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[讨论] 电机电磁转矩产生原理的一点疑惑!

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[LV.6]常住居民II

发表于 2019-10-23 15:48 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式

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在学习电机时,有这样一个问题一直萦绕于心:
电机电磁转矩产生的原理是带电导体切割磁力线产生力,也就是公式F=BLI,但是通过查看电机的磁力线分布,发现导体并未切割磁力线啊,磁力线几乎没有通过槽内导体,也就谈不上切割,那力是怎么产生的?

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heguojia + 15 很给力!
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[LV.6]常住居民II

 楼主| 发表于 2019-10-23 15:50 来自手机 | 显示全部楼层
可以看到磁力线基本全部从齿上通过,导体并未切割磁力线。
IMG_20191023_154329.png
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发表于 2019-10-23 16:23 | 显示全部楼层
转子旋转,磁场切割导体
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发表于 2019-10-23 16:25 | 显示全部楼层
导体不动,磁场旋转,不就切割磁力线了,你的图是电机磁路走过的路径。
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 楼主| 发表于 2019-10-23 16:57 | 显示全部楼层
abc1234567 发表于 2019-10-23 16:25
导体不动,磁场旋转,不就切割磁力线了,你的图是电机磁路走过的路径。

磁路的路径不就是磁力线吗,磁力线没经过导体,怎么去切割啊。
比如磁力线是水,齿就是水道,那么槽就是小土包,水从水道流过,我站在土包上,水根本就切不到我啊。
当然带磁体的转子可以比作是向外喷水的超大功率旋转喷射水枪。
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发表于 2019-10-23 17:31 | 显示全部楼层
磁路的路径就是磁力线,磁力线主要经过定子齿,没经过槽内导体;这是事实!
当转子旋转时,磁力线会从一个定子齿跳跃到另一个定子齿,跳跃的过程,就是切割磁力线的过程!
磁力线动态视频慢放,可以看到磁力线的跳跃,
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 楼主| 发表于 2019-10-23 19:01 | 显示全部楼层
Green2049 发表于 2019-10-23 17:31
磁路的路径就是磁力线,磁力线主要经过定子齿,没经过槽内导体;这是事实!
当转子旋转时,磁力线会从一个 ...

也就是说跳跃的过程就是切割磁力线的过程,而且还把磁力线给切断了。
那么问题又来了,磁力线是没有起点没有终点的闭合线,为什么又断了呢?
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发表于 2019-10-23 19:25 | 显示全部楼层
这个问题应该多看看电机学  估计就会明白很多了啊      
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 楼主| 发表于 2019-10-23 20:02 来自手机 | 显示全部楼层
yushukun123 发表于 2019-10-23 19:25
这个问题应该多看看电机学  估计就会明白很多了啊

大侠能否明示,愿闻其详!
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发表于 2019-10-23 22:21 | 显示全部楼层
有这个疑问的人很多,在多个帖子里讨论过了。
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发表于 2019-10-23 23:04 | 显示全部楼层
http://www.simol.cn/thread-118252-2-1.html

在这个帖子里,36及以后的几楼里面谈到楼主的问题。

补充内容 (2019-10-28 09:15):
还有这样的奥妙!www要改成bbs

点评

曾老师发的这个帖子,大家可以把www改成bbs就可以默认自己账号登录上去了  发表于 2019-10-25 08:57

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发表于 2019-10-24 08:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2019-10-24 08:12 编辑

下载动画,可以清楚看到槽内导体如何切割磁力线

https ://pan.baidu.com/s/1Cg5SEUoFRJpS_wPam79NBg



从动画中可以看到:


1、槽内导体是如何切割磁力线的

2、转子磁极中心是如何反复偏移的,而且负载越大偏斜越多;

3、转子轭部磁密如何变化;

4、定子齿部磁密如何变化,包括反向的过程;

5、定子轭部磁密是如何变化,包括反向的过程;

6、磁钢一半增磁一半退磁的具体过程;

7、槽内磁密的变化情况。

补充内容 (2019-11-5 08:22):
链接:ht-tps://pan.baidu.com/s/1Or6BjPK9azuc4YvJIjEWwQ
提取码:8bf6

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 楼主| 发表于 2019-10-24 08:16 | 显示全部楼层
zengxiaodong 发表于 2019-10-23 23:04
http://www.simol.cn/thread-118252-2-1.html

在这个帖子里,36及以后的几楼里面谈到楼主的问题。

谢谢曾老师,茅塞顿开!
也就是转矩的大部分的确不是通过切割磁力线产生的,而是因为导体通入电流后,使的齿的两个侧面的磁通密度不同,导致其所受的法向力不同而产生差值,即产生转矩。
这里的法向力就是传说中的maxwell力吗?
曾老师能否讲解一下maxwell力的原理,使其不再是“传说”!
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发表于 2019-10-24 08:40 | 显示全部楼层
十二飞帝 发表于 2019-10-24 08:16
谢谢曾老师,茅塞顿开!
也就是转矩的大部分的确不是通过切割磁力线产生的,而是因为导体通入电流后,使 ...

高中物理,并没有讲转矩是切割磁力线产生的,而是讲到反电势是切割磁力线产生的!

从动画图中可以明显看出,槽内导体确实是迅速切割磁力线,因此这条是不矛盾的,可以自圆其说。


但是,动画中有限元后处理给出的磁力线分布图要注意一个特殊点,那就是磁力线总数是固定的,这会导致一些误解,真实的物理现实是磁力线密度才是确定的物理量,那就是磁密B


很显然,槽内有磁力线而且导体确实在切割磁力线,但是不管其如何迅速切割磁力线,槽内磁密却是不高的,这点就与BIL产生了矛盾。

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发表于 2019-10-24 08:49 | 显示全部楼层
事实上,BIL这个公式,对于洛伦茨力是正确的,对于载流导体磁力计算也是正确的。但在含有铁磁材料的场合,还有另外一种力,那就是“对齐力”,有铁心电机中的转矩主要的并不是导体电磁力,而是所谓的“对齐力”!

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发表于 2019-10-24 09:00 | 显示全部楼层
老师,动画打不开啊,能不能当附件传上来,学习学习啊。多谢
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[LV.6]常住居民II

发表于 2019-10-24 10:15 | 显示全部楼层
哇,这个问题这么多人讨论啊,我觉得“电机电磁转矩产生的原理是带电导体切割磁力线产生力,也就是公式F=BLI”这个前提就用问题。
先按感应电机来说,首先是,磁场与导体的相对运动在导体上产生了感应电流,感应电流产生的感应磁场,定子磁场与感应磁场之间的磁力  我觉得才是电机转矩产生的原因。
15楼提出的“对齐力”就是磁场与磁场的作用力啊
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[LV.5]常住居民I

发表于 2019-10-24 11:06 | 显示全部楼层
有槽电机  磁力线走齿上,定子受力主要在齿尖处,不在线圈绕组上。

铁磁材料上的作用力主要是由介质磁导率变化而引起的,齿壁受力公式是 f=Bn^2/(2μ0),左右齿壁的合力 应是 t=(Bn1^2-Bn2^2)/(2μ0),槽内电枢绕组的作用是电枢磁场改变槽左右齿壁处的磁场分布(Bn1和Bn2的大小)
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[LV.5]常住居民I

发表于 2019-10-24 11:37 | 显示全部楼层
计算齿壁处的受力一共有两种方法 一个是等效成分子电流受力,一个是麦克斯应力公式,如图。
分子电流1.jpg
分子电流2.jpg
分子电流3.jpg
分子电流4.jpg
分子电流5.jpg
分子电流6.jpg
麦克斯韦应力1.jpg
麦克斯韦应力2.jpg
麦克斯韦应力3.jpg
麦克斯韦应力4.jpg
麦克斯韦应力5.jpg
麦克斯韦应力6.jpg
麦克斯韦应力7.jpg
麦克斯韦应力8.jpg

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limu + 3 感谢您的参与
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[LV.6]常住居民II

 楼主| 发表于 2019-10-24 11:38 来自手机 | 显示全部楼层
木小站_VCdpP 发表于 2019-10-24 11:06
有槽电机  磁力线走齿上,定子受力主要在齿尖处,不在线圈绕组上。

铁磁材料上的作用力主要是由介质磁导 ...

嗯,这样就更理解转矩产生的原理了。
有刷直流电机就很容易理解了,转子即是电枢,齿受力而产生转矩。
那么永磁无刷电机是定子齿受力,根据作用力和反作用力很容易知道转子也有相同的转矩。但是,我想继续问的是转子这边的产生力的原理是什么,在计算力的公式里B又应该是何处的磁密。
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