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无齿槽电机的饱和度与峰值扭矩能力

发表日期 :2026-02-04 栏目 :新闻资讯浏览次数 :0

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传统电动机使用由铁磁性材料制成的磁芯来支撑绕组,提高电机的磁通密度和能量密度。饱和是指当外加磁场H增加无法进一步增加材料磁化时,铁磁材料达到的状态,因此总磁通密度B开始趋于平稳。饱和最明显地体现在某种材料的磁化曲线(也称为B-H曲线)中,即曲线向右弯曲(见图1)。饱和极限在点[B2,H2],但曲线在此之前开始趋于平稳,即点[B1,H1].

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用于电动机芯的层压电工钢板由铁磁性材料制成;因此,它们也会经历饱和。不同钢品等级在不同的H级和B级经历饱和——见图2。

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HB的关系可描述为B = μH,其中μ为磁导率。沿B-H曲线移动μ如图3所示发生变化。在H值升高时,磁导率趋近自由空间(如真空、空气)的磁导率。

85在电动机中,外部磁场H是由铜线圈中流动的电流产生的;因此,H与电流成正比。当电流进一步增加时达到饱和,成比例增加,钢μ的渗透率降低至钢在磁上等价于空气的水平。在实际电机中,承受最高电流的齿会进入完全饱和状态——见图4中的红色域——从磁学角度看,它们作为导磁通的部件“消失”。

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电机的优劣,包括其将输入电流转化为输出扭矩的能力。电流-扭矩特性的线性性是一个重要的衡量标准,因为在电机的整个工作范围内,扭矩随电流线性增加的电机更容易控制。当输入电流增加时,铁芯电机已饱和且无法提供足够的扭矩,而无槽电机则继续提供与电流成正比的递增扭矩(见图5)。得益于这一特性,传统无槽电机的峰值扭矩可与传统铁芯电机媲美甚至更高(持续时间可能为几秒)。

纤维印刷™电机具有更高的铜填充因子和更优的绕组几何形状,相较于传统无槽电机,其扭矩能力优于无槽电机,峰值扭矩优于铁芯电机(见图6)。

建模显示,即使在电流高达额定值的10倍时,纤维印刷™电机的后铁也不会完全饱和。因此,在实际作中,Alva电机可以被视为“无饱和”电机。

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