转子极表面开一个辅助槽对DSPM齿槽转矩的影响.docVIP

  转子极表面开一个辅助槽对 DSPM 齿槽转 矩的影响# 修杰* 5 10 15 20 25 30 35 40 （天津大学 电气与自动化工程学院） 摘要：齿槽转矩对双凸极永磁电机有着很大的影响，是产生振动和噪声的原因之一且影响低 速运行的平稳性，所以削弱齿槽转矩对双凸极永磁电机有重要意义。本文提出在转子极表面 开辅助槽的方法来削弱齿槽转矩。对有辅助槽情况下的齿槽转矩进行了有限元分析。结果表 明在转子齿极表面开辅助槽可在一定程度上降低齿槽转矩的波动。 关键词：电气工程；双凸极永磁电机；齿槽转矩；辅助槽 中图分类号：TM Effect of one notch in roto rpole surface on cogging torque of DSPM Xiu Jie (School of elecrical automation Tianjin university) Abstract: Cogging torque has great effect on DSPM. It is one of the reason causing vibration and noise. And it affects the steady at low speed. So reducing cogging torque has great meaningful. In this paper, notch is added to the rotor pole surface to reduce cogging torque. One notch condition is analyzed by FE. Results show that one notch can reduce cogging torque in some degree. Key words: Electrical engineering; DSPM; cogging torque; notch 0 引言 双凸极永磁电机(DSPM)是随着功率电子学和微电子学的发展，而提出的一种具有优良 特性的机电一体化电机驱动系统，得到了越来越多的研究。双凸极永磁电机结合了永磁电机 和开关磁阻电机的优点，其采用永磁体励磁且永磁体位于定子铁芯的轭部，使得电机整体结 构坚固耐用，散热良好。转子仅由硅钢片叠压而成，其上无电刷、无永磁体、无绕组，具有 最简结构。双凸极永磁电机采用永磁体励磁，克服了开关磁阻电机只能半周期励磁出力的弱 点，提高了有效材料的利用率和电机的功率密度。其具有结构简单、运行可靠、控制灵活、 调速性能好、高功率密度、高效率、高转矩电流比、高转矩惯量比、工作可靠等优点。 与其它永磁电机类似，由于永磁体的存在，DSPM 不可避免的存在齿槽转矩，它是产生 转矩脉动的原因之一。此外，在变速驱动中，当转矩脉动频率与电机的机械共振频率一致时， 齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。在低速时，齿槽转矩会影响控制系统的高精度定位， 限制了 DSPM 的应用。齿槽转矩是在电枢绕组不通电时，随转子的转动，转子齿极与定子 齿极间的位置不断变化，使永磁体磁场扭斜而产生的转矩，它是由永磁体和转子凸极间电磁 力的切向分量形成的。为减小转矩脉动，需要削弱齿槽转矩。削弱齿槽转矩的方法常用的有 定子斜极或转子斜极、改变极弧宽度、转子分段等。文献[1]从转子极弧的选择上来削弱齿 槽转矩；文献[2]研究了齿槽转矩的谐波特性及辅助槽的个数确定问题；文献[3]提出了在转 子极表面开设辅助槽降低 FSPM 齿槽转矩的方法。文献[4]从能量变化的角度研究了齿槽转 基金项目：教育部博士点新教师基金（20100032120079）；天津市自然科学基金（11JCYBJC07100） 作者简介：修杰（1971-），男，讲师，开关磁阻电机. xiujietj@163.com -1-   矩。文献[5]从极弧系数、辅助槽方面研究了永磁电机齿槽转矩的波动。 本文提出在转子极表面开辅助槽的方法来削弱 DSPM 的齿槽转矩，并采用有限元法验 证和分析了其有效性。 1 双凸极永磁电机的结构尺寸  45 一台典型的三相双凸极永磁电机结构如图 1 所示。定子为 12 极，转子为 8 极。定子空 间相对的 4 个极所串联的绕组为一相。定、转子铁芯均由硅钢片叠压而成，其结构与开关磁 阻电机类似，但其定子轭部嵌放有 4 块永磁体。  图 1  DSPM 结构 50 Fig. 1 分析用样机的基本参数如表 1 所示。 表 1 Structureof DSPM 样机基本参数 Tab. 1 Basic parameters of protype  2 槽转矩计算 参数 定子外径 定子内径 气隙 定子极弧 转子极弧 20 定