儆持电棚 ２０１０年第９期 ……… ，… 永磁直流力矩电动机极对数多少与转速关系分析 张文海 （成都精密电机厂，四川成都６１０５００） 中图分类号：ＴＭ３５９．６ 文献标识码：Ｅ 矩电机设计成１０对极，设计和制造都是无法实现的。 其次，是从性能指标要求上考虑的。因为极对数的多少 各有优缺点，它对电机的一些性能指标影响较人，电机设计 时要综合考虑选择。极对数少的优点是，每极下的齿槽数Ｋ 文章编号：１００４—７０１８（２０１０）０９－００７９－０１ １永磁直流力矩电动机极对数与转速关系 在电枢电压一定的情况下，永磁直流电动机的空载转速 与反电势系数 成反比。也就是说，在额定电枢电压下， 反电势系数 越高，永磁直流力矩电动机的转速越低；反电 势系数 越低，转速越高。而永磁直流力矩电动机反电势 系数计算公式： Ｋ ＝—‘ ㈩ （１） 式中：Ｋ 为反电势系数（Ｖ／ｒ・ｍｉｍ ）；Ｋ为电枢槽数；Ｎ。为 电枢绕组元件匝数；Ｏｔ为极弧系数；Ｄ为电枢外径（ｍ）；￡为 电枢铁心长度（Ｉ１１）；Ｂ 为气隙磁密。 从式（１）可以看｝ｊＪ，永磁直流力矩电动机的反电势系数 Ｋ 与电机极对数Ｐ无关，只和Ｋ、Ｎ．、ＯＬ、Ｄ、Ｌ、Ｂ 有关，并与这 些参数成正比关系。转换过来说，式（１）表明了这样一种关 系：永磁直流力矩电动机的空载转速（也包括除串励电动机 外的所有直流电动机）与极对数Ｐ无关，只和Ｋ，、Ｎ 、Ｏ／、Ｄ、Ｌ、 曰 有关，并和这些参数成反比关系。在其它因素不变的情况 下，电枢槽数Ｋ越多，可放的导体数越多，电机反电势系数 越高，转速越低；电枢绕组元件匝数Ⅳ＿越多，单位转速产生 的切割电势越高， 越高，转速越低；极弧系数 越大，气隙 磁通 越大，＾｜越高，转速越低；电枢外径Ｄ越大，单位转 速下导体运动的线速度越大， 越高，转速越低；电枢铁心Ｌ 越长，导体有效长度越长，Ｋ 越高，转速越低；气隙磁密Ｂ 越 高，Ｂ 越大，每极下的气隙磁通 越大， 越高，转速越低。 在影响转速的因素中，增多电枢绕组元件Ⅳ＿匝数，电机转速 会变低，增大气隙磁密口 ，电机转速会变低，而增大电枢外径 Ｄ，电机转速会变低，一般容易与极对数Ｐ混淆不清。大机座 号力矩电机极对数相对较多，小机座号力矩电机极对数相对 较少，完全是结构设计的需要，并不是从转速上的考虑。因 为在电枢电压一定的情况下，极对数的多少并不会影响直流 电动机的空载转速。例如，４极电枢为单磕绕组的直流驱动 电动机，去掉９０。＿～ 对电刷，等效于去掉一对磁极，电动机的 空载转速仍然不变，能直观地说明这一问题。因此，我们说 机座号越大的永磁直流力矩电动机，空载转速会越低，在其 它设计参数不变的情况下，直流电动机的空载转速‰与电 枢外径Ｄ成反比关系，极对数Ｐ的多少，不影响这个关系。 ２永磁直流力矩电动机空载转速与极对数关系不 大，而为什么又要设计成多极的？ 首先，是从结构设计和工艺难度两方面考虑的。大机座 号力矩电机，一般极对数相对较多；小机座号力矩电机，一般 极对数相对较少。这样的结构设计容易，工艺性也好。如果 将大机座号的力矩电机设计成两三对极，或将小机座号的力 多，磁阻力矩变小，电机转矩波动小；每极下的元件数随之增 多，反电势半波的平波作用好，转矩波动变小；相邻换向片间 串联的元数少，片问电压低，不易产生电位差火花。缺点是， 嵌线端接加长，铜损大，电机常数变低；每极气隙磁通量大， 电枢轭容易饱和，漏磁损耗大，电机常数会变低；线圈几何尺 寸变大，电枢电感增大，电气时间常数会变大；磁极宽，电机 结构设计、磁钢粘贴工艺难度增加。而极对数多的优缺点正 好和极对数少的优缺点相反。电机设计时，可作如下选择： 如对该电机转矩波动要求小，极对数则可适当选择少的，这 样每极下的齿槽数会增多，可放元件数也多，转矩波动则会 减小。如果对该电机电气时间常数要求小，极时数则应选择 多的，这样电枢电感会减小，电气时间常数也可变小。总之， 永磁直流力矩电动机极对数的多少，不是为转速高低而考 虑，而是为其它性能指标作选择。 ３多极、电枢单叠绕组驱动直流电动机反电势系数 计算公式的变换 多极、电枢为单叠绕组的直流电动机反电势系数计算公 式似乎与式（１）并不一样。因为永磁直流力矩电动机为单波 串联绕组，并联支路数ｎ＝１，而多极单叠绕组直流电动机，其 电枢并联支路数ｎ不等于１，而是等于极对数，即式（１）应变为： ＫＮ ｌ ｃ￣ＤＬＢｓ Ｋｅ＝—＝—— 一 （２）（） 如果按式（２）计算，多极单叠绕组直流电动机极对数越 多，并联支路数。越大，按式（２）计算出的反电势系数 越 低，电机转速应该与极对数有关系。而多假、单叠绕组直流 电动机转速与极对数并无关系，因为每对数的电枢并联支路 都是和电源并联的，只留下一对极和多极在同一 电枢电压 下，空载转速不会发生变化，式（２）的问题在哪里？分析式 （１）便可知道，因永磁直流力矩电动机只有一一对并联支路，即 ｎ＝１，所以电枢槽数Ｋ中的所有导体都参与 作。也就足 说，式（１）既是永磁直流力矩电动机的反电势系数计算公式， 也是ｎ不等于１的直流驱动电动机反电势系数计算公式。 如果式（２）中分母除以ｎ，分子中的电枢总槽数Ｋ也应除以 ｎ，因极对数变少后，相应槽中的导体则不再参与工作，所有 电枢总槽数Ｋ应除以。。其变换结果是式（２）仍然等于式（１）， 只是这时Ｋ表示的不是一对极的电枢槽数，而是电枢总槽数。 ４直流电动机空载转速与极对数的关系怎样表述妥当？ 式（１）证明了直流电动机的空载转速与极对数无关，但 实际上，直流电动机空载转速如果没有磁极根本无法旋转。因 此可以这样表述，直流电动机的空载转速与极对数关系不大。
