脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩研究.ppt

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1、STUDYOFCOGGINGTORQUEINLINE-STARTPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORS方法：推導(dǎo)氣隙有效長度，然后基于能量法和傅立葉變換，導(dǎo)出能夠用于齒槽轉(zhuǎn)矩分析的表達(dá)式。主旨：定性分析齒槽轉(zhuǎn)矩的組成和特點(diǎn)。齒槽轉(zhuǎn)矩的定義齒槽轉(zhuǎn)矩是永磁電機(jī)不通電時(shí)永磁體和鐵心之間相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是電機(jī)內(nèi)部的磁場能量W相對于位置角a的負(fù)導(dǎo)數(shù)。齒槽轉(zhuǎn)矩的公式推導(dǎo)假設(shè)：①電樞鐵心的磁導(dǎo)率無窮大；②永磁體假設(shè)為徑向磁化；③電樞槽形為矩形；④?=0位置對應(yīng)于磁極的中心線上；⑤永磁材料的磁導(dǎo)

2、率與空氣相同；⑥氣隙磁場為矩形波。齒槽轉(zhuǎn)矩的公式推導(dǎo)注意：W取決于電機(jī)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及磁極和電樞齒的相對位置，磁場能量僅指氣隙與永磁體中的部分。a，轉(zhuǎn)子N極軸與A相繞組軸線夾角。齒槽轉(zhuǎn)矩的公式推導(dǎo)Br(?)為永磁體剩磁沿圓周方向的分布；?(?)有效氣隙長度沿圓周方向的分布；hm為永磁體充磁方向長度。齒槽轉(zhuǎn)矩的公式推導(dǎo)Br2(?)傅立葉展開其中：p為極對數(shù)；Br為永磁體剩磁；?p為計(jì)算極弧系數(shù)；kp為每極永磁體的總寬度；bm與每極所跨轉(zhuǎn)子表面弧長的比值。齒槽轉(zhuǎn)矩的公式推導(dǎo)傅立葉展開沿氣隙中心圓分成定子側(cè)氣隙?s(?)

3、和轉(zhuǎn)子側(cè)氣隙?r(?)齒槽轉(zhuǎn)矩的公式推導(dǎo)當(dāng)2mp?nz1?kz1=0時(shí)當(dāng)2mp+nz1+kz2=0，或2mp-nz1-kz2=0時(shí)當(dāng)2mp+nz1-kz2=0，或2mp-nz1+kz2=0時(shí)Ks為斜槽數(shù)齒槽轉(zhuǎn)矩的分類第1、2項(xiàng)齒槽轉(zhuǎn)矩是由Br2(?)中各次諧波和定子齒槽產(chǎn)生的諧波磁密共同作用產(chǎn)生。該類齒槽轉(zhuǎn)矩與定子槽數(shù)和轉(zhuǎn)子極數(shù)的配合有關(guān)，可以通過合理的槽極配合削弱齒槽轉(zhuǎn)矩。其周期數(shù)為極數(shù)、極數(shù)和槽數(shù)最大公約數(shù)的比值。齒槽轉(zhuǎn)矩的分類第3項(xiàng)齒槽轉(zhuǎn)矩由Br2(?)的恒定部分Br0、定子齒槽和轉(zhuǎn)子齒槽引起的磁導(dǎo)諧波

4、共同產(chǎn)生。該項(xiàng)齒槽轉(zhuǎn)矩與定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)的配合有關(guān)，可以通過合理選擇定轉(zhuǎn)子槽數(shù)的配合削弱齒槽轉(zhuǎn)矩。該類齒槽轉(zhuǎn)矩波形的周期數(shù)取決于定子槽數(shù)和轉(zhuǎn)子槽數(shù)的組合。齒槽轉(zhuǎn)矩的分類第4項(xiàng)齒槽轉(zhuǎn)矩由Br2(?)的諧波、定子齒槽產(chǎn)生的。周期數(shù)取決于極數(shù)和定子槽數(shù)。齒槽轉(zhuǎn)矩的分類第5、6項(xiàng)齒槽轉(zhuǎn)矩由Br2(?)的諧波、定子齒槽和轉(zhuǎn)子齒槽引起的磁密諧波共同產(chǎn)生產(chǎn)生的。周期數(shù)取決于極數(shù)，定子槽數(shù)和轉(zhuǎn)子槽數(shù)。削弱齒槽轉(zhuǎn)矩的方法斜槽和斜極是削弱齒槽轉(zhuǎn)矩最有效的方法采用斜一個(gè)定子齒距的方法不能消除永磁同步電動(dòng)機(jī)中的所有齒槽轉(zhuǎn)矩分量。ANAL

5、YTICALCALCULATIONOFCOGGINGTORQUEINBRUSHLESSDCMOTOR磁阻轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原因：轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)定、轉(zhuǎn)子之間氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化。磁阻轉(zhuǎn)矩的影響：使電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，引起共振，影響電機(jī)的定位精度和伺服性能。前人研究觀點(diǎn)用定子齒面加凹槽或磁極分段移位來消除磁阻轉(zhuǎn)矩；采用適當(dāng)?shù)臉O寬與槽節(jié)距比以抵消磁阻轉(zhuǎn)矩；移動(dòng)相鄰磁極的位置可以消除磁阻轉(zhuǎn)矩的基波分量；采用遺傳算法對齒面上的凹槽尺寸進(jìn)行優(yōu)化。前人研究觀點(diǎn)計(jì)算方法：有限元分析計(jì)算；（復(fù)雜）對齒槽及磁極的邊沿效應(yīng)采用等效磁通的方法進(jìn)行近似。（

6、偏差大）本文觀點(diǎn)采用氣隙等效磁導(dǎo)和等效磁勢分布的方法來精確考慮齒槽及磁極邊緣磁場效應(yīng)，利用能量虛位移法求解永磁電機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩。齒槽對氣隙磁導(dǎo)的影響假設(shè):(1)定子鐵心表面開槽，轉(zhuǎn)子鐵心表面光滑；(2)槽深為無限深；(3)鐵心磁導(dǎo)率為無窮大，定、轉(zhuǎn)子鐵心表面均為等標(biāo)量磁位面，一面為0，一面為Um；(4)永磁材料退磁曲線為直線；(5)永磁體以相同磁導(dǎo)率的材料填充。齒槽對氣隙磁導(dǎo)的影響半徑r處，單個(gè)槽時(shí)的氣隙磁導(dǎo)?為距槽中心線的空間位置角；?t為槽距角；?0為槽口空間角；??等效氣隙。?0=?0/???(r)=(B

7、max-Brmin)/2Bmax齒槽對氣隙磁導(dǎo)的影響在電機(jī)氣隙內(nèi)半徑r處，單個(gè)槽時(shí)的相對磁導(dǎo)分布函數(shù)為（許-可變換）?sa為A相繞組軸線與槽中心線之間的空間夾角。永磁磁極在均勻氣隙中的磁場氣隙中標(biāo)量磁位滿足拉普拉斯方程，永磁體內(nèi)標(biāo)量磁位滿足泊松方程。求解得氣隙中磁密徑向分量永磁磁極在均勻氣隙中的磁場在氣隙中磁密徑向分量磁阻轉(zhuǎn)矩的求解徑向氣隙磁場的分布為：?，轉(zhuǎn)子N極軸與A相繞組軸線夾角；?，距槽中心線的空間位置角。在不計(jì)鐵心飽和時(shí)，氣隙的實(shí)際磁場=磁極在光滑氣隙內(nèi)產(chǎn)生的磁場?開槽引起的相對氣隙磁導(dǎo)分布函數(shù)。磁

8、阻轉(zhuǎn)矩的求解電機(jī)中的磁場儲(chǔ)能為永磁體內(nèi)徑向磁密分布磁阻轉(zhuǎn)矩的求解能量虛位移法，齒槽定位力矩可表示為削弱磁阻轉(zhuǎn)矩的方法極弧系數(shù)不接近1時(shí)，移動(dòng)相鄰磁極的位置可有效減小磁阻轉(zhuǎn)矩的基波分量。極弧系數(shù)接近1時(shí)，諧波平衡法：齒面加2個(gè)輔助凹槽，凹槽寬與槽口相等。。InfluenceofGeometricParametersonCoggingTorqueinPMSynchronousMotorC.Studer與