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1、极槽配合对永磁同步电机性能的影响摘要：永磁同步电机由于具有结构简单、体积小、效率高、功率因数高、转动惯量小、过载能力强，运行可靠等特点，在家用电器、医疗器械和汽车中得到广泛使用。永磁同步电机的齿槽转矩会引起输出转矩的脉动和噪声，不平衡径向电磁力则是电机的主要噪声源。本文着重研究极槽配合对永磁同步电机性能的影响，主要包括齿槽转矩和径向电磁力两个方面。详细介绍了齿槽转矩和径向电磁力的相关原理，并通过仿真对8极9槽和8极12槽两种极槽配合的电机进行分析比较，验证了相关的理论的正确性，最后得出电机设计中应综合考虑齿槽转矩、径向电磁力等相关因素合理选择极槽配
2、合。关键词：极槽配合；齿槽转矩；永磁同步电机；径向力InfluenceofPole-SlotCombinationonThePerformanceofPermanentMagnetSynchronousMotorAbstract:Permanentmagnetsynchronousmotorhassimplestructure,smallvolume,highefficiency,highpowerfactor,smallmomentofinertia,strongoverloadcapacity,reliableoperation,widelyu
3、sedinhouseholdappliances,medicalequipmentandvehicles.CoggingtorquewillcauseoutputtorquerippleandnoiseofPMSM,Andunbalancedradialelectromagneticforceisthemainreasonofnoiseofmotor.Inthispaper,wefocusesontheresearchofpole-slotcombinationeffectsontheperformanceofPMSM,includingtwoas
4、pects:thecoggingtorqueandradialelectromagneticforce.Therelevantprinciplesofthecoggingtorqueandradialelectromagneticforcewereintroducedindetail,andthroughthesimulationof8poles9slotsand8poles12slotsmotors,thetwokindsofpole-slotcombinationmotorwereanalyzedandcompared,verifiedther
5、elatedtheory.Finally,weconcludethatthecoggingtorqueandradialelectricforceandsoonrelatedfactorsshouldbeconsideredintothemotordesignwhenselectingreasonablepole-slotcombination.Keywords:pole-slotcombination;coggingtorque;PMSM;radialforce1引言永磁同步电机结构简单、体积小、效率高、功率因数高、转动惯量小、过载能力强，运行可
6、靠，且其调速性能优越，克服了直流伺服电动机机械式换向器和电刷带来的一系列限制[1]。永磁同步电机在家用电器、7医疗器械和汽车中得到广泛使用。随着永磁材料性能的不断提高，永磁电机越来越广泛地应用于高性能、高精度的伺服系统中[2]。然而永磁电机中，永磁体和有槽电枢铁心相互作用，产生齿槽转矩，齿槽转矩产生于转子永磁体与定子齿之间的切向力，是永磁体磁极与定子槽相互作用的结果。即使定子中没有电流也会存在。齿槽转矩会引起输出转矩的脉动和噪声，影响位置及速度控制系统的性能特别是低速系统的性能和精度。而电机的主要噪声源为径向电磁力，电机的不平衡径向电磁力作用于定子
7、，使定子振动而辐射噪声。因此改善径向电磁力成为降低电机噪声的重要举措。研究径向磁拉力的方法主要有解析法和数值法[3]。我们有必要研究齿槽转矩和不平衡径向电磁力的抑制方法。近年来国内外针对永磁电机的齿槽转矩进行了大量研究，一些学者使用解析法分析了永磁电机的齿槽转矩并推导了齿槽转矩的表达式，针对影响齿槽转矩的不同因素，提出了许多抑制齿槽转矩的措施，如采用分数槽配合、定子斜槽转子斜极、优化极弧系数、优化磁极形状、磁极分块优化、不等齿靴宽度、磁极不对称放置、增加辅助槽等。以上是一些具体的削弱齿槽转矩措施,在实际当中需要结合电机的基本尺寸,如磁钢厚度、槽开口
8、、气隙长度等，进行多参数优化设计，从而对电机的齿槽转矩进行有效削弱[2,4-7]。文献[8]中研究了转子上的径向电磁力的特
