基于重复单元削弱永磁风力发电机齿槽转矩_刘婷

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1、2011年12月电工技术学报Vol.26No.12第26卷第12期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYDec.2011基于重复单元削弱永磁风力发电机齿槽转矩刘婷欧阳红林黄守道（湖南大学电气与信息学院长沙410082）摘要齿槽转矩是永磁同步风力发电机研究的重要内容之一。为了削弱永磁电机的齿槽转矩，运用傅里叶级数的方法分析了齿槽转矩的表达式，提出了一种重复单元的概念，发现电机的齿槽转矩为各重复单元产生齿槽转矩的同相叠加，将两个或几个重复单元相对偏移适当

2、角度，可以消除它们产生的齿槽转矩中的某次谐波。由此提出了一种基于重复单元的偏移磁极削弱齿槽转矩的方法，给出了磁极偏移角度的确定公式，最后进行有限元仿真。结果表明，与现有方法相比，本文提出的磁极偏移角度计算方法简单，对电机齿槽转矩有显著的削弱效果，且不会引起新的低次谐波。关键词：永磁电机齿槽转矩磁极偏移重复单元有限元法中图分类号：TM351ReducingCoggingTorqueinPermanentMagnetWindPowerGeneratorsBasedonRepeatUnitLiuTin

3、gOuyangHonglinHuangShoudao（HunanUniversityChangshaChina410082）AbstractCoggingtorqueisoneoftheimportantissuesforpermanentmagnet(PM)windpowergenerator.Toreducethecoggingtorque,theexpressionofthecoggingtorqueisstudiedbasedontheFourieranalysis.Inthispape

4、r,aconceptofrepeatunitisproposed.Itisfoundthatthecoggingtorqueismultipleofthecoggingtorquegeneratedofarepeatingunit,andacertainharmonicofcoggingtorquecouldbeeliminatedbyrelativeshiftingofrepeatunitswithpropershiftingangles.Basedontherepeatunit,ametho

5、dofPMshiftingtoreducecoggingtorqueofpermanentmagnetmachineispresented.ThenewmethodtoobtainthePMshiftinganglesisachieved.Atlastthemethodisverifiedbyfiniteelementmethod.TheresultsshowthatthemethodtoobtainthePMshiftinganglesissimple.Withthismethodthecog

6、gingtorquecanbegreatlyreduced.Keywords：Permanentmagnetmachine,coggingtorque,permanentmagnetshifting,repeatunit,finiteelementmethod是直驱风力发电机中，齿槽转矩大小将直接影响到1引言电机切入风速的大小，影响风能利用。因此，齿槽随着永磁电机的发展，在风力发电机组中，永转矩是永磁风力发电机的一个重要指标，在设计永磁风力发电机所占的比重越来越大。永磁电机的永磁风力发电机时减小

7、齿槽转矩是十分必要的。磁体和有槽电枢铁心相互作用会产生齿槽转矩，导国内外已有许多学者就永磁电机齿槽转矩的削[1-11]致转矩波动，引起振动和噪声，使电机不能平稳运弱方法进行了研究，并取得了一定成果。削弱行，影响电机的性能。在永磁风力发电机中，尤其方法包括分数槽、极槽配合、斜槽、斜极、辅助槽、极弧系数优化、永磁体分块、磁极形状优化等。本教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(200805321038)。文研究的磁极偏移也是一种有效削弱齿槽转矩的方收稿日期2010-05-15改稿日期2011-

8、01-23法，国内外有不少文献对这种方法进行了研究。文44电工技术学报2011年12月献[12-13]以4极电机为例，通过将一台4极电机中当Q/(2p)=整数，即每极槽数为整数时，各永的一对极偏转1/2、1/4齿距来减小齿槽转矩，但没磁体与定子齿相对位置角都等于(1=2=…有给出通用计算方法。有的文献提出改变所有磁极=2p=0)。此时电机总的齿槽转矩为每个永磁体产生[14]的位置，但没有考虑由于磁极偏移而引起的新谐的齿槽转矩的同相叠加，可表示为波，当每极槽数不是整数时齿槽转矩削弱效果不好