永磁电机磁阻转矩的抑制方法
简述永磁同步电机失磁解决方法和防备措施
简述永磁同步电机失磁解决方法和防备措施摘要：一、永磁同步电机失磁的定义及危害二、永磁同步电机失磁的原因1.电机本身问题2.控制系统故障3.供电系统问题4.负载变化三、永磁同步电机失磁的解决方法1.检查电机本身2.维修或更换控制系统3.优化供电系统4.调整负载四、永磁同步电机失磁的预防措施1.选购高质量电机2.定期维护电机和控制系统3.确保供电稳定4.合理分配负载正文：永磁同步电机失磁是指电机在运行过程中失去磁力，导致电机无法正常工作。
失磁现象对电机的运行性能和设备安全造成极大危害，可能导致电机过热、损坏甚至引发火灾等事故。
因此，及时解决失磁问题至关重要。
本文将对永磁同步电机失磁的解决方法和防备措施进行详细探讨。
一、永磁同步电机失磁的定义及危害永磁同步电机失磁是指电机在运行过程中，由于各种原因导致磁场强度不足或磁场失稳，使电机转子与定子之间的磁场作用减弱或消失。
失磁现象会对电机性能产生严重影响，如转速不稳定、输出功率下降、噪音增大等。
长期运行失磁电机可能导致设备损坏、安全隐患等问题。
二、永磁同步电机失磁的原因1.电机本身问题：电机生产质量不佳、磁钢性能下降、轴承磨损等原因可能导致失磁。
2.控制系统故障：控制器故障、传感器失灵、线路老化等问题可能导致电机失磁。
3.供电系统问题：电源电压不稳定、供电线路老化、谐波干扰等因素可能影响电机磁场。
4.负载变化：负载过大或过小，可能导致电机磁场不稳定，进而引发失磁。
三、永磁同步电机失磁的解决方法1.检查电机本身：检查磁钢、轴承等关键部件是否存在问题，及时更换磨损部件。
2.维修或更换控制系统：对故障的控制器和传感器进行维修或更换，确保电机控制系统正常运行。
3.优化供电系统：检查供电线路，排除老化、短路等问题，提高电源电压稳定性。
4.调整负载：合理分配负载，避免长时间过载或欠载运行电机。
四、永磁同步电机失磁的预防措施1.选购高质量电机：购买时注重电机品牌和质量，确保电机本身不存在问题。
永磁无刷直流电动机齿槽转矩的削弱
永磁无刷直流电动机齿槽转矩的削弱秦虹浙江工业职业技术学院（312000）Methods to Reduce the Cogging Torque of PM Brushless MotorsQin HongZhejiang Industry Polytechnic College摘要：抑制齿槽转矩一直是永磁电机的重点和难点。
文章综述了削弱永磁无刷直流电动机齿槽转矩的主要方法，包括改变磁极参数、电枢结构、电枢槽数和极数的合理组合等3大类和极弧系数选择等11种具体措施。
关键词：无刷直流电动机齿槽转矩削弱技术Abstract: Inhibition on the cogging torque permanent magnet motor has been the focus and the difficulties for a long t ime. In this paper, the main methods to weaken permanent magnet brushless DC motor cogging torque, i nclud in g 3 major cat e gor ies: chan ge of ma g net ic parameters, change of armature structure and reasonable combinat ions of slot number against pole number in the armature, as well as 11 kinds of selection of special measures on coefficient of pole arc were described.Keywords: Brushless DC motor Cogging slot torq- ue Inhibition technology永磁电机的齿槽转矩是定子铁心齿槽与转子永磁体互相作用而产生的磁阻转矩。
削弱轴向磁场永磁同步风力发电机齿槽转矩方法的研究
第２９卷第４期２０１９年１２月湖南工程学院学报J o u r n a l o fH u n a n I n s t i t u t e o fE n g i n e e r i n g V o l．２９．N o．４D e c．２０１９㊀削弱轴向磁场永磁同步风力发电机齿槽转矩方法的研究∗柯梦卿,邓秋玲,张㊀群,向全所,龙㊀夏(湖南工程学院电气信息学院风力发电机组及控制湖南省重点实验室,湘潭４１１１０４)㊀㊀摘㊀要:齿槽转矩是电机转矩脉动的主要来源,严重时会使电机产生振动和噪声,出现转速波动,使电机不能平稳运行,影响电机的性能．为了减弱轴向磁场永磁风力发电机的齿槽转矩,在提议的１０k W双转子单定子轴向磁场风力发电机电磁方案的基础上,使用三维有限元法从定子半磁性槽楔㊁斜极和两转子盘相对偏移对电机齿槽转矩的影响等方面进行研究,并对电机进行优化设计和仿真,仿真结果证明,通过增加磁性槽楔并在槽楔中间开槽,转子磁钢斜极和偏移两转子盘相对位置等措施可以有效减弱轴向磁场永磁电机的齿槽转矩．关键词:齿槽转矩;轴向磁场;永磁电机;风力发电机中图分类号:T M３１５㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１６７１－１１９X(２０１９)０４－０００１－０７０㊀引言轴向磁场电机也称为盘式电机,相比于径向磁场电机,具有高转矩㊁高功率密度和低转动惯量等优点．永磁电机取消了励磁绕组,结构简单㊁效率高[１－２]．但由于永磁体的存在不可避免地产生了齿槽转矩,在高速时,转矩脉动问题不是很严重,但低速下的转矩脉动会恶化电机的性能．轴向磁场电机可以为有铁心和无铁心结构,无铁心结构不存在齿槽转矩[３],但功率密度低．有铁心的轴向磁场电机因为定子开槽和气隙磁阻的变化,永磁磁场和定子槽相互作用产生齿槽转矩[４]．在风力发电系统中,齿槽转矩会引起电机输出转矩的波动,从而产生振动和噪音,同时使风轮机的转速出现脉动,降低风力机组低速运行时捕捉风能的利用率．因此降低永磁电机的齿槽转矩已成为永磁电机设计的关键技术之一[５－６]．文献[７]对永磁电机转子进行了分段斜极研究,并通过３D有限元仿真和样机试验表明采用斜极能够减弱齿槽转矩．但文中没有研究不同斜极角对电机齿槽转矩的影响．文献[８]运用了改进的虚位移法对盘式永磁电机模型分段斜极和整体斜极进行了仿真与验证,结果表明优化后电机的齿槽转矩为优化前电机齿槽转矩的７．３０３％．文献[９]制造了双转子结构的轴向磁场永磁同步电机的原型机,然后通过实验分析了齿槽转矩分量对轴向磁场电机转矩质量的影响,结果表明采用偏斜磁体的方法可以显著减小齿槽转矩．由此可见,运用合适的斜极能够大大减少盘式电机的齿槽转矩．本文在提出的１０k W双转子单定子轴向磁场风力发电机电磁方案的基础上,研究定子采用半磁性槽楔㊁转子斜极和转子盘相对偏移对齿槽转矩的影响．通过使用三维有限元法从不同的齿槽转矩优化策略出发对发电机的齿槽转矩进行了详细地研究,从而确定最合适的永磁电机齿槽转矩减弱方案．１㊀轴向磁场电机的结构及齿槽转矩的产生机理１．１㊀所提议的轴向磁场永磁电机的结构及建模本文中电机为双转子单定子结构,两个转子盘分布在定子的两侧,如图１所示．定子两侧的转子盘∗收稿日期:２０１９－０６－２４基金项目:湖南省自然科学基金省市联合项目(２０１８J J４０４１);国家自然科学基金项目(５１８７５１９３)．作者简介:柯梦卿(１９９４－),女,硕士研究生,研究方向:风力发电系统控制技术．通信作者:邓秋玲(１９６６－),女,博士,教授,研究方向:特种电机设计和风力发电．㊀㊀㊀㊀湖南工程学院学报２０１９年上的磁钢有两种相对的方式,一种是定子两侧磁钢的磁极属性相同,即所谓的N－N 结构．另外一种是定子两侧相对的磁钢的磁极属性相反,即所谓的N－S 结构．本文研究对象为N－N 型磁路结构．图１㊀提议的轴向磁场电机结构示意图采用传统的电磁设计方法得到的１０k W 双转子单定子轴向磁场风力发电机的主要结构参数如表１所示．参数初步确定以后,通过s o l i d w o r k s 建立轴向磁场永磁同步发电机的模型,然后将模型导入到M a x w e l l ３D 中．考虑到全模型有限元分析需要进行大量的运算,耗费时间长,拟取全模型的１/１６进行仿真,如图２所示．表１㊀电机的主要参数参数数值参数数值额定功率P N /k W １０额定效率ηN ０．９额定电压U N /V１０５额定功率因数c o s φN０．９额定转速n N /r /m i n ３６００极对数P １６额定频率f /H z ９６０相数m３定子铁芯内径D i /c m ６０定子铁芯外径D o /c m１００转子铁芯内径D r i /c m ６０转子铁芯外径D r o /c m １００永磁体内径D m i /c m ６０永磁体外径D m o /c m１００永磁体厚度L P M /c m０．４０５永磁体型号N T P ３３H 图２㊀电机１/１６模型１．２㊀齿槽转矩产生的机理在不考虑饱和和漏磁的情况下,永磁电机的电磁转矩可以用式(１)表示．T o u t ＝T ０＋ðɕn ＝１T ６n co s (n ６w t )＋T c o g (１)式中:T ０为平均转矩;T c o g 为齿槽转矩;T ６n 为非正弦的反电动势和电流带来的谐波转矩分量．n ＝１,２,３,．齿槽转矩是由磁钢边缘和定子槽之间的相互作用产生的,即定子槽引起的定子磁阻变化导致的磁通变化而引起,可用式(２)表示．T c o g ＝－１２φg a p d R s dθ(２)式中:φga p 为气隙磁通量;R s 为定子磁阻．从式(２)可知,通过降低气隙磁通量或者定子磁阻的变化率可以减少齿槽转矩,但是减少气隙磁通将会降低电机性能,所以减少磁阻变化率将是一个可行的方法．本文通过采用半磁性槽楔㊁斜极㊁转子盘相对偏移等措施来减小磁阻变化率以达到减弱双转子单定子轴向磁场风力发电机的齿槽转矩的目的．２㊀槽楔对齿槽转矩的影响２．１㊀采用磁性槽楔的定子槽形结构定子采用开口槽时便于嵌线,但同时会导致等效的气隙增大,而且可能远远大于物理气隙．气隙的增加会导致额外的损耗,对电机的效率以及功率因数产生影响[１０]．同时由于气隙磁阻的影响,电机的气隙磁密和输出转矩也会恶化．为了弥补开槽效应引起的气隙磁密减少的问题,需要增加励磁电流,这样会导致铜耗增大．减少开口槽效应的另外一种有效的办法是应用磁性槽楔．在减少气隙磁密脉动方面,铁氧体磁楔在传统的感应电机和同步电机中有明显的效果[１１]．从电磁角度出发,采用半磁性槽楔的定子具有半封闭槽相似的效果．半磁性槽楔对电机性能的影响主要与磁性槽楔的相对磁导率和几何形状有关．最新的研究提出,软磁复合材料(S o f t M a g n e t i cC o m po s i t e ,S M C )槽楔可以根据槽楔形状通过将绝缘粉末材料和粘结剂粉末混合压制得到,制造容易,但与传统硅钢叠片磁性材料相比,S M C 材料的相对磁导率低,磁滞损耗大,导热性差,且在轴向磁场电机中的应用比较少,因此有必要对轴向磁场电机添加S M C 槽楔进行研究．本文中定子的磁２第４期柯梦卿等:削弱轴向磁场永磁同步风力发电机齿槽转矩方法的研究性槽楔拟选用S M C 材料中应用比较广泛的S O ＧMA L O Y T M ５００,其饱和磁密达到２．１T ,最大相对磁导率为５００．基于槽楔形状不是很复杂,可以通过将S M C 材料切割成型来完成,不需要专门的模具,这样非常适合小批量的试制,大大减少了研发的成本．在分块的槽楔上有燕尾筋槽,可以与成型的定子槽镶嵌装配,在槽楔装配好后需要通过将槽楔㊁绕组㊁定子槽固化,以增加强度和提高散热性能,也能够防止槽楔在电机高速旋转时飞出．２．２㊀磁性槽楔对电机齿槽转矩影响的仿真由于双转子单定子轴向磁场电机结构具有对称性,本文只用一个转子和半个定子的简化模型来研究磁性槽楔的效果．磁力线通过线圈到槽口再到气隙,若使用非磁性槽楔则等效于中间为空气．使用磁性槽楔代替非磁性槽楔时,一方面,有助于减小气隙磁阻,提高每极磁通量;另一方面,磁性槽楔也会为永磁体漏磁提供更小的磁阻路径从而减少磁通量．采用S M C 材料制成的半磁性槽楔的定子槽形结构如图３所示．图３㊀采用磁性槽楔的定子槽形结构为了研究不同厚度的磁性槽楔对电机齿槽转矩的影响,分别对其建立电机模型,槽楔厚度H 分别为０．５mm ㊁１mm ㊁１．５mm ㊁２mm ,其他尺寸保持不变．图４为添加槽楔之后A n s o f tM a x w e l l 的３D 模型,槽楔完全填满槽内的空隙部分,全闭合槽口．接着研究槽楔中间开槽的半磁性槽楔对电机性能的影响．在槽楔的中心部分插入间隙,如图５所示,将间隙设置为０．５mm ㊁１mm ㊁１．５mm ,形成半封闭槽,而槽楔的高度都保持在２mm 不变．从不同槽楔厚度下电机齿槽转矩来看,齿槽转矩波动都降到m N m 级,通过对不同开槽宽度的图６仿真结果来看,齿槽转矩波动最大值也减少至１．５N m 以内,而未优化前电机的齿槽转矩最大值达９N m ,采用磁性槽楔之后齿槽转矩降为原来的２０％不到．槽楔厚度从０．５mm 增加到１mm 时,齿槽转矩优化的效果也越好．当槽楔达到１．５mm ,齿槽转矩增大,槽楔厚度达到２mm ,齿槽转矩降到四组里面的最小值．可以得出磁性槽楔对电机齿槽转矩的削弱作用很大,选取合适的磁楔厚度能够大大降低齿槽转矩．图６㊀开槽１mm 齿槽转矩３㊀㊀㊀㊀湖南工程学院学报２０１９年表２㊀不同槽楔厚度转矩范围槽楔厚度/mm转矩最大值转矩最小值０．５１００/m N m －６８０/m N m １１２５/m N m －１９０/m N m １．５１．３/N m－１．１５/N m ２１４０/m N m －６０/m N m图７为槽楔厚度为２mm ,在槽楔中间分别开０．５mm 和１mm 宽的间隙时的齿槽转矩波形．槽楔中间开０．５mm 槽时,齿槽转矩约为０．５N m ,槽楔中间开１mm 宽的间隙时齿槽转矩不到０．２N m．因此得到采取槽楔中间开槽的半闭合槽楔后,齿槽转矩又进一步减少了．并且在一定的范围内随着槽楔中间开槽的宽度增加,齿槽转矩要进一步减少．图７㊀开槽槽楔电机的齿槽转矩３㊀斜极对齿槽转矩的影响３．１㊀采用斜极的原理永磁电机磁钢斜一定的角度,可以减小磁阻变化率,因此可以减小齿槽转矩．采用磁钢斜极减少齿槽转矩可以由解析式(３)来得到．T c o g (a ,N a )＝πz L a２μ０ðɕn ＝１n G n B z l i m m ңɕ{R ２－R １m ðm ＝１i ＝０[R １＋i m (R ２－R １)]s i n [n z (a －imN a θa １)]}(３)４第４期柯梦卿等:削弱轴向磁场永磁同步风力发电机齿槽转矩方法的研究由于轴向磁场电机具有平面气隙,并且具有较大的磁体表面积,使得斜极技术可以更容易地应用于轴向磁场电机,转子斜极只需通过将磁钢在制作时斜一定的角度即可实现,不需要改变转子盘结构,如图８所示．另外,倾斜的磁钢磁化过程与标准的磁钢磁化过程没有任何不同,因此磁钢倾斜适合轴向磁场电机大规模的生产,而传统的径向电机斜极需要将定子铁心分段来实现．图８㊀轴向齿槽电机磁钢斜极３．２㊀采用斜极的仿真分析在保持其他条件不变的情况下,建立了不同磁钢倾斜角度的轴向磁场电机模型,通过３D M a x w e l l 对模型进行有限元分析．文献[７]采用磁钢分段移位来减少齿槽转矩,磁钢倾斜从１ʎ~１１ʎ,仿真表明,齿槽转矩都得到了改善,但是当倾斜角度超过１１ʎ时,齿槽转矩又开始增大．该措施在实际的电机生产中工艺复杂．传统的径向磁场电机转子斜极角度由式(４)可得．然而,轴向磁场电机由于内㊁外半径不同,所以斜极角度只是接近但不完全相同．本文磁钢θ设置的角度分别为４．５ʎ㊁６ʎ㊁７．５ʎ㊁９ʎ,建立以１．５度为间隔的多个轴向磁场电机磁钢斜极的模型．θ＝２πQ(４)经过仿真可知,相比优化前,电机的齿槽转矩大大减少,并且随着磁钢的斜极角度增大,齿槽转矩逐步减小．在磁钢倾斜角度达到９ʎ时,电机的齿槽转矩仅为优化前电机齿槽转矩的３０％左右．图９为不同斜极角度下电机的空载反电动势波形．由图９可知,随着斜极角度的增加,电机的空载反电动势减少,斜极角度增加为９ʎ时,电机空载反电动势减少了２２％．因此可以得出,斜极在大幅降低齿槽转矩的同时也会使电机的空载反电动势大幅度降低,所以在采用斜极降低齿槽转矩的同时也要协调好其他性能．图９㊀不同斜极下的空载反电动势５㊀㊀㊀㊀湖南工程学院学报２０１９年４㊀转子盘偏移对齿槽转矩的影响双气隙轴向磁场电机的齿槽转矩是由与每个气隙中相关联的齿槽转矩波形叠加产生的．因此,通过周向改变双转子单定子轴向磁场电机中的两个转子盘的相对位置,或者对于双定子单转子轴向磁场电机来说,周向改变两个定子的相对位置,可以削弱齿槽转矩．在原来电机模型的基础上,保持一个转子盘不动,将另外一个转子盘以转动轴为中心转动一个槽距(机械角度７．５ʎ),其它参数保持不变,电机齿槽转矩的仿真结果如图１０所示,齿槽转矩大小降到了５００m N m左右,不到优化前电机齿槽转矩的１/１０．由此可见,双转子单定子轴向磁场电机可以通过将两个转子盘错开一定的角度,从而较容易地达到降低齿槽转矩的效果．这种优化策略的成本很低,可以轻松地从结构安装上面来解决齿槽转矩问题．图１０㊀转子盘偏移优化的齿槽转矩５㊀结论基于电机齿槽转矩的产生机理,从轴向磁场电机的结构特点出发,提出了增加磁性槽楔并在槽楔中间开槽㊁转子磁钢斜极和偏移两转子盘相对位置三种措施来减弱轴向磁场电机的齿槽转矩．采用有限元法,对电机的齿槽转矩进行了详细的研究．从仿真结果可以看出,这三种方法在减小齿槽转矩方面效果都比较显著,但同时空载电动势也有所降低,特别是采用转子磁钢斜极的方法,电动势下降更多,因此在考虑减弱齿槽转矩的同时应注意反电动势的变化情况．参㊀考㊀文㊀献[１]㊀黄允凯,周㊀涛,董剑宁,等．轴向永磁电机及其研究发展综述[J]．中国电机工程学报,２０１５,３５(１):１９２－２０５．[２]㊀唐任远．现代永磁电机理论与设计[M]．北京:机械工业出版社,２００６:１１－３５．[３]㊀刘㊀艳．基于HA L B A C H阵列的盘式无铁心永磁同步电动机分析与计算[D]．天津大学硕士学位论文,２００４．[４]㊀C a m p b e l l,P e t e r．P e r f o r m a n c e o f aP e r m a n e n tM a g n e tA x i a lＧf i e l dD C M a c h i n e[J]．I E E EJ o u r n a lo n E l e c t r i cP o w e rA p p l i c a t i o n s,１９７９,２(４):１１３９－１１４４．[５]㊀李㊀婉．中间定子轴向磁场通切换型永磁同步风力发电机分析与设计[D]．东南大学硕士学位论文,２０１１．[６]㊀王永艳．轴向磁通永磁同步发电机的研究[D]．哈尔滨工业大学硕士学位论文,２０１１．[７]㊀王晓宇,孙㊀宁,陈丽香,等．转子分段斜极对永磁伺服电机性能的影响[J]．电机与控制应用,２０１７,４４(８):５９－６４．[８]㊀周俊杰,范承志,叶云岳,等．基于斜磁极的盘式永磁机齿槽转矩削弱方法[J]．浙江大学学报(工学版),２０１０,４４(８):１５４８－１５５２．[９]㊀A y d i n M,G u l e c M．R e d u 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a n e n t M a gＧn e t R o t o ra n dC o r e l e s sS t a t o r W i n d i n g s[J]．I E E E T r a n s．M a g n,２０１１,４７(１０),２７６０－２７６３．[２４]杨成顺,葛㊀乐,杜九江．计及等效电阻的无刷直流电机换相转矩脉动的分析与抑制[J]．电力系统保护与控制,２０１６,４４(２３):１１５－１２４．[２５]林传霖,林㊀珍．永磁电机结构参数对齿槽转矩的影响综述[J]．电气技术,２０１８(２):２－１５．S t u d y o nR e d u c i n g C o g g i n g T o r q u e o fA x i a l F l u xP M W i n dP o w e rG e n e r a t o rK E M e n gＧq i n g,D E N G Q i uＧl i n g,Z H A N G Q u n,X I A N G Q u a nＧs u o,L O N G X i a(C o l l e g e o fE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g a n d I n f o r m a t i o n,H u n a n I n s t i t u t e o fE n g i n e e r i n g,H u n a nP r o v i n c i a lK e y L a b o r a t o r y o fW i n dG e n e r a t o r a n d I t sC o n t r o l,X i a n g t a n４１１１０４,C h i n a)A b s t r a c t:T h e c o g g i n g t o r q u e i s t h em a i ns o u r c eo fm o t o r t o r q u e,w h i c hc a nc a u s ev i b r a t i o na n dn o i s e i n t h em o t o r,a n d t h e o c c u r r e n c e o f t h e s p e e d f l u c t u a t i o n,s o t h a t t h em o t o r c a n n o t r u n s m o o t h l y a n d a f f e c t s t h e p e r f o r m a n c e o f t h em o t o r．I no r d e r t o r e d u c e t h e c o g g i n g t o r q u e o f t h e a x i a lm a g n e t i c f i e l d p e r m a n e n t m a g n e tw i n d t u r b i n e,t h i s p a p e ru s e s t h e t h r e eＧd i m e n s i o n a l f i n i t ee l e m e n tm e t h o d t o f o r mt h e s t a t o r p o l e s h a p e a n d g r o o v e b a s e d o n t h e p r o p o s e d１０k Wd u a lＧr o t o r s i n g l eＧa r c a x i a lm a g n e t i c f i e l dw i n d t u r b i n e e l e cＧt r o m a g n e t i c s c h e m e．T h e i n f l u e n c e o f t h e r e l a t i v e o f f s e t o f t h ew e d g e,t h e i n c l i n e d p o l e a n d t h e t w o r o t o r d i s c s o n t h e c o g g i n g t o r q u e o f t h em o t o r i s s i m u l a t e d．T h e s i m u l a t i o n r e s u l t s s h o wt h a t b y u s i n g m a g n e t i c w e d g ew h i c h i s s l o t t e d,i n c l i n e d p o l e a n ds h i f t i n g t h e p l a c eo f t h e t w or o t o rd i s c s,t h e c o g g i n g t o r q u eo f t h e a x i a lm a g n e t i c f i e l d p e r m a n e n tm a g n e tm o t o r c a nb ew e a k e n e d e f f e c t i v e l y．K e y w o r d s:c o g g i n g t o r q u e;a x i a l f l u x;P M m o t o r;w i n d t u r b i n e s７。
开关磁阻电机转矩脉动的智能抑制研究
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０ 引 言
开关磁 阻 电 机 （ Ｒ ） 其 驱 动 系统 因结 构 简 Ｓ Ｍ 及
１ 基 于 ＡＮＦ Ｓ的 Ｓ Ｉ ＲＭ 转 矩 逆 模 型
１ １ Ｓ Ｍ 转矩 特性 ． Ｒ
开 关 磁 阻 电动 机 的 Ｓ ＲＭ 的 运 行 原 理 遵 循 “ 磁
单、 工作 可靠 、 率 高和 成 本 低等 优 点 ， 年来 在 电 效 近
减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略综述
（ 西北 工 业大 学 自动化 学 院 ， 西 西安 ７ ０ ７ ） 陕 １ ０ ２
摘 要 ： 矩 脉 动 抑 制 的研 究 是 近 年 来 开 关 磁 阻 电机 研 究 领 域 的热 点 之 一 ， 机 结 构 参 数 的优 化 设 计 及 合 转 电 适 控 制 策 略 的 应 用 是 抑 制 转 矩 脉 动 的 主要 方 案 。从 控 制 的 角 度 ， 减 小 转 矩脉 动 的 各 种 控 制 策 略 的 研 究 状 况 对 进 行 了 总结 ， 细 分 析 了典 型 控 制 策 略 的 控 制 机 理 ， 其 优 缺 点 进行 了 分 析 比较 ， 展望 了减 小 开 关磁 阻 电 机 详 对 并
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｔｄ ｆｍｉｉ ｚｎ ｏ ｑ ｅｒｐ ｌ ｓｏ ｅｏ ｈ ｓ ｏ ｕａ ｒｊｃｓｉ ＲＭ ｅ ｅ ｒｈ ａｅ ． ｓｒｃ ： ｅｓｕ ｙｏ ｎｍｉｉｇ ｔｒ ｕ ｉｐｅｉ ｎ ｆｔｅｍｏ ｔｐ ｐ ｌｒｐ ｏｅ ｔ ｎ Ｓ ｒｓ ａｃ ｒａ
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ｏｆｍ ｉ ｍ ｉｉ ｏ ｑ ｉ ｅ ｗ ｅ ｅ ｆ ｒ ｃ ｔ ． ｎｉ ｚｎｇ ｔ ｒ ｕｅ ｒｐｐｌ ｒ ｏ ｅ ａｓｅｄ Ｋｅ ｒ ｓ： ｗ ｉｃ ｄ ｒ ｌ ｃ ａ ｃ ｏｔ ｒ；ｔ ｑｕ ｉ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ｓ ｔ ｈｅ ｅ ｕ ｔ ｎ ｅ ｍ ｏ ｏｒ ｅ ｒｐｐ ｅ；ｃ ｎｔ ｏ ｔａ ｅ ｅ ｏ ｒ ｌｓｒ ｔ ｇｉｓ
永磁同步电机齿槽转矩分析与控制总结
永磁同步电机齿槽转矩分析与控制总结齿槽转矩是永磁电机固有的特性，它会使电机产生转矩脉动，引起速度波动、振动和噪声，当转矩脉动的频率与电机定、转子或端盖的固有频率相等时，电机产生共振，振动和噪声会明显增大。
齿槽转矩也会影响电机的低速性能和控制精度。
1.齿槽转矩定义：转子在旋转过程中,定子槽口引起磁路磁阻变化, 转子磁通与定子开槽引起的气隙磁导（磁阻的倒数）交互作用在圆周方向产生的转矩为齿槽转矩。
齿槽转矩也称定位转矩，它的产生来自永磁体与电枢齿间的切向力，使转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势.2.齿槽转矩影响因素：齿槽形状、磁极极弧系数、永磁体形状、极槽配合、气隙、磁场强度等.3.齿槽转矩每机械周期齿槽转矩周期数：N co=LCM（Z，2p），Z为槽数，2p为极数,LCM表示最小公倍数.4.齿槽转矩一个周期机械角度为：θsk=360°／N co5.齿槽转矩基波频率为： f c=N co n s=N co fpn s=fp(r/s)为同步转速，p为极对数，f为电源频率.6.齿槽转矩的通用表达式：T co=∑T n∞n=1sin(nN coθ+ϕn)n=1时对应的齿槽转矩的基波幅值为T1, θ为转子机械角位置.7.齿槽转矩的计算：齿槽转矩可以通过计算响应区域的磁能积得到，T ec=dW cdθ，式中，磁共能：W c=∫Bθ22μ0d(υr)(J)对气间隙区域应用麦克斯韦张力张量法计算齿槽转矩，有：T ec=LL gμ0∫rB nS gB t ds，L为有效转子长度；L g为气隙长度；μ0为自由空间磁导率；r为虚拟半径；B n和B t为气间隙磁通的径向和切向分量；S g为气隙表面积.8.降低齿槽转矩措施：1)无槽绕组：采用无槽绕组可以完全消除齿槽转矩，但气隙磁通密度会降低，需要增加永磁体的材料（高度）.2)定子斜槽：通常定子斜槽等于一个槽距，可将齿槽转矩降为零，但定子斜槽减小电动势，电机性能会下降，转子偏心情况，斜槽有效性降低。
开关磁阻电机的直接转矩控制技术研究
（． １湖南工业大学 ，湖南 株洲 ４ ２０ ；２ 华中科技大学 ，湖北 武汉 ４ ０ ７ １０ ８ ． ３ ０ ４）
摘 要 ：开关磁 阻电机 具有 结构 简单 、调速 范 围宽、性价 比 高等优 点 ，但 其转矩脉 动较 大导致 了振 动和噪 声比其他调 速 系统 严重 ，制约 了它在一 些场合 中的应用。 本文将 直接转矩控 制技术 应用到 开关磁 阻电机 中，对
（ ． ｎ ｎ ｉｖ ｒｉ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｚ ｕ ｈ ｕＨｕ ａ １ ０ ８ Ｃ ｉａ １ Ｈｕ ａ Ｕｎ ｅ ｔ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ， ｈ ｚ ｏ ｎ ｎ４ ２ ０ ， ｈｎ ； ｓ ｙ Ｔ
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永磁同步磁阻电机
永磁同步磁阻电机永磁同步磁阻电机是一种新型的电机，它将永磁同步电机和磁阻电机的优点结合在一起，具有高效、高性能和高可靠性等优点。
本文将对永磁同步磁阻电机的原理、结构和应用进行详细介绍。
一、永磁同步磁阻电机的原理永磁同步磁阻电机是一种永磁同步电机，它采用了磁阻转子结构。
磁阻转子是由非磁性材料制成的，其内部有许多槽和凸起，形成了磁阻结构。
当电流通过定子线圈时，会产生旋转磁场，磁场会作用于磁阻转子上，使其发生磁阻转动，从而带动转子旋转。
永磁同步磁阻电机的转矩主要是由磁阻转子和永磁体提供的磁场共同作用产生的。
当磁阻转子和定子磁场相互作用时，会产生转矩，从而带动转子旋转。
而永磁体提供的磁场则能够增强电机的磁场强度，提高电机的效率和性能。
二、永磁同步磁阻电机的结构永磁同步磁阻电机的结构与永磁同步电机和磁阻电机类似，但它们之间还是有一些不同的。
永磁同步磁阻电机的转子是由磁阻材料制成的，而永磁体则是固定在转子上的。
定子和转子的结构都比较简单，没有复杂的绕组和铁芯。
永磁同步磁阻电机的定子和转子都是由非磁性材料制成的，因此它们的制造工艺比较简单，成本也比较低。
另外，由于它们的结构简单，所以电机的体积和重量都比较小，适合于安装在空间有限的场合。
三、永磁同步磁阻电机的应用永磁同步磁阻电机具有高效、高性能和高可靠性等优点，因此在许多领域都有着广泛的应用。
主要应用于以下几个方面：1、工业自动化领域：永磁同步磁阻电机可以用于各种工业自动化设备中，如数控机床、智能机器人、自动化生产线等。
2、航空航天领域：永磁同步磁阻电机可以用于飞机和卫星等航空航天设备中，如定位控制系统、导航系统等。
3、交通运输领域：永磁同步磁阻电机可以用于各种交通运输设备中，如高速列车、城市轨道交通、电动汽车等。
4、家电领域：永磁同步磁阻电机可以用于各种家电产品中，如洗衣机、空调、冰箱等。
四、永磁同步磁阻电机的优点永磁同步磁阻电机具有以下几个优点：1、高效性：由于永磁同步磁阻电机采用了磁阻转子和永磁体的结构，因此它具有较高的效率和功率因数，能够节约能源和降低能源消耗。