多参数优化方法减小永磁电机齿槽转矩.pdf

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1、⋯蔓堕妻⋯蔓篡塑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯多参数优化方法减小永磁电机齿槽转矩王慧，王艾萌，王春梅(华北电力大学，保定071003)摘要：将转子分段斜极和优化极弧系数两种方法相结合，研究其对永磁电机齿槽转矩的影响。采用有限元分析方法，对一台电机在不同分段数时的齿槽转矩进行了计算。结果表明分段斜极能使齿槽转矩的某些谐波分量大幅度地削弱，但对其它谐波分量削弱幅度有限；进而通过优化极弧系数，使剩余谐波分量显著减小，使得齿槽转矩最小化。试验结果与有限元仿真结果基本吻合，验证了该方法对减小齿槽转矩的有效性。关键词：分段斜极；优化极弧系数；永磁电机；

2、齿槽转矩中图分类号：TM351文献标志码：A文章编号：1004-7018(2014)08-0043-04Multi-ParametricMinimisationofCoggingTorqueinPermanentMagnetMachinesWANGHu．WANGAi．meng．WANGChun．me(NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003China)Abstract：Theinfluenceofoptimalmagnetpole—arcandrotorstepskewingoncog

3、gingtorqueofpermanentmagnetma—chineswasstudied．Basedonfiniteelementanalysis，thecoggingtorqueandbackEMFwithdifferentaxialmagnetsegmentswerecalculated．Stepskewingofrotormagnetswasanefficientmethodforminimizationofcoggingtorque，buttheeffectwaslimited．Thecoggingtorquecanbered

4、ucedsignificantlywhentheoptimalmagnetpole—arctopole-pitchratiowasem—ployed．Thecomparisonbetweenexperimentalresultsandtheresultsoffinite—elementanalysisverifiesthevalidityofthemethodwhichcanweakenthecoggingtorqueeffectively．Keywords：steppedskewingmagnet；optimalmagnetpole—a

5、re；permanentmagnetmachine；coggingtorque析研究。针对一台电机磁极分段数分别为2和30引言时，用有限元法进行仿真分析来说明分段斜极和优i永磁电机具有结构简单、体积小、重量轻和高效节化极弧系数对齿槽转矩和反电势的影响。最后，通能等优点¨。永磁电机中的齿槽转矩来源于开槽过试验结果与有限元结果的对比分析，验证了这两；电枢铁心与永磁体的相互作用，齿槽转矩导致电机种方法结合削弱齿槽转矩的有效性。；转矩脉动，引起噪声和振动，减低系统的控制性能。1分段斜极电机的齿槽转矩和斜极角王国内外学者对如何削弱齿槽转矩、减小转矩

6、脉动做了很多研究，文献[2—8]提到多种减小齿槽转转子斜极是一种有效减小齿槽转矩的方法，其慧，矩的方法，其中就包括转子斜极。实现转子斜极的原理与定子斜槽类似，然而，与连续斜极相比，分段等方法主要有两种，一种是转子磁极整体倾斜，即连续斜极工艺相对简单J，不仅能较好地减小齿槽谐斜极；另一种是转子磁极在轴向上分成几段，并沿圆波，还能降低加工成本。因此，本文用转子分段斜极周方向错开一定的角度，即分段斜极。进行分析研究。即将原来整个磁极用几段沿轴线方极弧系数对永磁电机齿槽转矩也有很大的影向长度相等的磁极来代替，并将各段沿圆周方向错开一定的角度排列¨

7、。图1是轴向分段数为2的响，极弧系数的改变对齿槽转矩的幅值和波形都有电机转子，其中各段的轴向长度是相同的。很大的影响。对某一电机来说，它存在最优极弧系数，偏离这个值时，齿槽转矩就会增大。而采用单一方法，齿槽转矩的减小幅度有限，总会剩余齿槽转矩的一些谐波分量。针对单一方法的不足，本文对转子分段斜极与优化极弧系数相结合减小齿槽转矩的方法进行了分图1轴向分段数为2，Ot。=1的电机转子分段斜极电机的齿槽转矩表达式：；收稿日期：2014—03—25基金项目：河北省自然科学基金项目(E2012502018)；中央高校=篙忐弘sinNc(O"at"~

8、Sk)㈩43基本科研业务费专项资金项目(13M$76)计斩．{皈持电相20l4年第42卷第8期⋯⋯r／功．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．_．-1_．．二一⋯一⋯⋯—一二⋯一二：