電機磁飽和問題（上）

什么是電機磁飽和現象？以下說法對否，請有各位建言。電機勵磁電流（空載電流）增加時，電機鐵心的磁感應強度不再顯著增長，外加電壓高于電機額定電壓時，電機就會發生磁飽和，磁飽和時，空載電流顯著增長，容易燒電機。1 shsjhs2013碰到問題的是直流無刷電機。電機定子激勵電流增加到一定程度后再增加，其相應的輸出扭矩增加不顯著或增加不上。（轉子是釹鐵硼強磁SH級）2 254339861這里有比較專業的解釋，請樓主參考3 張老五基本上屬于半懂不懂的理解，對于鐵耗、磁通密度和磁場強度之間的關系沒搞明白4 標準答案回復0shsjhs2013對于這種電機，你一樓的理解是完全徹底地錯了！直流無刷電機哪來的勵磁電流？誰說直流無刷電機勵磁電流就是空載電流？？？5 zengxiaodong其實電機的磁飽和問題并非像想象的那么簡單，看看書就能弄明白的。這個帖子剛出來時我本想回答一下，結果弄成這個樣子。書上的內容，論述較多的是鐵磁材料的特性，也就是眾所周知的磁化曲線，當然經典的還有直流電機中電樞反應，一半增磁一半去磁，由于飽和增（磁）增不上去而退（磁）退得下去，從而導致綜合的退磁效應......上面就是書上的內容，這些內容不足以解釋樓主的問題，事實上對于多數的電機而言（不僅僅限于直流電機），如果按照單個槽建立多相電機的模型，在空載狀態下與負載狀態下，齒部和軛部磁密變化不會很大，因為也是一個齒尖增磁，一個齒尖去磁，這樣的話，電機的轉矩應該與電流幾乎成正比才是，并不會出現嚴重的轉矩飽和效應。6 zengxiaodong當出現了樓主所述的問題時，可以很明確地說，電機的磁路設計有不當，那么，怎樣改進呢？首先想到的是增加齒部或者軛部的面積，而這卻幾乎多數情況下是錯誤的做法，哪怕是負載場計算得出齒部飽和數據也是如此！事實上，首選的改進方法應是增加槽口的尺寸。我今年給德國人改進了一款電機，是原裝進口的設計，沒想到設計之差超乎想象，鐵心各部分中，該大的尺寸不大，該小的尺寸不小，齒部磁密偏低而軛部磁密又偏高，居然提出要求減少有效材料20%，說白了就是鐵心長度縮短20%！我一看圖紙，就想提出增加槽口寬度，無奈人家說不想重新開沖片模具，怎么辦?逼上梁山只好增加極數，同時增加氣隙磁密，最后總算勉強完成任務。7 張老五回復6 zengxiaodong請教一下曾老師，這個電機是啥負荷，改完極數以后，是繼續改控制系統呢，還是直接改負荷？8 zengxiaodong實際上，很多電機設計，是先計算空載磁場，在這個工況下評價磁密波形，鐵心飽和程度等等，一般這時不會把各部分的磁密取得太高，例如齒部磁密1.6T左右，軛部磁密1.0T左右（與極數關系比較大）。那么在負載以后，一般并不希望電樞反應太強烈，也就是負載磁場也不應有太大的變化，此時，轉矩的飽和現象也就不明顯。如果磁路設計不良，即使A取得不高，電機也會出現嚴重的轉矩飽和現象，就是俗稱的過載能力很差，例如電流增加到2倍，轉矩卻只有1.4倍，這樣就會出現加速無力或者爬坡爬不上去的情況，顯然這是不理想的結果 ，本帖樓主估計就是這樣的問題。典型的設計問題有：電機氣隙太小（電勵磁），或者定子槽口太小，這兩個都很容易導致轉矩的飽和效應，下面是某電機的轉矩計算結果（額定轉矩1900牛米）：（第一列是額定電流的倍數，從5%~200%，以后各列就是不同超前控制角下的轉矩，0~17度）9 zengxiaodong拿第二列的轉矩來看，一開始線性度是很好的，電流到幾倍轉矩就到幾倍，但是后面就不成比例了，例如100%電流時轉矩1899牛米，但是200%電流時轉矩為3217牛米，也就是電流增加一倍，轉矩僅為1.694倍！這是反復改進后的結果，原設計方案在200%電流時，轉矩竟然僅為2600牛米！為了減少轉矩的飽和效應，可以采取超前角控制技術，下圖是擬合出來的最佳超前角。也就是在200%電流時，最佳超前角為14度。弱磁不一定會減小轉矩10 zengxiaodong回復1shsjhs2013建議樓主先試一下超前角控制技術，也就是霍爾位置前移一個角度，例如15度電角度，在同樣的電流下（飽和時）轉矩大概能增加5%~10%，如果可能的話建議改進沖片的設計，則過載能力會大幅度提高！又忘記了，如果上述方案實施起來有難度，在線圈等都不改變的情況下，可以增加極數來顯著改善過載能力，例如原電機是9槽8極，則可以改成9槽10極，這個效果一般般，因為極數增加并不多。假如原電機是36槽24極，改成36槽48極，則效果就實在是太大了，因為極數增加了1倍！11 zengxiaodong回復9 zengxiaodong在200%電流下，用不同的弱磁電流，在電機轉動的情況下，計算轉矩波動情況如下：各條曲線都沒有交叉，也就是說與轉子位置無關，在任意位置都可以按照不同超前角進行轉矩計算。12 zengxiaodong回復1 shsjhs2013給你一個6槽7極最簡電機的實例，原電機在200%額定電流時轉矩只有2600牛米（額定1900牛米），幾經改進達到了3049牛米（但還不是最終方案），下面是200%額定電流時的電磁場計算結果。可見，磁力線嚴重扭斜，同時齒部飽和也很明顯，特別是磁極邊緣處磁密也達到較高的數值。         13 標準答案回復12 zengxiaodong請問曾老師，你后面計算的那些圖是你優化前還是優化后的？如果是優化前的，那么優化后的又是怎樣？你怎么優化的？優化的效果又怎么看？如果是優化后的，那么優化前的又是怎樣？怎么優化的？優化的效果又怎么看？你對這臺電機的優化是你說的增大槽口還是增加了極數？亦或是“超前角控制技術”？14 zengxiaodong回復13 標準答案這個是優化中的結果，我在帖子里已經說明了！至于增加極數前的結果，已經刪除了，但我可以提供后續過程的優化結果，最后200%電流轉矩達到3217牛米。15 zengxiaodong回復13 標準答案最后就是增加極數，因為沖片人家不讓動。另外，超前角控制技術也不是電機設計工程師能夠實現的，是要靠變頻器才能落實的，但是，作為一般規律而言，飽和程度越大超前角控制的效果也就越好。有一次在現場，載重汽車爬坡怎么也爬不上去，是愛默生的變頻器，他們的調試人員反復弄了一整天都不行，下結論說電機不行，后來我到現場只改了一下磁極原點角度，偏移了15度，一下就爬上去了，搞得業主把愛默生的人臭罵了一頓。事實上，只要是單向載荷運轉的情況，最好的角度就不是零度，而是超前一個角度，可在變頻器上手動設置，但這個方法對于雙向載荷的情況就不行，因為載荷換向后偏移角度的方向也要變，否則會導致另一個方向的轉矩能力更差！16 zengxiaodong按照理論，對于隱極式同步電機（如表面式永磁電機）來說，最大轉矩電流控制，就是Id=0控制，也就是電流矢量應與交軸重合，此時產生相同轉矩的前提下所用的電流最小，但這只是理論，實際電機并非如此，無論是數值計算還是實際試驗，都可以證明Id=0控制，不是最大轉矩電流控制，而是要施加適當的直軸去磁電流，才能實現最大的轉矩電流比，對于凸極電機（如嵌入式永磁電機）也是如此，這就是超前角控制的理論基礎。怎么實現“超前角控制”呢？很顯然，就是根據電機的特性在不同交軸電流的基礎上，施加恰當的直軸電流，這應由變頻器的控制算法來實現。但是，現實上的變頻器多數是Id=0控制模式，也就是根據轉子位置傳感器的信號，直接檢測出直軸（和交軸）的位置，在此基礎上將電流矢量定向到交軸上！轉子位置傳感器與轉子的聯接是隨意的，因此，變頻器在運行前都會有一個初始對位的過程，以確定轉子磁極與編碼器Z信號（或者U、V、W信號，R信號，C、D信號等等）的相對位置關系，并把結果儲存到變頻器內部，供控制程序調用，這個數值是用戶可以讀取的，也是用戶可以修改的，那么我們就可以人為改變這個數值，使得矢量控制時定向“錯誤”到我們希望的位置上！下面就是前面帖子給出過的根據數值計算結果擬合出來的按照電流最小原則，最佳控制的超前角度圖。要充分利用這張圖只有變頻器自動實現，而手動實現的話，只能取一個確定的數值，例如為了滿足200%超載的要求，取圖中14.8度，這樣在低于這個電流時，其實已不是最優效果了，這雖是無可奈何卻仍是可以接受的！17 zengxiaodong對于方波型無刷直流電機而言，除非驅動器有超前角度的設置選項，否則就只能設法改變霍爾傳感器的空間位置了，而這實施起來并不是舉手之勞......為了加深理解，我們也可以進行“滯后角控制”，看看會發生什么效果？（第一列是額定電流的倍數，從5%~200%，以后各列就是不同滯后控制角下的轉矩，0~17度。）可見滯后的角度越多，在大負載時磁路就會越飽和，導致同樣的電流下轉矩下降越多。同樣17度，超前轉矩3302Nm，滯后轉矩2905Nm，相差13.66%之多！18 rayzh磁極原點是能改的么？那個是電機安裝時定下來的。提前和滯后角度是控制的事。兩者概念不同。另外還有個疑問，增加極數不需要重新開模嗎？還是說，定子不需要開模，轉子重新開，省一半？19 rayzh指教不敢，個人理解而已。單片或者整體磁鋼磁場是充磁時確定的，其磁場最強處和交替處，隨著安裝也應該確定。而用霍爾或無傳感器的方法都是捕獲磁場特征點，然后控制上是直接使用或者做偏移使用。不知然否？20 rayzh偏角度安裝霍爾只是改變位置信號反饋值，并未改變磁場本身，所以62樓第一句不能解釋我提的問題。PS：這種安裝方式會給負載啟動帶來明顯影響，導致正反轉啟動力矩有較大差別。21 張老五響應標準答案隊長，簡單地回答一下這個問題。原文是：電機勵磁電流（空載電流）增加時，電機鐵心的磁感應強度不再顯著增長，外加電壓高于電機額定電壓時，電機就會發生磁飽和，磁飽和時，空載電流顯著增長，容易燒電機。這句話就其基本意思來說，勉強可以算是對的，但不嚴密之外很多，如果真要深究的話，那可商榷之處也不少，且讓我一一說來。電機勵磁電流（空載電流）增加時，電機鐵心的磁感應強度不再顯著增長如果不加那個括號，那這句話應該是基本正確的。只是勵磁電流雖然是空載電流的主要成分，但空載電流并非只是勵磁電流。再者說了，”顯著“一詞又該如何定義呢？如果改為”成比例增長“，可能更好些。外加電壓高于電機額定電壓時，電機就會發生磁飽和這句就問題更多了，先不討論飽和點和飽和度的問題。是不是飽和，跟外加電壓高低并無必然聯系，若原設計工作磁密就高，那即使外加電壓沒到額定點也是飽和的；若原設計工作磁密偏低，即使外加電壓超過額定電壓也未必就會飽和。磁飽和時，空載電流顯著增長，容易燒電機這一句就更不知道是想要表達什么意思，此句中的”飽和“是在一種什么樣的情況下發生的？如果按上一句的解釋，當設計工作磁密偏高時，額定電壓下電機就是飽和的，原本空載電流就是大的，何來顯著增長一說？后半句”燒電機“就更無根據了，說句實話，因為空載電流大而燒電機的，不敢說沒有，實在是比較少見的。22 zengxiaodong關于飽和問題，還有一個就是高次諧波的影響，這個問題在“氣隙磁場優化”那個帖子里面已經提到了。磁極磁場一般是含有奇數次的諧波而不含有偶數次的諧波，而奇數次諧波又由于負半波個數比正半波個數少一個，因此會導致磁通量的增加，也就是導致鐵心飽和程度的增加，但是這里應該明確的一點是，高次諧波導致的鐵心飽和程度增加，主要影響的部分是鐵心的軛部而不是齒部（集中繞組除外，集中繞組電機齒部和軛部磁通量完全正相關故磁密會同時增加）。當然，一般情況下多極電機的軛部磁密取得比齒部低，所以軛部飽和不明顯，這也就是可以利用3次諧波磁場增加電機出力的基本理論基礎！這里有篇論文可以看看https://bbs.simol.cn/forum.php?mod=attachment&aid=MTIyMDI3fGY1YTY4NjgyfDE1ODM4NTUwOTV8MjI0NjYyfDEzMzc4Ng%3D%3D23 miantiao曾老師，等您解禁后能否講解一下為啥增加極對數后可以增加電機的過載能力呢？是因為在原尺寸不變的情況下降低了電機齒軛部的磁密么？24 zengxiaodong回復23 miantiao在極數增加以后，不管是齒部磁密還是軛部磁密，都會有不同程度的降低，也就是減小鐵芯的飽和程度，因此可以大大增加電機的過載能力！例如9槽8極增加到9槽10極，極數增加了25%，此時效果已經比較顯著，如果是12槽8極增加到12槽16極，則極數翻倍，效果就無法形容了。25 miantiao回復24 zengxiaodong.記得永磁電機出一定的力需要的永磁體用量不能少于一個計算定值，如果采用了多極后，永磁體的用量整體上應該會更多一些吧。26 zengxiaodong回復25 miantiao永磁體用量一點也不會增加，反而會有所減少！27 zengxiaodong回復20 rayzh我感覺你對于什么是磁極位置有一些誤解，所謂磁極位置，并不是獨立存在的，而是相對于定子繞組而言的。磁鐵貼好了當然不能移動，但是檢測傳感元件卻是可以相對于定子繞組移動的，也就是說在電機轉動時，以定子繞組為基準的轉子磁極相位是可以改變的，這就是超前角控制的基礎。28 電機豆豆：我所了解的知識，說明一下，供參考，如有不同觀點，還請發帖討論；共同進步1.電壓升高時，電機空載電流增加；2.電壓升高，電機磁密身高；3.電壓提高至一定程度時，電機會發生磁飽和；4.磁飽和時，鐵損增加，電機溫度升高。29 zengxiaodong回復11 zengxiaodong在下面這個帖子的12、13樓中也得到了類似“超前角控制”的圖形，也就是不同電流超前角控制下的特性！該帖子的例子是針對豐田Prius馬達的，很有參考價值。https://bbs.simol.cn/thread-137711-1-1.html以PriusIII驅動電機為例，研究一下48槽8極永磁同步電機30 forlink回復24 zengxiaodong曾老師，極數增加軛部磁密降低好理解，齒部磁密降低如何理解？31 zengxiaodong回復30 forlink好，這個問題有相當的深度！其實，這是積分效應的必然結果。或者換個角度來理解，既然軛部磁密降低了，則根據磁通守恒原理，齒部磁密必然也要降低，否則，豈不是漏磁增加了？32 forlink這個解釋恐怕有問題，我們先把討論的前提定下來，即在極數增加的時候，槽數也同比例增加。33 zengxiaodong回復32 forlink你這是相當于完全重新設計了，極數增加后搞不好軛部磁密都增加了，就不存在軛部磁密降低好理解這一說法。帖子4樓（1 shsjhs2013）已經指明：永磁無刷直流電機。我的帖子舉的例子：客戶不允許改動沖片，否則解決磁飽和問題就不會這么費勁了，哪兒飽和就加寬哪兒唄。34 zengxiaodong回復32 forlink你說的輸出轉矩降低是指電機的轉矩輸出能力,實際使用時,輸出轉矩是和負載一樣的,如果負載不變,輸出轉矩是不會變化的。另外,樓主計算不同溫度下的電阻公式,也太小白了吧,居然不知道換算公式博士挖了一個坑，結果有人就迫不及待地跳了下去。下面是sinx/x這個數學函數的圖形：35 標準答案回復34 zengxiaodong“既然軛部磁密降低了，則根據磁通守恒原理，齒部磁密必然也要降低，否則，豈不是漏磁增加了？”這個解釋似乎有些牽強！36 tthjcr忍不住插句嘴，看你們說的汗流浹背，只不過是各說各話而已，曾老師的前提是電機定子尺寸不變增加極數，婁博士的前提是定子外徑不變增加極數，出發點不同，結果自然不同。另曾老師這種有意通過降低齒、軛部磁密的設計思想，電機體積必然大了，過載能力固然提高，但成本、重量、安裝空間、產品競爭力方面也會有短板，不過用于給樓主的解釋飽和的影響倒很直觀具體。37 zengxiaodong回復36 tthjcr你完全曲解了我的意思！我再次重申：定子內徑、外徑、槽數、槽形等等所有的幾何參數都不改變（線圈可以改變也可以不改變），僅僅是轉子增加極數，就會顯著降低鐵心磁密降低飽和程度，提高電機的過載能力！38 張老五回復35 標準答案我建議，所有的人都把討論先放一放，因為這個問題前提都沒說清楚，自然結論也就不可能說清楚，不過是雞同鴨講，自說自的，也許都對，也許都不對，最終不免陷于口舌之爭。關于“極數增加后過載能力也增加”這個么結論，看起來簡單，細想也不易，關鍵在于很多基本概念是否清楚，仿真會不會倒不重要了，否則仿得再好，基本概念不清，又有何用？說到前提，先說一下“過載能力增加”這個“結論”，看帖子看了快一百樓了，也沒見哪個出來說一下，“過載能力”到底是指哪個指標？到底是轉矩，還是功率？如果轉速不變，倒也無妨，二者密切相關，可是現在說的是極數變了，轉速也有變化，那么這個“過載能力”到底是指轉矩的過載能力呢，還是指功率過載能力呢？39 張老五當然，更重要的是，極數增加后，如果其他條件不變，那么電機的實際功率是減小的，這過載能力么，就呵呵了吧40 張老五 “極數增加后過載能力也增加”，關于這個“結論”，提出的人提到過的前提包括：1、沖片尺寸不變2、轉子極數增加3、定子繞組可以變也可以不變4、然后有個中間過程，鐵心磁密飽和程度降低最后得出結論，電機過載能力增加當然，中間我省略了若干高大上的公式和仿真圖，雖然我承認這個我要么是忘了，要么是看不懂可是，且慢！這些前提夠了嗎？夠了嗎？夠了嗎？（重要的話要說三遍）當然不夠，遠遠不夠！因為還少幾個關鍵性的前提，如果這些前提不同，結論可能完全相反！！！我在此列幾條，歡迎其他同學補充：1、先說繞組的事情，假設原來是6極的，現在把轉子改成8極，定子繞組不變，不變，不變。這個，這個，我不敢說這個電機一定能轉，也不敢說它一定就不能轉，我只能弱弱地說一聲，如果這個電機能轉，一定很有喜感。2、根據已知的前提，定子內外徑槽形及尺寸都不變，那么鐵心長度變不變，變不變？這個里面的坑好大的，不知道是誰挖的3、電機外部指標變不變，比如電壓，比如頻率，還有關鍵的轉速？我假設電壓頻率不變，轉速隨著極數的變化而變化行嗎？4、再說下繞組，我比較保守，搞不懂那些高大上的諧波繞組，所以還是太平點，把繞組的跨距動一下，相應的極數也改一下，現在問題來了，這樣改過后，繞組的匝數變化嗎？如果變化，如何變化？5、現在假設，只是假設，繞組匝數增加了，那么線徑變化嗎？6、還是假設，繞組匝數增加了，線徑不變，那槽滿率變化嗎？這個問題曾老師不必回答，我知道您的電機槽滿率都是杠杠滴，不要說70、80、90的，隨便做做就過100了，小意思下，至于線能不能下進去，這個是下線工的問題，跟曾老師無關7、最后一條，并聯支路數變化嗎？暫時就想到這么多，歡迎補充，在補充完之間，建議不要做深入討論，以免浪費感情41 zengxiaodong回復35 標準答案老標說有點牽強，確實如此。對于正弦波永磁電機而言，嚴格的證明上面已經給出。對于方波永磁電機而言，分成兩種情況，一種是極槽數接近的情形，也就是集中繞組分數槽電機，在譚建成教授的書中（永磁無刷直流電機技術）105頁，按照120度和90度方波，計算了兩個實例，都證明極數增加后齒部磁密大幅度降低。方波電機的另外一種情形就是槽數遠遠大于極數，很顯然，進行簡單的分析就可以得到結論，極數增加時，齒部磁密最惡劣的結果就是保持不變，否則只能是降低，總之，可以排除增加。42 zengxiaodong下面把我改進德國佬的實例拿來分析一下：原來設計是72槽22極，這個設計我想了很長時間，實在想不出德國佬為什么會有這么奇怪的方案，唯一可以解釋的是齒槽轉矩方面的考慮！經有限元核算，確實齒槽轉矩很小，但是齒部磁密偏低而軛部磁密又偏高，因為還需要大幅度降低成本，說白了就是減少用料，前已述及，沖片不允許改變，因此，我只能考慮增加電機極數，分析如下：22極，q=12/11，單元電機數t=1，每槽電角度55度，有單邊磁拉力，振動噪聲指標很差，齒槽轉矩較小24極，q=1，單元電機數t=6，每槽電角度60度，振動噪聲指標很好，但由于是整數槽，齒槽轉矩或較大26極，q=12/13，單元電機數t=1，每槽電角度65度，有單邊磁拉力，振動噪聲指標很差，齒槽轉矩較小28極，q=6/7，單元電機數t=2，每槽電角度70度，振動噪聲指標尚可，齒槽轉矩一般30極，q=4/5，單元電機數t=3，每槽電角度75度，振動噪聲指標很好，齒槽轉矩一般32極，q=3/4，單元電機數t=8，每槽電角度80度，振動噪聲指標極好，齒槽轉矩一般34極，q=12/17，單元電機數t=1，每槽電角度85度，有單邊磁拉力，振動噪聲指標很差，齒槽轉矩小38極，q=12/19，單元電機數t=1，每槽電角度95度，有單邊磁拉力，振動噪聲指標很差，齒槽轉矩小40極，q=3/5，單元電機數t=4，每槽電角度100度，振動噪聲指標極好，齒槽轉矩一般42極，q=4/7，單元電機數t=3，每槽電角度105度，振動噪聲指標很好，齒槽轉矩一般除了考慮上面的問題以外，還需要考慮線圈的節距問題，顯然不能選擇短距系數太小的情形，綜合分析以后決定選擇32極！重新進行電磁場計算，顯然大幅度降低了軛部磁密，另外，考慮到齒部磁密還有較大富余，因此可以增加氣隙磁密的幅值，也就是進一步提高磁滿率{:soso_e120:} ，或者選用更高牌號的釹鐵硼（原來N35SH改為N40SH，氣隙也從1.25毫米減小到1.0毫米），樣機試制實測的結果證明，改進非常成功，大幅度（下降20%）減少了鐵心重量、磁鐵用量，銅線用量。43 張老五其實，我發現，在討論這個問題時，大家都進入了一個誤區。曾老師一個勁地說，極數增加后如何，又能降成本，又能提高過載能力，只是對于其他方面的性能避而不談我水平比較差，所以想出來的方法也比較簡單，不就是要降低磁飽和度，提高過載能力么？簡單！！！我把鐵心縮短20%，于是鐵心成本降了20%，那磁密不是更高？更簡單，我把匝數增加30%，磁密降了有木有？那銅線的成本不是增加了？槽里是不是放不下了？這個你們OUT了，曾老師從不擔心槽滿率的問題，至于能不能放下，那是下線工的事情，跟曾老師無關。不過成本么，算了，看到成本的份上，就放槽滿率一馬，我再把導線截面積降40%，這么，銅材的成本也下降了于是乎，是不是很完美？成本降了，磁密降了，過載能力也增加了，跟曾老師的高大上方案是一樣一樣一樣的啊。當然了，這樣調整以后，電機功率是降了一丟丟，一丟丟，只是一丟丟而已啦，不必在意啦44 limu回復42 zengxiaodong請教曾老師，看您上面的結論中有對振動和噪聲水平的判定，這樣的結論在設計階段如何得出？多謝45 zengxiaodong回復44 limu有效問題！可以回答很顯然，單元電機數越多則徑向力波次數越大，也就是振動噪聲指標越好！在同樣的單元電機數時，q的分母為奇數又要好于分母為偶數。上面的列表中，有幾個單元電機，本來是沒有單邊磁拉力的，但是由于不可避免的偏心，會產生r=1的徑向力波，也就是單邊磁拉力，從而導致嚴重的振動噪聲（噪聲與頻率也有很大關系）！46 limu回復45 zengxiaodong多謝曾老師。是不是單邊磁拉力造成的振動與噪聲與定轉子的結構模態無關，只要有單邊磁拉力就會造成振動和噪聲？另外這個”不可避免的偏心“怎么理解？47 zengxiaodong回復46 limu跟模態當然有關，如果模態頻率與激振頻率相同，將導致嚴重的共振現象。即使模態頻率不相同，由于單邊磁拉力是不好的激振模式，會導致較大的振動，至于噪聲則還要依賴于頻率，在千赫茲數量級時噪聲輻射能力也會很強從而導致嚴重的噪聲。48 zengxiaodong我選擇32極，而沒有選擇40極或者42極的原因有如下2個：（見42 zengxiaodong）1、某些型號的變頻器其允許的最大極數是40，為了適應市場上所有的變頻器，42極目前不宜選用；2、32極的電機其單元電機數是8，這樣的話電機建模比較簡便，節點數和單元數比較少而網格剖分可以密很多，計算精度大幅度提高！說實話，72槽22極的原電機由于是單元電機，假設不采用半周期邊界條件的話，則整個電機都要建模，其剖分的節點數達到20萬個，計算規模實在太大了！49 zengxiaodong回復1 shsjhs2013 這里有一篇Jmag的資料，詳細講到了轉矩飽和的現象。

50 張老五到底極數變化能否提高電機的過載能力呢？既然曾老師一直沒給出確切的答案，也始終不肯（也許是不能，或者不敢）回答我的相關問題，那就只能我自已來算一算了永磁機我不太熟悉，所以我用異步機為例，不知永磁或其他機機型是否會有所不同？前面我也說過了，沒有前提，一切討論都是無意義的，因此，在此先說明相關的假設條件：1、首先假設原來的設計是一個正常而成熟的方案，否則只要把優化一下，比如原來效率80%，優化后提高到90%，輸出功率增加了，相對來說過載能力自然就增加了，何必費老大勁去改極數？2、整體的設計方向大體不變，也就是說，原來主要考慮什么性能，現在還是這樣，不作重大改變3、電機的外部表現不變，包括電壓頻率散熱條件等，否則原來空冷的改成水冷，功率立馬增加4、其他方面的變化，如轉矩增加后的機械強度，暫時不考慮那么，在這個極數的變化過程中，還有哪些前提呢：1、定轉子鐵心尺寸不變，包括內外圓，槽形尺寸和鐵心長度2、線圈跨距按照極數的變化而變化，匝數和線徑根據需要進行調整3、變化前后保持熱負荷大體不變4、改變前后保持槽滿率大體不變其實這些都不難理解，如果鐵心可以隨便加長，槽滿率可以任意增加，也就意味著電機的功率可以增加，過載能力自然就增加了51 張老五計算得某系列6極異步電機，功率37千瓦，槽滿率76.73%，AJ=1389.1，氣隙磁密8082，額定轉矩360，最大轉矩1023同系列8極電機，鐵心尺寸一樣，但鐵心長度多了10毫米，功率30千瓦，槽滿率78.13%，AJ=1522.4，氣隙磁密8412，額定轉矩390，最大轉矩1038從這里看，功率是下降的，這個也不必多說，轉矩有所增加，但最大轉矩增加不多，過載能力并沒有明顯增長。不過，且慢！這兩臺電機的設計點是不同的，8極電機不管是熱負荷還是磁負荷，都要明顯高不少，槽滿率也有所增加，實際上并不符合“僅僅改變極數”這樣的設定。因此，從設計點相當的前提出發，看看是一個神馬情況把8極電機的鐵心長減到同一長度，改變設計方案使熱負荷、磁負荷和槽滿率盡量相當，得到功率25.5千瓦，槽滿率77.21%，AJ=1401.8，氣隙磁密7984，額定轉矩332，最大轉矩814可見，在同一設計點下，不但功率下降，轉矩也是下降的，最大轉矩就更不用提了52 張老五那么，我們反其道而行之，改這臺6極電機的設計參數如何？計算得到功率43千瓦，槽滿率78.41%，AJ=1509，氣隙磁密8412，都跟原來那臺8極電機非常接近，此時額定轉矩為418，最大轉矩1263。可見，不僅功率大，轉矩也大，最大轉矩更是完勝。曾老師，說好的過載能力呢？53 zengxiaodong只會用用上電科的計算程序是遠遠不夠的！永磁同步電機的一些結論是不能隨隨便便衍生到異步電機的，至少異步電機的功率因數受到了極數的很大影響，可是其根本原理是什么呢？這個問題是很有深度的哦......異步電機由于有自補償效應，類似于裝了補償繞組的直流電機，因此，其電樞反應的效果很弱，也就是說，異步電機的磁飽和水平在很大程度上取決于供電的電壓，而與負載大小的關系不大！54 zengxiaodong關于電機磁飽和的另外一個重大問題，是由于轉矩非線性，從而導致驅動控制方面的困難，也就是伺服性能的降低！如何應對這個問題？這是一個很大的專題。55 張老五曾老師這臺電機，極數增加了以后呢，功率當然是下降了，額定轉矩么不好說，也許增加一點，但增加得很有限，而且這個可能性也不是太大，除非原來的電機設計很差。也許下降一點，下降得也不會太多，但這個可能性要大得多。當然了，一定要增加轉矩也不是不可能的事情，把神馬磁負荷熱負荷統統滴取到最大值，功率增加了，轉矩也增加了，要超過原來的設計，那也是分分鐘滴事情。只是我這人水平不太高，想不出增加極數這么高大上的辦法，也就是在原來的設計上，磁負荷取高點，電負荷取高點，熱負荷也取高點，一樣可以提高功率和轉矩——這辦法很靈的，一般人我不告訴他，就告訴曾老師。至于傳說中的過載能力么，功率就不必提了，轉矩嘛，呵呵，還是繼續傳說吧。（未完待續）