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 co
5.齿槽转矩基波频率为: f c=N co n s=N co f
p
n s=f
p
(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=1
sin(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 c
,式中,磁共能:
W c=∫Bθ2
2μ0
d(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=L
L gμ0∫rB n
上海性信息
S g
B t ds,
苍白球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。
θco=θsk=2πN co
当定子叠片斜过这个角度时,齿槽转矩为:
T sk=
1
θsk
∫T co
θsk
(θ)dθ=
1
θsk
∑∫T n
N co
n=1
sin(nN coθ+∅n)dθ=
1
θsk
∑[
−T n cos(nN coθ+∅n)
盐酸氧氟沙星
nN co
]
N co
n=1
=0
3)改变定子槽型:a.齿顶开辅助槽,辅助槽也产生齿槽转矩,辅助槽产生的齿槽
转矩与原定子槽产生的齿槽转矩会相互叠加,产生合成齿槽转矩,其相位差:
φnc=2π
s(N n+1)
碰撞打靶实验
,N n为每齿开的辅助槽数,谐波次数为(N n+1)及其倍数的齿槽转矩相互叠加后不为零且频率提高,而合成转矩的其他高次谐波则被消除。为使辅助槽能有效减小齿槽转矩,需要遵循一定的原则
(HCF[(N n+1),N p]=1, HCF表示最大公约数,N p为1个齿距内的周
期数,N p=2p
qq空间打开空白HCF[Z,2p]
),否则齿槽转矩可能反而会增大。定子齿开槽对电机性能有一定影响,会降低反电动势.
b.减少槽口的宽度,一般情况齿槽转矩随着槽口宽度增大而增大,优化槽宽与
槽距的比值可降低齿槽转矩,但转矩波动可能会增大.
c.闭口槽,设计闭口槽时需要正确设计相邻齿的连接桥,连接桥太厚,定子槽
漏磁太大而不可接受.齿槽转矩
d.不等齿宽槽.
4) 极槽数选择:定子槽数S 和极数P 的最小公倍数N CM 对齿槽转矩有很大影响,
N CM 越大,齿槽转矩越小,类似的,定子槽数和极数的最大公约数越大,齿槽转矩越大;在同样转子极数下,分数槽配合的永磁同步电机齿槽转矩周期大,齿槽转矩幅值较整数槽配合的电机要小(齿槽转矩幅值随频率的增大而降
低).
5) 改变永磁体形状:通过优化磁极几何形状来优化气隙磁密和齿槽转矩,将永
磁体边缘设计的比中心薄,可同时降低齿槽转矩和换向转矩脉动,偏心永磁体可有效抑制齿槽转矩.
6) 永磁体斜极:永磁体倾斜抑制齿槽转矩的作用与定子斜槽类似,面包条状、
消角的永磁体与永磁体斜极等效.
7) 永磁体宽度选择:根据定子槽距t 1正确选择永磁体宽度,永磁体(极靴)宽度
b p =(k +x )t 1,其中k 为整数,x 为与削弱齿槽转矩有关的系数(分数),取决于永磁体的磁化方向,可取0.14.
8) 建立非对称磁路:将每一个磁极相对于对称位置移动一定距离(小于一个极
距),或将同一磁体的两极方向设计为不同尺寸,可产生非对称磁路.
9) 优化极弧角度或极弧系数:增大极弧角度有利于减小转矩波动和电磁力波的
大小(在一定范围内存在极小值),对相邻的两个极采用不同的极弧系数可以减小齿槽转矩.
10) 永磁体分段移位:将永磁体沿轴向设置为N 个分段,每一段错开一定的角度
(360°/N co /N),转子永磁体采用N 段斜极后的齿槽转矩可表示为:
T co (θ)=∑∑T ck sin {kN co [θ−(n −1)
2πN co ∙N
]}∞
k=1N n=1
采用连续分段移位可以消除分段数N 整数倍以外的所有齿槽转矩谐波成分。

本文发布于:2024-09-20 21:21:15,感谢您对本站的认可!

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