永磁同步电机之基于磁极偏移的齿槽转矩削弱方法

通常情况下，永磁电机各磁极的形状相同，且在圆周上均匀分布，如图5一23 ( a）所示。磁极偏移是指磁极形状相同但不均布，如图5一23 ( b）所示。磁极偏移可以改变对齿槽转矩起作用的磁场谐波的幅值，进而削弱齿槽转矩。

本节首先推导磁极偏移时的齿槽转矩表达式，进而分析永磁体均布和磁极偏移时齿槽转矩谐波的变化，提出：磁极偏移除了应削弱齿槽转矩原有的谐波之外，还应削弱因磁极偏移而新引进的齿槽转矩谐波。最后给出磁极偏移角度的确定方法。

• 磁极偏移时的齿槽转矩表达式

图5一24为永磁体偏移时咪（0）的分布，伪一岛p为永磁体相对于均布位置偏移的角度，第一块永磁体不偏移，即氏一。 。在区间的进行傅里叶分解，有.。

二、磁极偏移角度的确定

根据式（5一39）可知，若永磁体均布，只有n为Np的倍数时，该次谐波才不为零，以前的分析方法是通过磁极偏移将这些次数的谐波削弱，得到的第k块永磁体的磁极偏移角度为. 可见，在齿槽转矩原先的谐波次数（即n为Np的倍数时）中，除n为ZpNp的倍数之外的全被消除掉了，但同时使n为Np倍数之外的各次谐波不为零，即新引进了谐波。随着谐波次数的增加，谐波的幅值会减小，削弱齿槽转矩应该立足于消弱齿槽转矩的低次谐波。因此，计算磁极偏移角度时，须考虑这部分新引进的低次谐波。根据式（5一37）、式（5一38 )，要消去某次谐波，只要通过选择磁极偏移角度人，使Br～和Brbnz为零即可。要消去齿槽转矩的低次谐波，需要联立求解n取不同值时的B～和Brbnz方程，得到磁极偏移角度。对于4极30槽电机和6极27槽电机，Np一2，可以通过选择磁极偏移角度来消除齿槽转矩的前三次谐波，联立方程并求解得到了磁极的偏移角度，与参考文献〔 12］中方法得到的偏移角度进行对比，见表5一4 。

移角度和齿槽转矩。图5一25和图5一26为不同偏移根据表5一4给出的偏移角度，分别计算了上述两电机的BrnZ ( Bt ' nz司瓦乒碑蕊）角度时的B～。可以看出，采用本节计算的偏移角度后，齿槽转矩的前三次谐波都能很好地得到削弱，而采用式（5一40）的偏移角度时，二次谐波可以很好地削弱，但却引进了一次和三次谐波。图5一27和图5一28为上述两电机在不偏移和采用这两种偏移角度时图5一25永磁体均布和偏移时B～的对比（4极30槽）的齿槽转矩对比，可以看出，根据上述方法得到的偏移角度可使齿槽转矩得到更好的削弱。