探究電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)對(duì)電機(jī)控制算法的影響

雷浩

フ?要：作為現(xiàn)今社會(huì)中最為常見(jiàn)的能量轉(zhuǎn)換設(shè)施-電動(dòng)機(jī)，其工作原理在于借助定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的相互作用而完成能量轉(zhuǎn)換，該設(shè)備在諸多領(lǐng)域中均有所運(yùn)用。而線圈繞組，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生較多影響，也是機(jī)器可否發(fā)揮有效性能的關(guān)鍵所在，本文主要針對(duì)電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)中的繞組纏繞問(wèn)題進(jìn)行深入分析，并以此為依據(jù)，分析其對(duì)于電機(jī)性能和控制算法所產(chǎn)生的影響。

ス丶詞：電機(jī)；生產(chǎn)技術(shù)；控制算法

伴隨著社會(huì)各界的不斷發(fā)展，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的性能也提出了新的挑戰(zhàn)，電機(jī)在生產(chǎn)時(shí)也可通過(guò)不同的繞線方式，繼而對(duì)其控制算法產(chǎn)生不同影響。

一、電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)

ピ詰綞機(jī)的生產(chǎn)過(guò)程中，最為重要的一項(xiàng)在于電機(jī)線圈的纏繞。具體的纏繞過(guò)程為：首先，需要明確電機(jī)的線徑、圈數(shù)、節(jié)距等具體數(shù)據(jù)，而后參照繞線機(jī)線模的具體固定要求，設(shè)置計(jì)數(shù)器，便可開(kāi)始繞制。當(dāng)前市面上所生產(chǎn)的電機(jī)主要運(yùn)用了針繞法、拉伸法、線性纏繞法等方法，諸多的繞線方法對(duì)電機(jī)實(shí)際性能的發(fā)揮也產(chǎn)生了不同作用。

二、生產(chǎn)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品性能控制的影響

ピ謔導(dǎo)噬產(chǎn)中，即便是選用了相同的材料與設(shè)計(jì)構(gòu)造，所生產(chǎn)出的產(chǎn)品性能也各不相同。以某廠的抽檢記錄為例，可以看出，有的電機(jī)鐵耗值差額在40%左右，電機(jī)燒組的使用時(shí)間更是相差甚遠(yuǎn)。造成這種現(xiàn)象的原因，固然有原材料方面的因素，但毋庸置疑的是不同的線圈纏繞方式對(duì)于產(chǎn)品性能的顯著影響。合理的纏繞方式，明顯有利于延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，并且發(fā)揮出產(chǎn)品的真正效用。

三、電機(jī)控制技術(shù)概述

グ樗孀攀奔淶耐埔疲現(xiàn)如今，電機(jī)控制技術(shù)依已然取得了一定進(jìn)步，逐漸步入成熟階段。但是，隨著科技的發(fā)展，涌現(xiàn)出了許多新型電子產(chǎn)品，因而，對(duì)于電機(jī)控制技術(shù)也提出了更高的要求。加之，考慮到應(yīng)維持環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，節(jié)能與高效也成為了電機(jī)控制技術(shù)中亟待解決的問(wèn)題。

サ鼻埃永磁同步電機(jī)的出現(xiàn)無(wú)疑是電機(jī)界的一大革新，其不僅擁有著水平較高的生產(chǎn)技術(shù)，特性還介于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與無(wú)刷直流電機(jī)之間，因此，雖然它的轉(zhuǎn)子具有永磁體，但是定子卻遍布銅線繞組，這一點(diǎn)與無(wú)刷直流電機(jī)相似；而在電動(dòng)機(jī)氣隙中的定子結(jié)構(gòu)卻可以產(chǎn)生正弦磁通密度，此點(diǎn)卻又同感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相仿。除此以外，永磁同步電機(jī)控制算法的可靠性可由生產(chǎn)過(guò)程中的定子之上的線圈纏繞方式所決定。

四、永磁同步電機(jī)定子繞組的針繞法

フ肴品ㄊ且恢種苯硬繞的的方式，具有較強(qiáng)的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，具體表現(xiàn)在導(dǎo)線可在張力作用下，直接纏繞進(jìn)定子槽之中。該方法也是制造電動(dòng)機(jī)時(shí)所使用的主要方法，但是，使用手動(dòng)模式進(jìn)行纏繞的定子與使用針繞機(jī)進(jìn)行纏繞的定子間仍存較大差異，可參見(jiàn)下圖。

ニ淙徊繞技術(shù)與模式各不相同，但它們共同的目標(biāo)均在于提高銅填充率，從上圖可知，纏繞模式的不同，對(duì)于銅填充率的提升程度也有所區(qū)別。增加電動(dòng)機(jī)中的銅填充率，可以提升機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率以及功率密度，使其發(fā)揮最大效用。在手動(dòng)纏繞模式之下，勢(shì)必會(huì)增添可以對(duì)填充率發(fā)揮積極影響的繞組設(shè)計(jì)。但與此同時(shí)，也增加了工序，為了改善這種現(xiàn)象，現(xiàn)如今的電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家多使用針繞技術(shù)。

五、數(shù)字化控制針繞技術(shù)

フ肴葡呋通常會(huì)從諸多機(jī)器代碼之中提取需執(zhí)行的機(jī)器指令，因此，在機(jī)器做出具體的操作之前，相關(guān)指令均以代碼文件的形式進(jìn)行存儲(chǔ)。在MATLAB中，可以十分快捷高效的創(chuàng)設(shè)機(jī)器代碼以及對(duì)其進(jìn)行修改。因此，該程序顯現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢(shì)，可使用其替代原有的TEACHIN編程法，這樣一來(lái)，即可在機(jī)器現(xiàn)擁有的幾何數(shù)據(jù)中系統(tǒng)化、自動(dòng)化的生成相關(guān)指令，并將其保存為代碼形式。而在此過(guò)程中，需要應(yīng)用到一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的數(shù)字化計(jì)算模型。

ナ導(dǎo)使ぷ髦校該模型基本可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，并且針對(duì)MATLAB還研發(fā)出了相應(yīng)程序。該程序不僅確保囊括了所有的生產(chǎn)流程，而且還具有較強(qiáng)的靈活性，可以自主生成用于測(cè)試的機(jī)器指令。除外，還可以保障計(jì)算過(guò)程的精確性與完整性。

ソ柚該計(jì)算模型，還有助于在制造環(huán)節(jié)中，確立各個(gè)部件的具體位置，并使其完成的相關(guān)指令。考慮到在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的針尖形狀后，該模型在電機(jī)正反兩面面對(duì)繞針進(jìn)行纏繞時(shí)，針尖中的各點(diǎn)需被區(qū)別對(duì)待，以此提高模型的計(jì)算準(zhǔn)確度。與此同時(shí)，模型還對(duì)可能發(fā)生的碰撞情況進(jìn)行了細(xì)致分析，以此實(shí)現(xiàn)計(jì)算的全面性與安全性。具體的分析流程包括：銅機(jī)在進(jìn)行纏繞時(shí)，銅線是從針尖處而出，其后被纏繞于電機(jī)中。不過(guò)，由上文可知，電機(jī)正反兩面面對(duì)繞針進(jìn)行纏繞時(shí)，所采用的運(yùn)動(dòng)方式也不相同，正面向繞針的一側(cè)，纏繞運(yùn)動(dòng)有針架的平移運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)，反面向繞針的一側(cè)，則需依靠針架的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)共同合作，此處就存在著一定的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，所以，針架的運(yùn)動(dòng)空間受到了限制。通過(guò)模擬測(cè)試得出的碰撞結(jié)果，可以形成一套參數(shù)化的計(jì)算模型，從而幫助確定纏繞時(shí)需避開(kāi)的坐標(biāo)位置。

プ凵纖述，隨著電動(dòng)機(jī)在各行各業(yè)顯現(xiàn)出了越來(lái)越大的重要性，對(duì)于線圈繞組的方法應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)考量，繼而使電動(dòng)機(jī)發(fā)揮出最大效用。

ゲ慰嘉南祝

ィ1］孫鵬遠(yuǎn).電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)對(duì)電機(jī)控制算法影響的研究［J］.數(shù)字化用戶(hù)，2017（37）.

ィ2］Stenzel，P.；Dollinger，P.；Richnow，J.；Franke，J.新式針繞技術(shù)對(duì)銅填充率的提高［J］.International?Conference?on?Electrical?Machines?and?Systems，2014.

プ髡嘸蚪椋豪綴疲1992-），陜西洛南人，本科，助理工程師，新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古自治州體育場(chǎng)地管理中心，研究方向：電機(jī)。