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永磁同步电机力矩控制之齿槽力矩

电机技术 | 发布时间:2018-08-29 | 人气: | #评论# | 本文关键字:永磁电机
摘要:什么是齿槽力矩? 在永磁电机中,即使当定子中没有电流通过,也会存在一个电磁转矩,我们管这个转矩叫做齿槽力矩(Cogging Torque)。 由于空气与铁芯的磁导系数不一样,空间磁场在气隙内

什么是齿槽力矩?在永磁电机中,即使当定子中没有电流通过,也会存在一个电磁转矩,我们管这个转矩叫做齿槽力矩(Cogging Torque)。由于空气与铁芯的磁导系数不一样,空间磁场在气隙内的分布其实是不均匀的,存在切向和径向分量。那么当转子在空间旋转时,即便定子不通电,也会有一个力矩产生,就是齿槽力矩。具体表现为我们用手指轻轻的转动永磁电机的输出轴,会感觉到有“一格一格”的顿挫感。

· 在磁极与铁心垂直的位置(0°和180°)磁阻最大,转矩为0,称之为“不稳定的平衡点”

· 在磁极与铁心正对的位置(90°和270°)磁阻最小,转矩为0,称之为“稳定的平衡点”,如果没有较大负载施加的话,转子可以永久保持在这个位置

· 在两个平衡点之间,磁阻转矩非线性变化,最大值一般是在趋近于定子齿的某一位置

影响齿槽力矩的主要因素有:

(1) 永磁体的磁场强度

(2) 槽宽

(3) 永磁体在转子位置精度和尺寸精度

(4) 定子叠片在加工过程中的各相同性受冲压、纹理方向、叠片方法、焊接等其它工艺的影响。

在许多应用场合,对电机力矩波动的要求非常严格,因而对电机本体提出了齿槽力矩的要求。

怎样降低降低电机齿槽力矩?

· 斜槽/斜级:这是最常见的做法,一般指定子叠片或转子永磁体斜过半个或一个槽距。

由于斜槽加工工艺的复杂性,在转子上更加常见的做法是分段斜级及其进阶变种,如下图所示:

斜槽所带来的缺点有:会降低感应电动势的基波幅值,进而降低输出功率和输出转矩;电机的漏感和杂散损耗增加,降低电机效率;增加了工艺复杂度。

责任编辑:永磁同步电机

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