在电机(异步、同步、永磁等)中,绕组是能量转换的关键载体(通电生磁或切割磁场发电),而电气角则是刻画电磁状态的重要指标。

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两者关系贯穿设计、运行和控制全过程:绕组的结构决定电气角的表现,电气角又反过来指导绕组排布与控制策略。

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、极对数:电气角与机械角的换算桥梁

绕组的极对数p决定磁场极对数,是电气角与机械角关系的根本:

电气角=机械角×p

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本质:转子转一圈(360°机械角),磁场切割绕组p次,对应p个电周期。

案例:4 极电机(p=2),转子旋转 90°机械角,对应 180°电气角,绕组电动势也随之走到半个周期。

、空间分布:决定相位差的关键

三相电机要求三绕组相差 120° 电气角。这个相位差来自绕组在定子上的空间位置:

当 p=1:机械角差 = 电气角差 → 三相绕组需互隔 120°机械角。

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当 p=2:360°机械角对应 720°电气角 → 三相绕组只需互隔 60°机械角即可满足 120°电气角。

设计上需确保槽数匹配与匝数均匀,才能保持对称性和转矩平稳。

电动势:电气角的直接体现

绕组感应电动势随电气角变化:

e=Em
sin(ωt+θ)

初始电气角 θ:由绕组初始位置决定。

频率 ω:与转速、极对数成正比。极对数越多,相同转速下电气角变化越快。

分布绕组优势:通过导线分散,减小高次谐波,使电动势波形更接近正弦。

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