一种永磁同步电机齿槽转矩削弱方法

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1、第３６卷第６期轻工机械Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．６２０１８年１２月ＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｃ．２０１８［新设备·新材料·新方法］ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５２８９５．２０１８．０６．０１３一种永磁同步电机齿槽转矩削弱方法王长城，郭辉，孙裴，刘宁宁，王岩松，秦一菲（上海工程技术大学机械与汽车工程学院，上海２０１６２０）摘要：针对永磁同步电机存在的齿槽转矩问题，提出一种电机结构优化的方法削弱齿槽转矩。基于能量法和傅里叶分解法对齿槽转矩进行了解析，确定永磁体厚度和定子槽口宽度作为设计变量优化电机结构。对比优化前后齿槽转矩及其谐波，结果显示所提出的

2、电机结构优化方法能够有效降低１２次，２４次及３６次谐波幅值，且优化之后的峰峰值仅为优化之前的７．９９％。通过比较优化前后电机稳态运行时的电磁转矩，验证了所提出的结构优化方法能够有效改善电机输出转矩特性。关键词：永磁同步电机；齿槽转矩；能量法；傅里叶分解法；永磁体厚度；槽口宽度中图分类号：ＴＭ３４１文献标志码：Ａ文章编号：１００５２８９５（２０１８）０６００６２０５ＭｅｔｈｏｄｆｏｒＲｅｄｕｃｉｎｇＣｏｇｇｉｎｇＴｏｒｑｕｅｏｆＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＷＡＮＧＣｈａｎｇｃｈｅｎｇ，ＧＵＯＨｕｉ，ＳＵＮＰｅｉ，ＬＩＵＮｉｎｇｎｉｎｇ，

3、ＷＡＮＧＹａｎｓｏｎｇ，ＱＩＮＹｉｆｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｅｔｈｏｄｏｆｍｏｔｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｒｅｄｕｃｉｎｇｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅｏｆｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ（ＰＭＳＭ）．Ｔｈｅｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｍｅｔｈｏ

4、ｄａｎｄＦｏｕｒｉｅｒｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔａｎｄｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆｔｈｅｓｔａｔｏｒｓｌｏｔｏｐｅｎｉｎｇｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｖａｒｉａｂｌｅｓｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｍｏｔｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｏｒｉｇｉｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅａｎｄｉｔｓｈａｒｍｏｎｉｃｓ，ｔｈｅｔｈｔｈｔｈｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｔｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉ

5、ｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅ１２，２４，ａｎｄ３６ｈａｒｍｏｎｉｃａｍｐｌｉｔｕｄｅｓ，ａｎｄｔｈｅｐｅａｋｔｏｐｅａｋｖａｌｕｅａｆｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓｏｎｌｙ７．９９％ｏｆｔｈａｔｂｅｆｏｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｏｒｑｕｅｄｕｒｉｎｇｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｏｒｉｇｉｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｍｏｔｏｒ，ｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｏｔｏｒｏ

6、ｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；ｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅ；ｅｎｅｒｇｙｍｅｔｈｏｄ；Ｆｏｕｒｉｅｒｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ；ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；ｓｌｏｔｏｐｅｎｉｎｇｗｉｄｔｈ永磁同步电机在汽车、数控机床和微电子等领域制，当前提出的用以削弱永磁电机的齿槽转矩的方法［５７］应用广泛，具有结构简单可靠、体积小、功率密度高、动有多种。现有永磁同步电机齿槽转矩的削弱措施［１３］态性能良好，且在宽运行范围保持高效率等优点。主要分为２类

7、：①改变电枢参数，包括斜槽、辅助槽、分永磁磁场与开槽铁芯之间相互作用产生的齿槽转矩会数槽、槽口偏移、槽口宽度以及改变电枢齿形状［８１０］导致电机转矩波动，进而影响电机的控制精度，增大电等；②改变永磁体磁极参数，表面式永磁同步电机机振动噪声，是永磁同步电机设计中必须重点考虑的主要包括斜极、改变极弧系数和极弧系数组合［４］［１１１２］问题。等，内置式永磁同步电机主要包括改变极弧系齿槽转矩可以通过对电机本体结构优化设计来抑数、转子铁芯外表面开槽和改变转子外表面形状收稿日期：２０１８０４１４；修回日期：