探索电机线圈相关参数对电机性能的影响

本文着重探索电机线圈有效长度、匝数、并绕根数对电机转矩、转速、电流的影响。以三相36槽4对极电机为例，在仿真条件下，当电机转速一致的情况下，电机转矩随电机线圈匝数的增加而降低，如图1所示，其中横坐标表示每槽线圈总匝数，纵坐标表示电机额定转矩。

图1 电机转矩性能图

有些人可能认为，匝数越多，导线越多，线圈的磁力越大，不应该越有“劲”吗？咋还越来越“虚”了呢？其实这种说法是没问题的，问题在于它有一个前提那就是其他因素不变，然而在电机中，可以从图2仿真结果发现，在电机线圈匝数增加的同时，电机的电流其实是在逐渐减少的，那为何电流会逐渐减少呢？通知初中电磁公式：

E=nBlv

其中，E为电动势；

n为导线根数；

B为磁通密度（这里由于其他因素不变，因此此值不变）；

l为导线长度；

v为导线速度。

图2 电机电流性能图

通过上式可以简单得知电机电流减少的原因，式中除n在变化，其他为定量，即匝数在增加，导致反电动势增加，由初中欧姆定律公式：

I=U/R

其中，I为电流；

U为电压；

R为电阻。

则电机计算公式为：

I=( U-U反) /R

其中，（U反）为电机反电动势。

从前面可看到电机反电动势随匝数的增加而增加，同时，匝数增加相电阻R也会随之增加，从而共同导致电流降低。

那么，其他因素变化也可由上面类似的方法进行推导，在此不在赘述，电机性能变化图，如图3所示。

图3 电机性能变化图

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