不同的气隙长度对无刷直流电机的性能有哪些影响？

永磁电机越来越多地用于工业的不同部分，例如汽车、航空航天、医疗和家用电器，高效率、高功率密度和变速运行是无刷直流电机广泛应用的一些优点。无刷直流 (BLDC) 电机和永磁同步电机 (PMSM) 是两种常见类型的永磁电机，它们具有几乎相同的结构，但提供两种不同的电源波形。直流电源和梯形反电动势波形用于无刷直流电机，而永磁同步电机使用三相正弦波形运行。尽管它们的结构和操作不同，但它们的设计过程几乎相同。

设计无刷直流电机的永磁体包括几个步骤，例如选择材料和为机器选择合适的结构以及各种组件的几何尺寸。气隙长度是重要的几何参数之一，它是根据机械、热和电磁因素确定的。在此博客中，研究了气隙长度对表面贴装无刷直流电机电机性能的影响。为此，用有限元来模拟机器性能，MotorWizard 是一种基于模板的有限元软件，可为SOLIDWORKS用户提供电机的电磁仿真。提供不同的拓扑结构、轻松编辑拓扑结构的能力以及简单直接的工作流程使电机仿真变得容易。此外，自动绕组编辑器、结果的多样性和大型可定制材料库只是该软件的其他优势。

今天的技巧是关于网格化气隙的，气隙是电机的组成部分，即使对于最先进的有限元网格器来说，它们也可能是一个真正的挑战。为了便于在有限元中对气隙进行网格划分，建议在SolidWorks 或Inventor中为气隙构造一个单独的零件或实体。然后在气隙部件或主体上应用紧密的网格控制，它应该比周围空气中的网格尺寸小得多，在周围空气中网格通常很粗糙，因为磁场往往会衰减远离电机。因此，可以轻松地对气隙进行网格划分并获得良好的精度，而不会产生大量网格元素。

扭矩和扭矩纹波

研究了具有三种不同气隙长度（g = 0.5、0.7 和 0.9 mm）的无刷直流电机，根据 MotorWizard生成的有限元结果，减小气隙会增加气隙磁通密度，这反过来会增加相位中产生的磁链和反电动势，因此是一个优势。机器的反电动势直接影响电磁转矩。因此，扭矩也会随着气隙而变化，如下图所示。

上图显示，在施加8A电流时，气隙长度为0.5mm 的机器产生的平均扭矩为 7.58 Nm，气隙长度为0.7和0.9mm 的机器分别产生7.19和6.84Nm的平均扭矩。除了平均扭矩增加外，扭矩波动也增加。转矩脉动的一部分是由齿槽转矩引起的。下图显示了三台机器的齿槽转矩，显然，气隙长度最短的机器具有最高的齿槽转矩。

总结

作为结论，证明气隙长度影响机器性能，根据结果，较小的气隙长度增加了磁链和电机产生的反电动势，从而增加了产生的扭矩。这些被认为是具有较小气隙长度的优点。然而，同时它增加了齿槽转矩和转矩脉动，这是一个缺点。因此，除了机械和热问题之外，选择最佳气隙长度还取决于设计目标和应用类型，并且需要在电机的多个输出之间进行权衡。