永磁同步電機之基于磁極偏移的齒槽轉矩削弱方法

通常情況下，永磁電機各磁極的形狀相同，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齒槽轉矩起作用的磁場諧波的幅值，進而削弱齒槽轉矩。

本節(jié)首先推導磁極偏移時的齒槽轉矩表達式，進而分析永磁體均布和磁極偏移時齒槽轉矩諧波的變化，提出：磁極偏移除了應削弱齒槽轉矩原有的諧波之外，還應削弱因磁極偏移而新引進的齒槽轉矩諧波。最后給出磁極偏移角度的確定方法。

• 磁極偏移時的齒槽轉矩表達式

圖5一24為永磁體偏移時咪（0）的分布，偽一島p為永磁體相對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，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，在齒槽轉矩原先的諧波次數(shù)（即n為Np的倍數(shù)時）中，除n為ZpNp的倍數(shù)之外的全被消除掉了，但同時使n為Np倍數(shù)之外的各次諧波不為零，即新引進了諧波。隨著諧波次數(shù)的增加，諧波的幅值會減小，削弱齒槽轉矩應該立足于消弱齒槽轉矩的低次諧波。因此，計算磁極偏移角度時，須考慮這部分新引進的低次諧波。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。要消去齒槽轉矩的低次諧波，需要聯(lián)立求解n取不同值時的B～和Brbnz方程，得到磁極偏移角度。對于4極30槽電機和6極27槽電機，Np一2，可以通過選擇磁極偏移角度來消除齒槽轉矩的前三次諧波，聯(lián)立方程并求解得到了磁極的偏移角度，與參考文獻〔 12］中方法得到的偏移角度進行對比，見表5一4 。

移角度和齒槽轉矩。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，分別計算了上述兩電機的BrnZ ( Bt ' nz司瓦乒碑蕊）角度時的B～。可以看出，采用本節(jié)計算的偏移角度后，齒槽轉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，二次諧波可以很好地削弱，但卻引進了一次和三次諧波。圖5一27和圖5一28為上述兩電機在不偏移和采用這兩種偏移角度時圖5一25永磁體均布和偏移時B～的對比（4極30槽）的齒槽轉矩對比，可以看出，根據(jù)上述方法得到的偏移角度可使齒槽轉矩得到更好的削弱。