表贴式永磁电机齿槽转矩削弱方法
表面永磁同步电机齿槽转矩削弱设计及敏感性分析
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ １ Ｍ ５ Ｍ ４ ；Ｔ ３ １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ ．８８ ２ １ ）８０ ０ ．４ ０ １６ ４ （０ ２ ０ —０ ５０
ｔ ｅ Ｆ ｕ ｅ ｅ ｏ ｏ ｉｉｎ ｃ ｅｆｃｅ ｔ ｎ ｏｅ ａ ｅ ｃ ｅ ｃ ｅ ｔｗａ ｌｏ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｔ ｅ ｎ ｔａｅ ａ ａｙｉａ ａ ｈ ｏ ｒ ｒ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔ ｏ ｆｉｉｎ ｓ ａ ｄ ｐ ｌ ・ ｏ ｆ ｉｎ ｓａ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｄ ｍｏ ｓｒｔ ｎ ｔｃ ｌｗ ｉ ｏ ｙ ｉ ｌ ｌ ｏ ｏ ｇｎ ｏ ｑ ．Ｆ ｎ ｔ ｌｍｅ ｔｍｅｈ ｄ ｗａ ｈｅ ｅ ｏ ｏ ｔｍｉｅ ｔ ｅ ｓ ａ ｅ ｏ ｇ ｔａ ｃ ｒｔ ｌ ．Ｂｙ ｔ ｉ ｆｃ ｇ ｉ ｇ ｔｒ ｕｅ ｉ ｉｅ ｅ ｅ ｎ ｔ ｏ ｓ ｔ ｎ ｕｓ ｄ ｔ ｐ ｉ ｚ ｈ ｈ ｐ ｆ ｍａ ｎｅ ｃ ｕ ａｅ ｙ ｈ ｓ ｍｅ ｈ ｄ，ｃ ｇ ｉ ｇｔ ｒ ｕ ｓｆ ｒｈ ｒｒ ｄ ｃ ｄ ｈｅ ａ — ｄ ｈ ａ ｄ ｖ ｒ ｉ ｇ ｗｉ ｔ ｇ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｉｅ ｙ ｔｏ ｏ ｇ ｎ ｏ ｑ ｅ ｗａ ｕ ｔ ｅ ｅ ｕ ｅ ．Ｔ ｎ ｓ ｍｅ ｗｉ ｔ ｎ ａｙ ｎ — ｄ ｈ ｍａ ｎ ｔｄ ｓｇ ｓｗｅ ｅｇ ｖ ｎ ｂ ｓ ｌ— ｄ ｔａ ｒｇ ａ ｅｆｍａ ｅ Ｍａｌｂ ｐ ｏ ｒ ｍ．Ａｔｌｓ ，ｅ ｇｎ ｅ ｎ ｒｏ ｓｔｋｅ ｎ ｏ ｃ ｎ ｉ ｅａ ｉｎ，ｔ ｅ ｔ ｅ ｉ ｓｗｅ ｅ ｅ ｔ ｔｄ ａ ｔ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｅ ｒ ｒ ａ ｎ ｉ ｔ ｏ ｓｄ ｒ ｔ ｉ ｏ ｈ ｗｏｄ ｓｇ ｒ ｓｉ ｅ ｎ ｍａ ｂ ｅ ｓｔ ｉ ｎ ｌｓｓ ｍｅｈ ｄ ａ ｌ ｓｈ ｄ ｂ ｅ ｄ ｏ ｃ ｎ ｉ ｈ ｏ ｃｕ ｉｎ． ｙ ｓ ｎ ｉｉ ｔ ａ ａ ｙ ｉ ｔ ｏ ．４ ｓ ｍｐ ｅ ａ ｅ ｎ ｍａ ｅ ｔ ｏ ｆ ｖｙ ｍ ｒ ｔ ｅ ｃ ｎ ｌ ｓｏ Ｋｅ ｒ ：ｓ ｒａ ｅ ｍｏ ｎ ｅ ｅ ａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓｍｏ ｏ ； ｃ ｇ ｉ ｇｔ ｒ ｕ ｉｎ ｔ ｌｍｅ ｔｍｅｈ ｄ； ｙ ｗｏ ｄｓ ｕ ｃ — ｕ ｔ ｄ ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔｒ ｆ ｍ ｏ ｇ ｎ ｏ ｑ ｅ；ｆ ｉｅ ｅｅ ｎ ｔ ｏ ｓ ｎ ｉ ｖ ｔ ｎａｙ ｉ ： ｐ ｌ — ｒ ｏ 仿 ｃｅ ｔ ｅ ｓｔ ｉ ａ ｌ ｓｓ ｉ ｙ ｏ ｅ ａ ｃ ｃ ｅ ｉ ｎ
降低齿槽转矩的方法
降低齿槽转矩的方法
齿槽转矩的产生是由于在磁通反向式电机中，随着转子的旋转，转子凸极与定子上的永磁体之间的位置不断发生变化，导致永磁磁场和转子齿产生相互作用力。
这种作用力的切向分量形成了齿槽转矩。
齿槽转矩相对于转子位置呈周期性变化，并且可能对电机的转矩和转速稳定性产生影响，导致振动和噪声。
为了降低齿槽转矩，可以考虑以下几种方法：
1.改变永磁体参数：通过对永磁磁极极弧系数进行调整、优化永
磁体的斜极和形状、开斜槽、开辅助槽等方式，可以有效地削弱齿槽转矩。
2.改变电枢参数：不等槽口宽度、槽口宽度调整、开设辅助槽、
改变齿的形状、斜槽等方法也可以用来削弱齿槽转矩。
3.合理的极槽配合：通过科学的选择电枢极数和槽数，可以对齿
槽转矩周期进行调整，从而达到削弱齿槽转矩的目的。
4.优化齿轮设计：通过优化齿轮的模数、齿数、齿形等参数，减
小齿轮的转矩，提高机器效率。
同时，加强齿轮加工工艺的控制，确保齿轮的准确度和平整度，也可以减小齿面的噪声和振动。
这些方法的具体应用需要根据电机的具体类型和工作环境进行选择。
总的来说，降低齿槽转矩的方法主要是通过改变电机的设计和参数，以减少永磁磁场和转子齿之间的相互作用力，从而减小齿槽转矩的影响。
表贴式永磁同步电机磁极不对称化齿槽转矩削弱方法
第１８卷第４期２０２０年８月水利与建筑工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．１８Ｎｏ．４Ａｕｇ．，２０２０ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－１１４４．２０２０．０４．０４１收稿日期：２０２０ ０４ ２５ 修稿日期：２０２０ ０５ １９作者简介： 剑虹（１９７９—），男，陕西西安人，硕士，高级工程师，主要从事电气、信息化方面的工作。
Ｅ ｍａｉｌ：３１４２８５９２６＠ｑｑ．ｃｏｍ表贴式永磁同步电机磁极不对称化齿槽转矩削弱方法剑虹，娄幸媛，梁 爽（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安７１０００１）摘 要：表贴式永磁同步电机的齿槽转矩可导致转矩脉动，引发振动与噪声的问题，为削弱永磁同步电机的齿槽转矩，提出一种通过磁极极弧宽度不对称化设计实现齿槽转矩削弱的方法。
首先对不对称磁极表贴式永磁同步电机的气隙磁密波形进行了计算和仿真，进而分析了不对称磁极对齿槽转矩的影响规律和削弱原理，推导出使齿槽转矩最小化的磁极不对称率表达式。
通过有限元仿真对最优设计及齿槽转矩进行了验证，仿真结果表明，最优磁极不对称率计算值与仿真值误差为３．１％，所提出的不对称磁极方法使齿槽转矩减小了９１．３％。
关键词：齿槽转矩；永磁无刷直流电动机；磁极极弧优化中图分类号：Ｐ６４２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１１４４（２０２０）０４—０２４７—０５ＣｏｇｇｉｎｇＴｏｒｑｕｅＲｅｄｕｃｉｎｇＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄｏｎＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃＰｏｌｅＤｅｓｉｇｎｏｆＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒｓＹＵＮＪｉａｎｈｏｎｇ，ＬＯＵＸｉｎｇｙｕａｎ，ＬＩＡＮＧＳｈｕａｎｇ（ＳｈａａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｅｓｉｇｎ，Ｘｉ＇ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ７１０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｍｏｕｎｔｅｄｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ（ＰＭＳＭ）ｃａｎｃａｕｓｅｔｏｒｑｕｅｒｉｐ ｐｌｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｌｅａｄｔｏｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅｐｒｏｂｌｅｍｓ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅｏｆＰＭＳＭ，ａｍｅｔｈｏｄｏｆｒｅ ｄｕｃｉｎｇｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅｂｙａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｄｅｓｉｇｎｏｆｐｏｌｅａｒｃｗｉｄｔｈｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅａｉｒｇａｐｆｌｕｘｄｅｎｓｉｔｙｗａｖｅｆｏｒｍｏｆａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｐｏｌｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｕｎｔｅｄＰＭＳＭｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ，ｔｈｅｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｌａｗａｎｄｗｅａｋｅｎｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｌｅｏｎｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｏｆｏｐｔｉｍａｌｐｏｌｅａｓｙｍｍｅｔｒｙｒａｔｉｏｔｏｍｉｎｉｍｉｚｅｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅｉｓｄｅｒｉｖｅｄ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅａｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ（ＦＥ）ｓｉｍｕ ｌａｔｉｏｎ．ＴｈｅＦＥｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐｏｌｅａｓｙｍｍｅｔｒｙｒａｔｉｏａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｖａｌｕｅｉｓ３．１％，ａｎｄｔｈｅｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅｉｓｒｅｄｕｃｅｄ９１．３％ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｉｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅ；ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；ｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｌｅｗｉｄｔｈｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ 永磁同步电机具有功率密度高、效率高、结构简单、可靠性高、功率因数高等优点，在工业、农业、水利、航空航天等领域具有广泛应用，可用作驱动电机、发电机、励磁机等［１－４］。
磁体削弱表面永磁电机齿槽转矩方法
万方数据第４期不等宽永磁体削弱表面永磁电机齿槽转矩方法３８ｌ文献进行了深入研究，取得了许多研究成果【ｌ‘１可以将目前的方法归纳为三大类，即改变永磁磁极参数的方法、改变电枢参数的方法以及电枢槽数和极数的合理组合，这些方法各有其特点、适用范围和局限性。
永磁同步电动机通常采用每极整数槽结构，其齿槽转矩问题比每极分数槽永磁电机要突出的多，更需要采用有效的方法进行削弱。
本文提出并研究了一种新的通过改变极弧系数削弱每极整数槽表面式三相永磁同步电动机的齿槽转矩的方法。
该方法与现有的改变永磁磁极极弧系数¨列和不同极弧系数组合¨４１的齿槽转矩削弱方法明显不同：目前改变磁极极弧系数的方法是同时改变所有磁极的极弧系数；而基于极弧系数组合的削弱方法是同时改变每一对极内两个磁极的极弧系数，并使其满足一定的关系。
本文提出的方法是在保持永磁体的用量不变的情况下，改变电机的极弧系数，在该方法中，除一块永磁体外，其他永磁体的宽度都相同，并使各磁极的极间宽度相同。
本文采用基于能量法和傅立叶分析的方法，推导出了在永磁体用量不变的情况下，改变极弧系数时的齿槽转矩表达式，据此给出了永磁体极弧系数确定方法。
为验证上述方法的有效性，利用有限元法分别计算了２４极、７２槽和６极、３６槽三相调速永磁同步电动机的齿槽转矩，结果表明，采用本文提出的方法可有效地削弱每极整数槽表面式三相永磁同步电动机的齿槽转矩。
２基于不等宽永磁体的表面永磁电机齿槽转矩削弱方法图１为一台６极表厩式永磁同步电动机的转子示意图。
图中ＰＭ，～ＰＭ。
为永磁磁极，每极永磁体的极弧宽度都相等，为口扪两个磁极的极间宽度为以。
图２为采用不等宽永磁体时的转子示意图，图中口。
为永磁体ＰＭ。
的极弧宽度，钆为其他５块永磁体的极弧宽度，且口。
＞ｐ。
，ｐ。
为两块磁极的极间宽度。
为保持永磁体用量不变，使以．＝９。
即采用不等宽永磁体前后，使各磁极的极间宽度相同，并保持不变。
对每极整数槽表面式三相永磁同步电动机，采用不等宽永磁体前，电机所有磁极的极弧系数相等，转子上每个极距的中心线对应在定子齿槽上相同的位置，采用不等宽永磁体后，有的极距中心线对应于定子齿部，有的极距中心线则对应于定子槽口处，这样就改变了气隙磁场分布，进而影响齿槽转矩。
低速永磁同步电动机降低齿槽转矩的方法
低速永磁同步电动机降低齿槽转矩的方法CHEN Junjie;CHI Changchun【摘要】永磁体加工工艺的不断提升和我国稀土的大量开采,为永磁电动机设计和制造水平的进一步提升提供了良机.永磁同步电动机凭借着高效率和高转矩在能源开采、交通运输等诸多领域运用广泛.齿槽转矩是因为电动机磁导不均匀造成的,在电动机转动过程中不能避免.齿槽转矩会导致电动机出现噪声和振动,影响电动机的使用寿命.借助Ansys18.2软件,建立低速永磁同步电动机模型,对比了多组极弧系数、磁钢形状和斜槽角度后,得出极弧系数为0.7、斜槽角度为5°、偏心距为2 mm时,电动机的齿槽转矩、气隙谐波和反电势谐波最小.【期刊名称】《上海电机学院学报》【年(卷),期】2019(022)001【总页数】6页(P13-18)【关键词】永磁同步电动机;齿槽转矩;反电势波形;极弧系数;斜槽【作者】CHEN Junjie;CHI Changchun【作者单位】;【正文语种】中文【中图分类】TP2低速永磁同步电动机一般是指转速低于500 r/min的电动机，此类电动机在许多工业运输领域如电梯系统、码头传输、矿山机械中很常见。
低速永磁同步电动机需要降低齿槽转矩，提高整个转动装置稳定性和运行效率。
本文选取的电动机转速为110 r/min，通过Ansys18.2软件仿真，比较电动机在不同极弧系数、偏心距和斜槽角度下的齿槽转矩的大小，分别选取各组的最佳值；对齿槽转矩值最小的三相反电势波形和气隙磁密波形分别仿真，进行谐波分析，说明在降低齿槽转矩的同时，三相反电势和气隙磁密也有所改善。
1 齿槽转矩研究现状对降低齿槽转矩的方法和关于电动机齿槽转矩的研究较多。
在磁钢形状优化领域，文献[1]研究了偏心永磁体对电动机气隙磁密波形的影响，在该电动机模型下，原永磁体结构的电动机气隙磁密谐波含量为21.47%，而使用了最优偏心永磁体的电动机谐波含量仅为5.83%，气隙磁密的谐波含量大幅下降。
关于永磁直流力矩电机减小齿槽转矩的实际应用
关于永磁直流力矩电机减小齿槽转矩的实际应用摘要在高精度位置稳定平台系统中，如何降低永磁直流力矩电机齿槽转矩是一个重点和难点问题。
针对该问题，文中采用一种综合应用方法，对齿槽转矩进行抑制，并利用ANSOFT MAXWELL进行仿真分析与样品实验来校验该方法的有效性，仿真与实验结果表明，通过该综合应用方法可对电机齿槽转矩进行有效抑制，改善了电机的运转状态。
关键词伺服系统；齿槽转矩；仿真分析在高精度位置稳定平台系统中，永磁直流力矩电机的转矩波动及由转矩波动引起的静摩擦力过大，都会对平台系统的隔离度和定位精度产生较大影响。
因此，如何有效降低电机的转矩波动是一个重点和难点问题。
1 齿槽转矩产生机理齿槽转矩是电机不通电时，永磁体和电枢铁芯开齿，磁能有变化所引起的那部分转矩。
齿槽转矩也可以定义为磁场能量W相对于位置角α的负导数，即。
转子磁极中心位置相对坐标原点的角度为θ，永磁直流力矩电机磁动势傅立叶级数：；式中：是磁动势的谐波次数，。
气隙磁导分布可由磁导方程表示，用傅立叶级数表达：式中：常数，为n次谐波的幅值。
则电机磁场能量：即：是场函数和磁动势函数相互作用结果。
在降低齿槽转矩研究方面提出了：定子开辅助齿、电枢斜槽、转子斜极、磁极偏移、极弧系数优化、磁钢形状优化、槽口宽优化等多种方式。
本文提出采用适合多品种、小批量、高精度、同时工艺简单、成本低的永磁体形状优化、最佳极弧系数、斜极的综合应用方式。
2 设计方案优化措施2.1 磁钢形状优化根据上述分析，减小气隙磁场及调整气隙磁场波形接近正弦波，使达到齿槽转矩减小的目的。
传统瓦形磁体气隙磁场径向分布：式中：------永磁体剩磁；--------永磁磁钢充磁方向长度；-------气隙径向长度。
等厚磁体气隙磁场径向分布：式中：-----与磁体瓦形中心夹角为处磁体充磁方向长度。
永磁体一般形状是瓦形磁极，通过永磁体偏心去尖角实现不等气隙，进而达到消弱齿槽转矩。
本次采用了“磁极偏心”变形结构，新永磁体形状简单、简化了加工工艺，同样实现了“磁钢削尖角”目的，图1磁钢削角新结构所示（A图消角前、B消角后），将永磁体瓦形两圆弧角通过尺寸L直接加工掉，其消弱齿槽转矩效果更明显。
表贴式永磁同步电机齿槽转矩削弱方法研究
表贴式永磁同步电机齿槽转矩削弱方法研究一、引言表贴式永磁同步电机在许多领域都有广泛的应用，但其齿槽转矩问题一直是影响电机性能的关键因素。
本文将研究表贴式永磁同步电机的齿槽转矩产生机理，分析其对电机性能的影响，并提出传统和新型的齿槽转矩削弱方法，最后进行实验验证和结果分析。
二、齿槽转矩产生机理齿槽转矩是表贴式永磁同步电机的一个重要问题，它是由电机齿槽结构引起的。
当电机转动时，永磁体与定子齿槽之间的相互作用会产生齿槽转矩。
这种转矩会导致电机转动不平稳，产生振动和噪声，影响电机的性能。
三、齿槽转矩对电机性能的影响齿槽转矩对电机性能的影响主要表现在以下几个方面：1.振动和噪声：齿槽转矩会导致电机转动不平稳，产生振动和噪声，影响电机的舒适性和可靠性。
2.效率：齿槽转矩的存在会降低电机的效率，增加电机的能耗。
3.可靠性：齿槽转矩会加速电机的磨损和老化，降低电机的可靠性。
四、传统齿槽转矩削弱方法为了削弱齿槽转矩，传统的方法主要有以下几种：1.改变定子齿槽形状：通过改变定子齿槽的形状，可以改变永磁体与定子齿槽之间的相互作用，从而削弱齿槽转矩。
2.改变永磁体形状：通过改变永磁体的形状，可以改变永磁体与定子齿槽之间的相互作用，从而削弱齿槽转矩。
3.采用斜极结构：采用斜极结构可以改变永磁体与定子齿槽之间的相互作用，从而削弱齿槽转矩。
五、新型齿槽转矩削弱方法随着科技的发展，新型的齿槽转矩削弱方法不断涌现。
以下是一些新型的齿槽转矩削弱方法：1.采用高性能永磁材料：采用高性能永磁材料可以增加永磁体的磁能积，从而减小齿槽转矩。
2.采用先进的控制策略：通过采用先进的控制策略，可以优化电机的运行状态，从而减小齿槽转矩。
3.采用无传感器技术：通过采用无传感器技术，可以实时监测电机的运行状态，从而及时调整控制策略，减小齿槽转矩。
六、实验验证与结果分析为了验证上述方法的有效性，我们进行了实验验证。
实验结果表明，传统的方法和新型的方法都可以有效地削弱齿槽转矩。
一种削弱永磁同步电动机齿槽转矩的方法
一种削弱永磁同步电动机齿槽转矩的方法
永磁同步电动机具有良好的动态性能，使得其应用越来越广泛，但是，如果转矩太大
的时候，需要采取相应的措施来降低其转矩，以此达到降低齿槽损伤的目的。
下面介绍一
种削弱永磁同步电动机齿槽转矩的方法，即通过增加主电流降低励磁绕组中通电磁铁的磁
滞回性。
首先，通过结构调整，可以使永磁同步电动机齿槽处的转矩降低。
有的时候，为了保
证电机的稳定性，会在齿槽转矩的位置设置制动装置或作功率控制。
其次，可以通过增加
主电流，化解同步电动机的励磁绕组中通电磁铁的磁滞回性。
磁滞回性是指电机在输入低
频工作状态下主电流缺相时，磁铁内部磁通趋于稳定。
一旦磁通稳定，电机会产生较大的
驱动力，使得齿槽转矩变大，导致电机性能变差而发生损伤。
因此，可以在励磁绕组中增
加主电流，分散内部磁铁的磁通，从而改善电机的稳定性，减少齿槽转矩，避免出现可怕
的转矩突增。
最后，可以使用智能控制系统来改善永磁同步电动机的性能，更好地控制其齿槽转矩。
如果使用智能控制系统，可以精准的控制电机的转矩，更好的控制电机的转矩，从而实现
对永磁同步电动机最优性能的追求，并有效减小齿槽转矩。
以上就是削弱永磁同步电动机齿槽转矩的方法，可以有效减少电机受损的风险，达到
良好的控制效果。
应用这种方法，可以提高电机的使用寿命，优化电机的结构参数，便于
控制电机的性能。
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图 1 齿槽转矩模型示意图
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◎ 31 万～ 60 万
中国科技信息 2019 年第 2 期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jan.2019
小并不相等，根据磁阻最小原理，磁力线总是趋向沿最短的 路径，试图使转子与所对应的电枢齿中心对其。目前工程上 针对永磁电机齿槽转矩问题的分析计算主要采用有限元法， 从齿槽转矩变化曲线上找出电机转矩脉动的相关特征。而在 进行试验验证分析时，往往选择分辨率的测试设备，因此对 硬件设备器材要求很高，在实际中并不容易获得。为了更有 效分析齿槽转矩问题，国内外目前比较公认的是采用解析计 算的方法，需要结合电机的轴向长度、气隙磁密、定子内径 尺寸等，该种方法已成为电机齿槽转矩的重要计算方法，即 麦克斯韦应力张力法。
CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jan.2019·中国科技信息 2019 年第 2 期
31 万～ 60 万◎
DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2019.02.024
可实现度
可替代度
link
appraisement
沈斐阳 1 钟文哲 2
1. 苏州新区第一中学；2. 安徽工程大学电气工程学院
行业曲线 industry
影响力
基金项目：基于 IPv6 网络的智慧社区平台设计（NGII20170630）；安徽省级质 量工程项目：基于大数据的安徽省高校课程质量监督管理决策系统研究与设计。
真实度 行业关联度
表贴式永磁电机齿槽转矩削弱方法
永磁电机齿槽转矩问题本质是由于定子结构在嵌放电枢绕组时， 定子内表面开槽形成的，会直接增强电机转矩脉动现象，对电机的平稳 运行造成严重干扰。永磁电机齿槽转矩是当电机电枢绕组未通入激励电 流时，由永磁体产生的空载磁场在经过定子齿尖时，永磁体和电枢齿相 互作用力在定子齿尖两侧沿切向分量的力不等引起的。本文主要针对 表贴式永磁电机齿槽转矩问题，对目前国内外相关文献进行归纳分析， 阐述削弱齿槽转矩脉动常见的一些方法，对有效减小表贴式永磁电机齿 槽转矩脉动具有重要参考价值。
永磁电机的齿槽转矩脉动不仅带来电磁噪音、机械振动， 而且对传感器位置控制信号造成干扰，使电机定位不准确。 在电动汽车领域的 NVH 分析越来也得到关注，齿槽转矩这 一问题已成为不可忽视的现象，直接影响到整车的舒适驾驶 体检，也成为众多车企迫切改善的重要指标。
齿槽转矩产生的机理
对永磁电机而言，为便于嵌放电枢绕组，在电机定子结 构上往往需要开有一些槽，根据电机绕组理论相关知识，三 相电枢绕组按照均匀对称分布原则以及电势相加原则依次放 入定子槽中。
由于永磁体本身可等效成是由励磁电流形成的，在空载 场下，转子在旋转过程中会与定子齿产生相互作用的电磁力， 并且在电枢齿两侧该相互作用力沿切向方向大小不等，该作 用力的效果试图使永磁磁极与所对应的齿槽的中心保持对 齐。这必然引起电机转矩的脉动。齿槽转矩的存在与所加激 励的大小无关，它是在空载场下，由永磁电机本身属性决定 的。
从永磁电机内部磁场储存能量场角度分析，当电机在旋 转过程中，永磁磁化区域与所对的定子齿部分的磁导参数量 基本维持不变，而在该永磁区域两侧一小段范围内与定子齿 的磁导变化较大，从而会引起电机周围的磁场储能发生变化。 因而从电机磁场储存能量角度分析也会引起齿槽转矩问题， 如图 1 所示。
由永磁产生的磁场对电枢齿两侧周向分量上的电磁力大
永磁电机由于具有体积小、效率及功率密度高等优点， 广泛用于各类工业自动化生产中。在国家提出节能减排的政 策指引下，大力发展新能源电动汽车，相比其他形式的电机， 由于永磁电机所具有的优良特性，更是对永磁电机的推广和 使用提供了很大的市场潜力。而在一些智能机器人、航天飞 行器、医疗器械等精密驱动行业，对电机的精确控制也提出 了更高要求。即要求永磁电机本体性能参数卓越，又要求电 机控制器输出稳定，控制精度高等。永磁电机按照电磁转矩 产生的机理，以及通入电源激励的形式通常分为：永磁同步 电动机和无刷直流电动机。永磁同步电动机与无刷直流电动 机的电机本体结构基本一致，只是在永磁体的充磁方式有所 差异。永磁同步电机希望转子永磁体在空载磁场下气隙磁密 呈正弦波分布，无刷直流电机希望转子永磁体空载磁场下的 气隙磁密呈梯形波分布。在电机实际工作时，永磁同步电机 需要通入三相对称的正弦波激励，无刷直流电f µ0
2ð 0
r
2
Br
(r
,
θ
)
⋅
Bè
(r,
θ
)dθ
（1）
式中： Br (r,θ) 和 Bθ (r,θ) 分别表示气隙磁密的径向分量和周向
分量。
削弱齿槽转矩方法浅析
文献（黄守道， 刘婷， 欧阳红林等 . 基于槽口偏移的 永磁电机齿槽转矩削弱方法 [J]. 电工技术学报， 2013， 28 （3）： 99 － 106.）通过改变定子槽口偏移角度的方法来 削弱齿槽转矩，但在实际分析时，定子部分的槽宽与槽口计 算偏移角度的计算有一定的适用范围，过大时的计算值并不 符合实际情况。该文在实际分析时主要采用傅里叶级数的方 法，将电机的齿槽转矩等效为定子部分各个槽产生的齿槽转 矩的叠加，之后通过适当将定子槽偏移一定的角度，来抵消 电机齿槽转矩中的某几次谐波，降低电机整体的齿槽转矩脉 动。
文献（安跃军， 赵文强等．削弱永磁电机齿槽转矩的极 宽调制方法与实验 [J]．电机与控制学报，2011，15（10）：1 － 6..）通过极宽调制的方法来在削弱齿槽转矩，并与传统表贴 式永磁电机比较，指出经过该种方法处理后齿槽转矩有效减 小 30% 以上。文献（上官景仕，范磊等 . 基于磁极偏移的 盘式永磁电机齿槽转矩削弱方法 [J]. 微电机，2013，46（3）： 10 － 13.）主要通过基于磁极偏移的方法来减小齿槽转矩， 并通过应用在盘式电机进行说明，得出合理的磁极偏移角度 来削弱齿槽转矩的低次谐波；在此基础上又对电机槽口进行 优化，可以有效削弱齿槽转矩中的高次谐波分量。