永磁电机齿槽转矩的研究分析.doc

永磁电机齿槽转矩的研究分析 第38卷第3期 2011年3月 湖南大学(自然科学版) JournalofHunanUniversity(NaturalSciences) Vo1.38,No.3 Mar.2011 文章编号:1674—2974(2011)03—0056—04 永磁电机齿槽转矩的研究分析 邓秋玲一,黄守道,刘婷,谢芳 (1.湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;2.湖南工程学院电气与信息工程学院,湖南湘潭411101) 摘要:研究了永磁电机齿槽转矩产生的机理和降低齿槽转矩的一些措施.以4极,48 槽表面式稀土永磁同步电动机为例,利用二维有限元法分析了极弧系数,磁极偏移和开辅助 槽对永磁电机齿槽转矩的影响.将理论分析得到的齿槽转矩结果与样机的齿槽转矩测试结 果进行了比较,两者基本吻合.研究表明:通过选择合理的方法能够有效地降低齿槽转矩. 关键词:永磁电机;齿槽转矩;磁场分析;有限元分析 中图分类号:TM351文献标识码:A StudyofCoggingTorqueinPermanent—magnetMachines DENGQiu—ling,HUANGShou—dao¨,LIUTing.XIEFang (1.CollegeofElectricalandInformationEngineering.HunanUniv,Changsha,Hunan410082.China; 2.CollegeofElectricandInformationEngineering.HunanInstituteofEngineering,Xiangtan.Hunan411101,China) Abstract:Themechanismofthecoggingtorquegeneratedinpermanentmagnetmachinesandsomemeasuresto reducecoggingtorquewerestudied.Takingarareearthtype,permanentmagnetsynchronousmotorwithfourpoles, forty-eightslots,surface-mountedasanexample,thispaperanalyzedtheinfluenceofpolearccoefficient,magnetpole displacementandaddingsupplementaryslotoncoggingtorqueinatwo-dimensionalfiniteelementanalysismethod. Thecomputedcoggingtorquevalueswerecomparedwiththeexperimentvaluesofthesamplemachine,bothofwhich agreewitheachotherwel1.Theresearchresultshaveindicatedthat,withtheappropriatechoiceofthesemethods,the coggingtorquecanbereducedeffectively. Keywords:permanent-magnetmachine;coggingtorque;magneticfieldanalysis;finite-elementanalysis 随着高性能永磁材料的发展和永磁电机设计制 造技术的不断提高,永磁电机广泛应用于速度和位 置控制系统中.在开槽永磁电机中,由永磁体和开槽 电枢铁心之间相互作用产生的齿槽转矩会影响速度 与位置控制系统的性能_1],尤其是在低速的时候,因 此在对永磁电机进行设计时考虑如何有效地减小齿 槽转矩就显得非常重要.关于抑制齿槽转矩,国内外 学者进行了大量的研究,从电机本身的结构参数出 发总结出了许多降低齿槽转矩的方法_2],如斜 槽/斜极,改变极弧宽度,减小定子槽开口宽度,移动 转子磁极,定子槽不均匀分布,定子齿开槽(辅助 槽),增大气隙长度,双定子电机错齿结构,适当的极 数/槽数配合,设计厚的定子齿以防饱和,改变定子 齿槽比率等都能引起齿槽转矩的减小. 应该注意,许多措施在降低齿槽转矩的同时,电 磁转矩也跟着降低,电磁转矩脉动相应增加.另外, 考虑到经济性,许多技术很少采用.例如很少采用定 子槽不均匀分布和增大气隙长度等措施.还有,不同 *收稿日期:2010-09—02 基金项目:湖南省自然科学基金重点资助项目(1OJj『8003) 作者简介:邓秋玲(1966一),女,湖南湘乡人,湖南大学博士研究生,湖南工程学院副教授 十通讯联系人,Email:shoudaohuang@torn.corrl 第3期邓秋玲等:永磁电机齿槽转矩的研究分析5