球连接与传感领域领军企业 TE Connectivity董事会今天宣布自2017年3月9日起Terrence Curtin将接替Tom Lynch任公司首席执行官。Curtin目前任TE 总裁,并在2016年3月2日TE 年度股东大会上入选TE 董事会成员。…[了解更多]

关闭

分享到: