基于不等槽口宽配合的永磁电动机齿槽转矩削弱方法

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1、2005年3月电工技术学报Vol.20No.3第20卷第3期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYMar.2005基于不等槽口宽配合的永磁电动机齿槽转矩削弱方法杨玉波王秀和陈谢杰冀溥(山东大学电气工程学院济南250061)摘要齿槽转矩的削弱一直是永磁电动机研究的重点之一。本文推导了采用不等槽口宽配合时可用于分析的齿槽转矩解析表达式，研究了改变相邻槽口宽度对于气隙相对磁导率的傅里叶分解系数的影响。研究表明，使得nz/(4p)为整数的最小的n为偶数时，可以通过改变相邻两槽的槽口

2、宽度来减小齿槽转矩，本文推导了槽口宽度的计算公式；如果使得nz/(4p)为整数的最小的n为奇数时，采用相邻两槽槽口宽度不等的方法不但不会减小齿槽转矩，反而会增大齿槽转矩。最后利用有限元法进行了验证，证明本文得出的结论是正确有效的。关键词：齿槽转矩傅里叶分解系数永磁电动机中图分类号：TM351AMethodforReducingCoggingTorquebyDifferentSlotWidthsinPermanentMagnetMotorsYangYuboWangXiuheChenXiejieJiPu(ShandongU

3、niversityJi’nan250061China)AbstractCoggingtorqueisoneofthemainconcernsofpermanentmagnetmotor.Inthispaper,theanalyticalcalculationofcoggingtorqueisfoundwhenthemethodofdifferentslotwidthsisadopted.TheeffectofslotwidthontheFouriercoefficientofrelativeairgappermeanc

4、efunctionisstudied,andsomeconclusionsaremade.Iftheleastintegern,whichmakes(nz/2)/(2p)tobeaninteger,isanevennumber,thecoggingtorquecanbegreatlyreducedbychangingtheslotwidth,andthewaystocalculatethewidthofslotaregiven.Onthecontrary,iftheleastnisanoddnumber,thecogg

5、ingtorquecannotbereducedbychangingtheslotwidth.Intheend,theconclusionsarevalidatedbyfiniteelementmethod.Keywords：Coggingtorque,Fouriercoefficient,permanentmagnetmotor一，有关文献对其影响因素及解决方法进行了研1引言究，取得了大量研究成果。文献[1,2]中，Sang-Moon随着永磁材料性能的不断提高，永磁电动机越Hwang提出了TeethPairing法，

6、即通过改变相邻两来越广泛地应用于高性能的速度和位置控制系统。齿的宽度削弱齿槽转矩。Sang-MoonHwang认为：然而永磁电动机中，永磁体和有槽电枢铁心相互作只要适当选择齿宽，可以减小齿槽转矩，文中给出用，产生齿槽转矩，进而产生振动和噪声，影响系了齿宽的计算方法。但我们在研究中发现，根据统的控制精度。Sang-MoonHwang提出的TeethPairing法确定相邻作为高性能永磁电动机中需要考虑的重要问两齿的宽度后，齿槽转矩在某些情况下不但没有减题，齿槽转矩一直是永磁电动机研究的重要内容之小，反而增大。为此，本文对

7、通过改变相邻两槽槽口宽度来减收稿日期2004-02-27改稿日期2004-12-20小齿槽转矩的方法进行了深入研究，给出了理论上第20卷第3期杨玉波等基于不等槽口宽配合的永磁电动机齿槽转矩削弱方法41消除齿槽转矩时的槽口宽度确定方法和适用范围。∞2Br(θ)=Br0+∑Brncos2npθ（5）研究表明，对于极数和槽数分别为2p和z的永磁电n=1动机，当使得(nz/2)/(2p)为整数的最小的整数n为偶2数时，该方法可有效地削弱齿槽转矩；如果n为奇式中Br0=apBr数，那么该方法不仅不能削弱齿槽转矩，反而会使22齿槽

8、转矩增大。最后用有限元对其进行了验证，证Brn=Brsinnαpπnπ明本文给出的结论是正确有效的。p——极对数2齿槽转矩的解析分析Br——永磁体剩磁αp——磁极的极弧系数为便于研究，本文进行了以下假设：①电枢铁B(θ)r心的磁导率无穷大，即μFe=∞。②θ=0位置设定在任B一磁极的中心线上。③永磁材料的磁导率与空气相r同。齿槽转