永磁同步電機(jī)之基于磁極偏移的齒槽轉(zhuǎn)矩削弱方法

通常情況下，永磁電機(jī)各磁極的形狀相同，且在圓周上均勻分布，如圖5一23 ( a）所示。磁極偏移是指磁極形狀相同但不均布，如圖5一23 ( b）所示。磁極偏移可以改變對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩起作用的磁場(chǎng)諧波的幅值，進(jìn)而削弱齒槽轉(zhuǎn)矩。

本節(jié)首先推導(dǎo)磁極偏移時(shí)的齒槽轉(zhuǎn)矩表達(dá)式，進(jìn)而分析永磁體均布和磁極偏移時(shí)齒槽轉(zhuǎn)矩諧波的變化，提出：磁極偏移除了應(yīng)削弱齒槽轉(zhuǎn)矩原有的諧波之外，還應(yīng)削弱因磁極偏移而新引進(jìn)的齒槽轉(zhuǎn)矩諧波。最后給出磁極偏移角度的確定方法。

• 磁極偏移時(shí)的齒槽轉(zhuǎn)矩表達(dá)式

圖5一24為永磁體偏移時(shí)咪（0）的分布，偽一島p為永磁體相對(duì)于均布位置偏移的角度，第一塊永磁體不偏移，即氏一。 。在區(qū)間的進(jìn)行傅里葉分解，有.。

二、磁極偏移角度的確定

根據(jù)式（5一39）可知，若永磁體均布，只有n為Np的倍數(shù)時(shí)，該次諧波才不為零，以前的分析方法是通過磁極偏移將這些次數(shù)的諧波削弱，得到的第k塊永磁體的磁極偏移角度為. 可見，在齒槽轉(zhuǎn)矩原先的諧波次數(shù)（即n為Np的倍數(shù)時(shí)）中，除n為ZpNp的倍數(shù)之外的全被消除掉了，但同時(shí)使n為Np倍數(shù)之外的各次諧波不為零，即新引進(jìn)了諧波。隨著諧波次數(shù)的增加，諧波的幅值會(huì)減小，削弱齒槽轉(zhuǎn)矩應(yīng)該立足于消弱齒槽轉(zhuǎn)矩的低次諧波。因此，計(jì)算磁極偏移角度時(shí)，須考慮這部分新引進(jìn)的低次諧波。根據(jù)式（5一37）、式（5一38 )，要消去某次諧波，只要通過選擇磁極偏移角度人，使Br～和Brbnz為零即可。要消去齒槽轉(zhuǎn)矩的低次諧波，需要聯(lián)立求解n取不同值時(shí)的B～和Brbnz方程，得到磁極偏移角度。對(duì)于4極30槽電機(jī)和6極27槽電機(jī)，Np一2，可以通過選擇磁極偏移角度來消除齒槽轉(zhuǎn)矩的前三次諧波，聯(lián)立方程并求解得到了磁極的偏移角度，與參考文獻(xiàn)〔 12］中方法得到的偏移角度進(jìn)行對(duì)比，見表5一4 。

移角度和齒槽轉(zhuǎn)矩。圖5一25和圖5一26為不同偏移根據(jù)表5一4給出的偏移角度，分別計(jì)算了上述兩電機(jī)的BrnZ ( Bt ' nz司瓦乒碑蕊）角度時(shí)的B～。可以看出，采用本節(jié)計(jì)算的偏移角度后，齒槽轉(zhuǎn)矩的前三次諧波都能很好地得到削弱，而采用式（5一40）的偏移角度時(shí)，二次諧波可以很好地削弱，但卻引進(jìn)了一次和三次諧波。圖5一27和圖5一28為上述兩電機(jī)在不偏移和采用這兩種偏移角度時(shí)圖5一25永磁體均布和偏移時(shí)B～的對(duì)比（4極30槽）的齒槽轉(zhuǎn)矩對(duì)比，可以看出，根據(jù)上述方法得到的偏移角度可使齒槽轉(zhuǎn)矩得到更好的削弱。