永磁电机齿槽转矩的研究分析

盘式永磁电机的分数槽绕组齿槽转矩分析

Ａｂｔａｔｏｃｉｐｅｃｕｅｙｃｇｉｇｔｒｕｓｏｅｏｅｉｏｔｎｓｕｓｗｉｈｐｅｅｔｔｅｍｏｏｏａｑｉｎｊｈｐｒｒｎｅｓｒｃ：Ｆｒｅｒｌａｓｄｂｏｇｎｏｑｅｉｎｆｔｍｐｒａｔｓｅｈｃｒｖｎｔｒｆｍｃｕｒｇｈｇｅｆｍａｃ．ｐｈｉｈｒｉｏ
式中：槽口宽度，０— 用弧度表示。从式中可知，最直观的减小齿槽转矩的方法是减小定子槽开口宽度或采用磁性槽楔，在可能的情况或下，采用闭口槽、性槽楔或无齿槽铁心。但减小定磁子槽开口宽度会增加嵌入绕组难度，用闭口槽则会采
＝
。
据具体情况选择适当的极槽比，有效削弱齿槽转能
矩，］相对其他齿槽转矩削弱方法能减少电机结构的复杂性和加工复杂度。在分数槽绕组结构下，电机齿槽转矩基波次数等
ＪｄＢ
（）２
于定子槽数ｚ和极数Ｐ的最小公倍数（Ｃ）即：ＬＭ口，
转矩，由式（）：５得
式中：一电枢铁心的轴向长度；Ｒ一电枢外半Ｒ，：
径和定子轭内半径；ｚ一电枢槽数；Ｐ一电机极对数；
ｎ一
使（）２为整数的整数；，ｐＧ
一相关的傅里
叶系数。
Ｇ一（）（ … 警）＝血）
上官景仕，范磊，王琚，承志范

永磁电机齿槽转矩及其计算方法探究

永磁电机齿槽转矩及其计算方法探究随着环保意识和节能理念的普及，永磁电机作为一种高效、可靠、节能的电机，被广泛应用于工业和民用领域。

永磁电机不仅拥有优良的速度控制性能和负载响应性能，还能在补偿系统和传动系统中发挥非常重要的作用。

但是，在永磁电机的性能设计和有效应用中，齿槽转矩的计算是至关重要的。

一、永磁电机的齿槽转矩齿槽转矩是永磁电机的一种特殊转矩，是由于永磁体和锯齿型铁芯之间的相互作用所引起的。

在同步运行电机中，锯齿型铁芯中的齿槽产生磁场，而永磁体中的磁场被磁通链裹着，如果有些磁通链与锯齿型铁芯中的齿槽产生剪切，则会发生永磁体的转动。

这个现象就是齿槽转矩。

二、齿槽转矩计算方法1、永磁电机的齿槽转矩计算可以通过齿槽系数来实现。

齿槽系数是指永磁电机中锯齿型铁芯的齿槽数目与角度之比。

齿槽系数越大，齿槽转矩就越大。

可以通过调整永磁电机的齿槽系数提高转矩的质量和性能。

2、永磁电机的齿槽转矩还可以通过计算磁场分布来估算。

磁场分布是模拟器得到的理论计算值，可以提供永磁电机转矩的数值。

通常情况下，计算磁场分布需要使用有限元分析方法，因此需要使用各种软件进行计算。

3、另外一种方法是使用电机参数来计算永磁电机的齿槽转矩。

这种方式根据公式：T=K×Bp×Imax×A；其中，T是电机的齿槽转矩，K是系数，Bp是永磁体磁场密度，Imax是电机的电流峰值，A是永磁体和铁芯之间的面积。

这种方法可以快速计算永磁电机的齿槽转矩，但是需要知道有关永磁体参数和电路参数。

三、永磁电机齿槽转矩的影响因素1、永磁体的磁场强度和形状。

永磁体的磁场密度和形状对齿槽转矩的大小和效果有很大影响。

磁场强度越大，齿槽转矩越大。

2、永磁体和铁芯之间的面积。

面积越大，齿槽转矩越大。

3、电流峰值大小。

电流峰值越大，齿槽转矩越大。

四、结论永磁电机齿槽转矩的计算是永磁电机性能设计的一个重要步骤。

齿槽转矩的大小直接影响永磁电机的转矩质量和性能。

齿槽转矩形成的原因、对电机性能的影响和不同削弱方法的对比分析

齿槽转矩形成的原因、对电机性能的影响和不同削弱方法的对比分析一、齿槽转矩形成的原因及影响齿槽转矩Cogging torque，是永磁电机的固有现象，它是在电枢绕组不通电的状态下，由永磁体产生的磁场同电枢铁心的齿槽作用在圆周方向产生的转矩。

它的产生来自于永磁体与电枢齿之间的切向力，使永磁电动机的转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势，试图将转子定位在某些位置，由此趋势产生的一种振荡转矩[1]。

无刷直流电动机电枢铁心为了安放定子绕组必定存在齿和槽,由于齿槽的存在,引起气隙的不均匀,一个齿距内的磁通相对集中于齿部,使得气隙磁导不是常数。

当转子旋转时,气隙磁场的贮能就发生变化,产生齿槽转矩,这个转矩是不变的,它与转子位置有关,因而随着转子位置发生变化,就引起转矩脉动[2]。

它与转子的结构尺寸、定子齿槽的结构、气隙的大小、磁极的形状和磁场分布等有关，而与绕组如何放置在槽中和各相绕组中馈入多少电流等因素无关。

齿槽转矩会使电机转矩波动，产生振动和噪声，出现转速波动，使电机不能平稳运行，影响电机的性能。

同时使电机产生不希望的振动和噪声。

在变速驱动中，当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。

齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。

二、不同削弱方法及对比分析(1)斜槽或斜极：定子斜槽或转子斜极是抑制齿槽转矩脉动最有效且应用广泛的方法之一,该方法主要用于定子槽数较多且轴向较长的电机[3]。

实践证明，斜槽使电机电磁转矩各次谐波的幅值均有所减小。

而斜槽或斜极引起的绕组反电动势的币弦化将会增大电磁转矩纹波。

斜极由于加工复杂、材料成本高而在工程上很少采用。

(2)磁极分块移位:由于转子斜极会使成本大大增加,并且加工工艺也会变得复杂,因而应用中往往采用磁极分块移位法,由通过计算得到磁极极弧系数,然后再把它优化,最后把几段分块磁钢沿周向错开一定角度安放来近似等效成一个连续的磁极[4],通常有两种移位方法:连续移位和交差移位,前者消除的是磁钢分块数目整数倍以外的所有齿槽转矩谐波成分,后者只能消除齿槽转矩的奇数次谐波,对偶数次谐波没有影响。

分数槽集中绕组永磁同步电机齿槽转矩研究

r®计分祈and a m lsi分数槽集中绕组永磁同步电机齿槽转矩研究紙择去机I2〇l8年第46卷第7期钟成堡1,2,吴帮超1,彭玉礼1,陈飞龙1(1.珠海格力电器股份有限公司，珠海519000;2.珠海格力电器股份有限公司空调设备及系统运行节能国家重点实验室，珠海519000)摘要:从齿槽转矩解析式出发，推导了各次谐波分布及齿槽转矩周期；并利用有限元软件分析了永磁同步电机的定子椭圆、槽口不等分布及转子静态偏心对齿槽转矩的影响，仿真结果显示定子椭圆是影响电机齿槽转矩的主要因素，且电机的齿槽转矩随定子椭圆量近似线性递增。

对样机进行了齿槽转矩测试实验，仿真值与实测值相差2. 09%，验证了采用定子椭圆模型分析齿槽转矩的可行性及正确性。

关键词:永磁同步电机;齿槽转矩;定子椭圆;有限元分析中图分类号：TM341;TM351 文献标志码:A文章编号:1004-7018 (2018) 07-0022-03Cogging Torque Research of Fractional Slot Concentrated WindingPermanent Magnet Synchronous MachinesZHONG Cheng-bao'，2，WU Bang-chao'，PENG Yu-li'，CHEN Fei-long1(1. GREE Electric Appliances Inc.of Zhuhai，Zhuhai 519000，China；2.State Key Laboratory of Air-conditioning Equipment and System Energy Conservation，GREE Electric Appliances Inc.of Zhuhai，Zhuhai519000，China) Abstract:Starting from the cogging torque analytical formula，the distribution of various harmonics and the cogging torque cycle was deduced. The influence of the stator ellipse，notched distribution of the permanent magnet synchronous motor and static eccentricity of the rotor on the cogging torque was analyzed. The simulation results show that the stator ellipse is the main factor affecting the cogging torque of the motor，and the cogging torque of the motor increases approximately linearly with the stator ellipticity. The experiments on the cogging torque of the prototype motor was tested，and the difference between the simulated value and the measured value was only 2. 09% ，which verified the feasibility and correctness of the cogging torque analysis using the stator ellipse model.Key words： permanent magnet synchronous motor ( PMSM) ； cogging torque ； elliptical stator ； finite element analysis0引言近年来，分数槽集中绕组结构在永磁同步电机中应用的越来越广泛。

齿槽转矩形成的原因、对电机性能的影响和不同削弱方法的对比分析

齿槽转矩形成的原因、对电机性能的影响和不同削弱方法的对比分析一、齿槽转矩形成的原因及影响齿槽转矩Cogging torque，是永磁电机的固有现象，它是在电枢绕组不通电的状态下，由永磁体产生的磁场同电枢铁心的齿槽作用在圆周方向产生的转矩。

它的产生来自于永磁体与电枢齿之间的切向力，使永磁电动机的转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势，试图将转子定位在某些位置，由此趋势产生的一种振荡转矩[1]。

无刷直流电动机电枢铁心为了安放定子绕组必定存在齿和槽,由于齿槽的存在,引起气隙的不均匀,一个齿距内的磁通相对集中于齿部,使得气隙磁导不是常数。

当转子旋转时,气隙磁场的贮能就发生变化,产生齿槽转矩,这个转矩是不变的,它与转子位置有关,因而随着转子位置发生变化,就引起转矩脉动[2]。

它与转子的结构尺寸、定子齿槽的结构、气隙的大小、磁极的形状和磁场分布等有关，而与绕组如何放置在槽中和各相绕组中馈入多少电流等因素无关。

齿槽转矩会使电机转矩波动，产生振动和噪声，出现转速波动，使电机不能平稳运行，影响电机的性能。

同时使电机产生不希望的振动和噪声。

在变速驱动中，当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。

齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。

二、不同削弱方法及对比分析(1)斜槽或斜极：定子斜槽或转子斜极是抑制齿槽转矩脉动最有效且应用广泛的方法之一,该方法主要用于定子槽数较多且轴向较长的电机[3]。

实践证明，斜槽使电机电磁转矩各次谐波的幅值均有所减小。

而斜槽或斜极引起的绕组反电动势的币弦化将会增大电磁转矩纹波。

斜极由于加工复杂、材料成本高而在工程上很少采用。

(2)磁极分块移位:由于转子斜极会使成本大大增加,并且加工工艺也会变得复杂,因而应用中往往采用磁极分块移位法,由通过计算得到磁极极弧系数,然后再把它优化,最后把几段分块磁钢沿周向错开一定角度安放来近似等效成一个连续的磁极[4],通常有两种移位方法:连续移位和交差移位,前者消除的是磁钢分块数目整数倍以外的所有齿槽转矩谐波成分,后者只能消除齿槽转矩的奇数次谐波,对偶数次谐波没有影响。

基于JMAG的永磁电机齿槽转矩研究及削弱措施

齿槽转矩的方法[J].电气技术,2009(8):51-53. [6] 陈霞,邹继斌,胡建辉.采用齿冠开槽法有效抑制永磁电
机齿槽力矩[J].微特电机,2006,34(11):9-10.
50
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
从图3中可以得出电机齿槽转矩随着定子开口槽尺额定功率kw40额定电压dcv336定子槽数q36极对数p4峰值转速rpm11000峰值转矩nm300表1电机参数表表2不同极弧系数表3不同槽口宽度图2不同极弧系数时齿槽转矩图1电机模型名称方案1方案2方案3永磁体宽度mm1617175极弧系数071074076名称方案1方案2方案3槽口宽度mm222528万方数据科技创新导报2018no23scienceandtechnologyinnovationherald工程技术科技创新导报scienceandtechnologyinnovationherald50寸增大而逐渐增大当定子槽开口为22mm时齿槽转矩均方根值为10nm明显小于开口为25mm和28mm时的116nm135nm
工程技术
图3 不同开口槽尺寸时齿槽转矩
图4 斜槽、斜极对齿槽转矩影响
寸增大而逐渐增大，当定子槽开口为 2 . 2 m m 时，齿槽转矩均方根值为1. 0 N m ,明显小于开口为 2 . 5 m m 和 2 . 8 m m 时的 1.16Nm、1.35Nm。可见减小定子槽开口大小或者采用磁性槽楔可明显消弱电机齿槽转矩。设计时可结合制作工艺，适当减小定子槽口大小。 3.3 转子斜极和定子斜槽
Abstract: Permanent magnet synchronous motor (PMSM) is gaining more and more popular use due to its high volume density and high power density, especially in automotive and aerospace. In areas with higher reliability and high power density requirements, the advantages are even more pronounced. However, the cogging torque specif ic to permanent magnet motors places higher demands on the design and optimization of high performance permanent magnet motors. Based on the JMAG electromagnetic design software, based on the analysis of the cogging torque forming principle, the cogging torque of an 8-pole 40KW permanent magnet motor is compared and analyzed, and the different stator slot opening width and pole arc coefficient are obtained. The effect of the slot torque and the 2D f inite element method are used to verify that the rotor ramp can effectively attenuate the motor cogging torque. Key Words: Permanent magnet synchronous motor; Cogging torque; Weakening

内置式V型永磁同步电机齿槽转矩优化

内置式V型永磁同步电机齿槽转矩优化随着现代工业技术的不断发展，电动汽车已经成为了未来交通工具的主流趋势。

电动汽车所采用的驱动电机种类繁多，其中一种受到广泛关注的电机类型便是内置式V型永磁同步电机。

这种电机以其高效率、高功率密度、高可靠性等特点，被广泛应用于电动汽车等领域。

而电机的转矩性能直接关系到电动汽车的动力性能和能效水平，因此对内置式V 型永磁同步电机齿槽转矩的优化研究尤为重要。

内置式V型永磁同步电机的设计结构相对复杂，在电机转子的齿槽设计中，齿槽参数的优化对电机的性能具有重要的影响。

本文将对内置式V型永磁同步电机齿槽转矩优化进行深入探讨，为电机研发及应用提供一定的参考和指导。

1. 提升电机效率内置式V型永磁同步电机作为电动汽车的动力来源，其效率直接关系到汽车的续航里程和能源消耗。

齿槽转矩的优化可以提升电机的效率，降低能源消耗，从而提高电动汽车的续航里程。

2. 提高电机功率密度在电动汽车中，电机功率密度的提升可以减小电机的体积和重量，从而降低整车的成本并提升车辆的操控性。

通过优化齿槽转矩，可以提高电机的功率密度，使电机在相同体积下具有更高的输出功率。

3. 改善电机的动力性能内置式V型永磁同步电机齿槽转矩的优化可以改善电机的动力性能，提高电机的响应速度和扭矩输出特性，从而提升电动汽车的加速性能和行驶稳定性。

1. 齿槽形状的优化在齿槽设计过程中，通过对齿槽形状的优化可以改善电机的磁场分布，从而提升电机的转矩性能。

通常情况下，采用减小齿槽尖角和增大齿槽面积的方式可以提高电机的转矩密度和输出扭矩。

在齿槽设计中，包括齿槽高度、齿槽宽度、齿顶圆半径等参数的优化对电机的转矩性能有着重要的影响。

通过有限元分析等方法，可以对这些参数进行优化，从而实现电机转矩的有效提升。

3. 材料和工艺的优化除了齿槽形状和参数的优化外，材料和工艺的选择也对电机的转矩性能有着重要的影响。

选择高性能的材料和先进的工艺可以提高电机的磁场密度和热稳定性，从而提升电机的转矩特性。

永磁同步电机齿槽转矩的分析

（即两个相邻齿的距离）大小就可以改变Ｇ的值
［
。
这样会引起气隙磁导的变化，从而使齿槽转
理论与设计
永磁同步电机齿槽转矩的分析
朱兴旺方超李勇吴帮超刘丰广东工业大学（５１０００６）
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＣｏｇｇｉｎｇＴｏｒｑｕｅｏｆＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＭＳＭｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅｓｌｏｔ—ｐｏｌｅｍａｔｃｈｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｗｉｔｈｕｎｅｑｕａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓ
能不过多地增加工艺的难度和制造成本。
ｌ齿槽转矩的削弱
齿槽转矩是由永磁电机的特殊结构引起的，是电机固有的，无法完全消除，只能最大程度地削弱。齿槽转矩表现为电机的永磁体和相对的齿槽结构间相互作用的切向力。这种力会引起永磁体和齿槽保持对齐的趋势，即使电机不通电这个力也不会消失。这是因为在电机的转子转动时，电枢齿周围的磁场基本不变，而永磁体两侧相对的电枢齿所在的一小段区域内，磁导发生了较大的变化，从而引起了能量的变化，进而就产生了齿槽转矩。当电枢绕组不通电时，电机的磁场能量为：
ＺＨＵＸｉｎｇｗａｎｇＦＡＮＧＣｈａｏＬＩＹｏｎｇ
ＢａｎｇｃｈａｏＬＩＵＦｅｎｇ
ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
摘要：对常用的永磁同步电机（ＰＭＳＭ）的槽极配合进行分析，选择最佳的槽极配合，并用有限元分析软件Ｍａｘｗｅ１１进行仿真，提出了利用不等厚永磁体来有效削弱ＰＭＳＭ的齿槽转矩从而提高电机性能的方法。

内置式永磁电机齿槽转矩的分析研究

图 2表示了利用有限元方法计算的一个典型的
齿槽转矩周期曲线图, 与上述规律互相对应, 得以论
证。有关有限元方法计算齿槽转矩的问题将在下文
内置
详细阐述。
式
永
磁
电
机
齿
槽
转
矩
的分
图 2 齿槽转矩的一个周期曲线图
析 1. 2 能量法
研究
齿槽转矩是永磁电机绕组不通电时永磁体和铁
心之间相互作用产生的转矩, 是由永磁体和与电枢
每槽导体数极弧系数
额定功率 / kW
参数值 77 35 12
0. 75 14. 39
2. 2 齿槽转矩分析根据文献 [ 7] 存在一个最佳永磁体跨距 m, 使
得齿槽转矩的基波最小, 即:
m=
k m
s
( 3)
式中: k 为整数;
s
=
2 Q
;
m
=
N Q
,
通常
0. 14 0. 17。
取值范围为
2009 年第 11期
K ey word s: interior pe rmanent m agnet m ach ine; finite e lem en t ana lys is; cogg ing torque; segmented
0引言
与传统电励磁电机相比, 永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、效率高、电机形状和尺寸灵活多样 [ 1 ] 等优点, 近年来在速度控制系统中得到了广泛的应用。对内置式永磁电机而言, 因其高转矩、大功率密度的特性而成为高效装置的一种理想选择。内置式永磁电机的永磁体嵌入转子铁心内部, 在高速时能够避免离心力引起的永磁体分离; 另一方面由转子永磁体和定子齿槽相互作用而产生齿槽转矩, 引起噪声和振动。若能有效地减小其齿槽转矩, 永磁电机的应用将更为广泛, 如高精度控制系统、机器人、潜艇推进系统等。

永磁同步电机齿槽转矩分析及削弱措施

永磁同步电机齿槽转矩分析及削弱措施永磁同步電机由于槽定子铁芯和永磁体之间相互作用会出现齿槽转矩，会产生非常大的噪音和振动，而且会对系统的控制精度造成影响，需要对永磁同步电机齿槽转矩进行分析。

文章首先对永磁同步电机齿槽转矩的原因进行了分析，然后对辅助齿高度和辅助齿宽度对齿槽转矩造成的影响进行了分析，并进行了验证。

标签：永磁同步；齿槽转矩；削弱措施永磁电机的齿槽矩是转子永久磁体和铁芯齿槽相互作用下产生的磁阻转矩。

主要是因为定子齿槽和永磁转子磁极处于不同位置时，主磁路磁导会产生变化，即便是在电动绕组不通电的情况下，受齿槽转矩的影响，电机转子依然有停在圆周若干位置的趋势。

当电动机发生旋转时，齿槽转矩会表现为附加的脉动转矩虽然不会减少或者增加电动机的平均转矩，但是会引起噪音、电机振动、速度波动等，对电机定位的伺服性能和精度造成了比较大的影响，特别是在低速时产生的影响更大，为了提高电机运行的稳定性，需要解决齿槽转矩问题。

1 齿槽转矩出现的原理齿槽转矩主要是因为自身的物力结构产生的，永磁电机在实际运行过程中，齿槽矩会导致电机输出转矩产生脉动，并引起噪音和振动。

在实际运行过程中，当永磁磁极中心线和定子槽的中心线相互重叠，那么磁通在定子齿两侧产生的引力会互相抵消，这时齿槽转矩值为0。

而当永磁体逆时针旋转时，切向分力无法完全抵消掉，会产生一个齿槽转矩值。

定子齿和永磁磁极之间四种相对位置如图2所示。

在处于图1（a）的位置时，永磁体会和定子齿中心对齐，在转子齿侧面会产生相同的磁感应强度，并且受到的引起切向分量也一致，方向相反，会相互抵消掉。

将转子逆时针转动时如（b）所示，此时转子齿中心线会超前于磁极中心线，转子齿右半部分的磁场强度会高于转子齿左半部分的磁場强度，受到的引力切向量也不为零，受力方向和转子转动方向相反，表现为负值。

当定子磁极中心线和转子齿中心线之间的夹角变大时，会使和该齿临近齿的左半部分的磁感应强度变大，如（c）所示。

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 co5.齿槽转矩基波频率为： f c=N co n s=N co fpn s=fp(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=1sin(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 cdθ，式中，磁共能：W c=∫Bθ22μ0d(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=LL gμ0∫rB nS gB t ds，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。

利用麦克斯韦张量法分析永磁电动机齿槽转矩

共振的现象。由于影响齿槽转矩的因素很多，如齿槽的数量、齿槽形状以及磁钢的极弧系数等，因此很难分析齿槽
转矩。利用麦克斯韦张量法来分析齿槽转矩，简单明了，而可以定性地认识齿槽转矩，从为电机设计提供理论参考。关键词：齿槽转矩；麦克斯韦张量；共振
换的电磁装置。在电机内建立进行机电能量所必需
利用它来形象地描述磁场的机械力。由于影响齿槽转矩的因素非常多，齿槽的形如
状、隙的大小、极的形状和分布等因素有关，气磁所以利用解析函数的方法就显得非常复杂和困难，因此这里运用麦克斯韦张量法来定性地解释齿槽转矩。同时利用麦克斯韦法与虚位移法的等价性，运用虚位移法来计算齿槽转矩的整体数值。
中图分类号：Ｍ３１Ｔ５文献标识码：Ａ文章编号：０４７１（００１ — ０７０１０ — ０８２１）２０２－４
ＣｏｇｉｇＴｏｑｇｎｒｕｅＡｎａｙｓｓｆｒａｎｔＭａｎｅｉｏｏｒｉａｌｉｏｒＰｅｍｎｅｇｔｃＭｔｓＵｓｎｇＭｘｗｅｌＴｅｏｌｎｓｒＺＨＡＮＧ－ａＳＨＩＫａＥｒｐｎ，
触持电棚２０第２０年１期１
…
…
一
利用麦克斯韦张量法分析永磁电动机齿槽转矩
张二攀，卡石
（南京师范大学，江苏南京２０１）１而产生的，它会引起转矩脉动，甚至可能发生与电机

永磁无刷直流电机齿槽力矩分析

永磁无刷直流电机齿槽力矩分析崔思鹏王建辉刘凯（上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海 200240）摘要：随着电力电子技术、永磁材料和微机控制技术的发展，永磁无刷直流电机得到了迅速发展，越来越多的应用于工业控制领域例如：电动汽车、数控机床、机器人制造等。

然而，齿槽力矩的存在引起的震荡和噪声等问题使得永磁无刷电机很难应用于低速直驱控制系统中[1]。

本文的目的是通过有限元法研究电机设计过程中，影响齿槽力矩的主要设计参数，从而得到优化永磁无刷电机齿槽力矩的方案。

关键词：齿槽力矩；永磁无刷直流电机；有限元。

Analysis for Cogging Torque in Permanent-Magnet MachinesCUI Si-peng,WANG Jian-hui,LIU Kai（School of Electronic, Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiao tongUniversity,Shanghai200240,China ）Abstract: With the development of power electronics,permanent magnet materials and control method,PM brushless motor have received more and more attention.PM brushless motor have been widely used in high performance applications such as Electric vehicle, numerical control machine tools and robots.However,the noise and vibration caused by cogging torque seriously affects the motor performance,especially in low speed and direct drive applications.The purpose of this paper is to analytically investigate the influence of major machine design parameters on the cogging torque and to obtain their optimal values for minimum cogging torque.Finally,FEA is employed to verify the obtained optimal design parameters.Keywords:Cogging torque,PM motor,FEA1 齿槽力矩的数学表达式齿槽力矩是由定子齿和永磁体转子之间相互作用力产生的。

永磁电机齿槽转矩的研究分析

永磁电机齿槽转矩的研究分析永磁电机是一种应用广泛的电机类型，具有结构简单、效率高等优点，因此在各个领域得到了广泛的应用。

而齿槽转矩是永磁电机中的一个重要参数，对于电机的性能影响较大。

因此，研究和分析永磁电机齿槽转矩具有重要的理论和实践意义。

首先，齿槽转矩的定义是电机在运行中由于磁场的变化引起的力矩。

齿槽转矩的产生原因主要包括磁场的不对称性、磁场的泄漏和磁化饱和等因素。

对于永磁电机来说，由于永磁体的存在，磁场分布比较均匀，因此齿槽转矩相对较小。

但是，由于永磁体的存在，永磁电机的特性也有一定的不稳定性。

其次，齿槽转矩研究的方法主要包括实验研究和仿真模拟两种方法。

实验研究主要是通过在永磁电机上安装力/力矩传感器，测量电机在不同工况下的输出转矩，并进行分析和比较。

仿真模拟则是通过建立电机的数学模型，进行电磁场分析和转矩计算。

目前，仿真模拟方法越来越受到研究者的关注，因为它可以更加方便地对电机的结构和工况进行模拟和分析。

齿槽转矩的研究分析可以从以下几个方面展开：1.结构优化：通过优化永磁电机的结构参数，如磁圈的形状、尺寸和分布等，可以减小电机中的齿槽转矩。

例如，采用斜磁槽和插入矩形磁块等方法可以改善磁场分布，减小齿槽转矩的影响。

2.磁场分析：建立电机的电磁场分析模型，通过有限元分析等方法计算电机的磁场分布情况，并进一步分析齿槽转矩的产生原因和影响因素。

通过研究磁场的不均匀性和泄漏磁场的分布情况，可以更好地理解齿槽转矩的产生机制。

3.控制策略：齿槽转矩可以通过电机的控制策略进行抑制。

例如，通过改变电机的电流波形、调节电机的电流大小等方法可以减小齿槽转矩的影响。

因此，研究电机的控制策略对于抑制齿槽转矩具有重要意义。

4.结构材料：电机的结构材料也会对齿槽转矩产生影响。

例如，改变电机的铁芯材料、磁性材料的选择等可以改变电机的磁滞特性和磁场分布，从而减小齿槽转矩的影响。

总之，永磁电机齿槽转矩的研究分析对于电机的性能提升具有重要意义。

内置式V型永磁同步电机齿槽转矩优化

内置式V型永磁同步电机齿槽转矩优化
随着电动车市场的快速发展，电机技术的不断创新和突破已成为行业的重要趋势。

内
置式V型永磁同步电机作为电动车的重要部件，其性能和效率对整车的性能和续航能力有
着直接影响。

齿槽转矩作为永磁同步电机的重要参数，直接关系到电机的输出性能和效率。

对内置式V型永磁同步电机齿槽转矩的优化研究显得尤为重要。

内置式V型永磁同步电机采用了V型结构的转子和定子，能够提高电机的输出性能和
效率。

而齿槽转矩优化则是通过优化电机的磁场分布和磁路设计，进而提高电机的转矩密
度和输出性能。

本文将从磁场分布和磁路设计两个方面，对内置式V型永磁同步电机齿槽
转矩的优化进行详细阐述。

一、磁场分布
1. 磁场分布优化方法
为了实现内置式V型永磁同步电机齿槽转矩的优化，需要运用一系列的优化方法来改
善电机的磁场分布。

其中包括有限元分析、优化设计和磁路设计等方法。

通过有限元分析
可以对电机的磁场进行模拟和计算，进而找到磁场分布不均匀的地方。

然后，通过优化设
计方法可以对电机的结构和材料进行优化，进一步改善电机的磁场分布。

通过磁路设计可
以优化电机的磁路结构，提高电机的磁场均匀性和利用率。

二、磁路设计
1. 磁路设计原理
内置式V型永磁同步电机的磁路设计一般包括磁路结构优化、磁路材料选择和磁路参
数设计等内容。

通过合理设计电机的磁路结构，可以提高电机的磁场均匀性和利用率。

选
择合适的磁路材料和优化磁路参数，也能够提高电机的磁场强度和稳定性。

永磁电机齿槽转矩的研究分析

永磁电机齿槽转矩的研究分析作者：邓秋玲,黄守道,刘婷,谢芳来源：《湖南大学学报·自然科学版》2011年第03期摘要：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：AStudy of Cogging Torque in Permanentmagnet MachinesDENG Qiuling1,2，HUANG Shoudao1, LIU Ting1, XIE Fang1(1.College of Electrical and Information Engineering, Hunan Univ, Changsha, Hunan 410082, China;2.College of Electric and Information Engineering, Hunan Institute of Engineering, Xiangtan, Hunan 411101,China)Abstract:The mechanism of the cogging torque generated in permanent magnet machines and some measures to reduce cogging torque were studied. Taking a rare earth type, permanent magnet synchronous motor with four poles, fortyeight slots, surfacemounted as an example, this paper analyzed the influence of pole arc coefficient, magnet pole displacement and adding supplementary slot on cogging torque in a twodimensional finite element analysis method. The computed cogging torque values were compared with the experiment values of the sample machine, both of which agree with each other well. The research results have indicated that, with the appropriate choice of these methods, the cogging torque can be reduced effectively.Key words:permanentmagnet machine;cogging torque;magnetic field analysis;finiteelement analysis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[2-6]，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，不同结构和不同参数的永磁电机采用同一种方法也有不同的效果.因此，应该针对具体的电机结构参数采用合适的方法以有效地降低齿槽转矩.本文以4极、48槽表面式稀土永磁同步电动机为例来分析极弧系数、磁极偏移和开辅助槽对永磁电机齿槽转矩的影响.1 齿槽转矩的计算齿槽转矩是永磁电机绕组不通电时永磁体和电枢齿槽之间相互作用产生的转矩，无槽电机不存在齿槽转矩的问题.齿槽转矩定义为电机不通电时磁场能量W相对转子位置角α的导数[1]，即:T cog=－W α（1）式中α为定子齿中心线和磁极中心线之间的夹角，即定转子之间的相对位置角.假设电枢铁心的磁导率为无穷大，电机内的存储能量可以近似表示为W≈W gap+W pm= 1 2μ ∫VB2d V（2）气隙磁密沿永磁电机电枢表面的分布可近似表示为：B θ,α =B rθh m h m+g θ,α （3）把式（3）代入式（2）可得：W= 1 2μ0 ∫VB2rθh m h m+g θ,α2d V （4）式中B r为永磁体剩磁磁密；h m为永磁体磁化方向长度；g为气隙长度将B2rθ和h m h m+g θ,α2分别进行傅立叶展开，就可以得到电机内的磁场能量，进而得到齿槽转矩的表达式.B2rθ的傅立叶展开式为：B2rθ =B r0+∑n=1 B r n cos2npθ （5）式中B r0=αp B2r（6）B rn= 2p π∫ παp 2p －παp 2p B2rθ cos2pnθ dθ=2 nπ B2r sin nαpπ（7）h m h m+g θ,α2的傅立叶展开式为：h m h m+g θ,α2=G0+∑n=1 G n cos nzθ（8）式中G0=h m h m+δ2（9）G n= 2z π∫ π z － a 2 0h m h m+δ2cos nzθdθ=2 nπh m h m+δ2sin nzθs0 2（10）将式（5）和（8）代入式（4），再由式（1）可得到：T cog(α)= πzL Fe4μ0 (R22－R21)∑n=1 nG nB r nz 2p sin(nzα) （11）式中L Fe,R2,R1,z,p和n分别为电枢铁心的轴向长度、电枢内半径、转子轭外半径、槽数、极对数和能够使nz/2p为整数的整数.可以看出，B2rθ和h mh m+g θ,α2都对齿槽转矩有影响，但并不是所有的傅立叶分解系数都对齿槽转矩有影响.对B2rθ而言，只有nz/2p次傅立叶分解系数对齿槽转矩产生作用，对h mh m+g θ,α2而言，只有n次傅立叶分解系数对齿槽转矩产生作用.所以若能减小B r(nz/2p)和G n就能有效地减小齿槽转矩.对一个永磁体形状尺寸相同、性能相同、均匀分布的永磁电机，在一个齿距内齿槽转矩的周期数N p的表达式为N p= 2p HCF z,2p.（12）式中HCF z,2p 表示槽数z与极对数2p的最大公约数，每个周期的机械角度为αT c=2π/ N p z .2 减小齿槽转矩的方法本文以一个4极、48槽的表面式永磁同步电动机为例，电机的相关参数见表1，采用各种方法进行分析和实验，如优化极弧系数、磁极偏移、开辅助槽等.电机的截面如图1所示，采用二维有限元方法对电机进行模拟仿真.所得气隙磁密波形如图2所示2.1 选择合理的极弧系数从式（11）可知r2(θ)只有nz/2p次傅立叶分解系数对齿槽转矩有影响，只要电机极对数和槽数确定，则对齿槽转矩有影响的r2(θ)的傅立叶分解次数也是确定的，由分析可知r2(θ)的傅立叶分解系数与极弧系数αp有关，某些次项系数B r k（k随αp变化而变化）非常接近于零[6].如果条件k=nz/(2p)满足,就可以大大削弱齿槽转矩.因此通过合理选取极弧系数，就可以使得这些值很小的B r k对齿槽转矩起作用、值大的B r k对齿槽转矩不起作用，从而削弱齿槽转矩.对于一个4极、48槽电机来说r2(θ)的傅立叶系数只有12k次系数对齿槽转矩有影响.图3所示为r2(θ)傅立叶分解式的12 k（k＝1,2,3,4）次谐波系数随极弧系数变化示意图，可以看出当极弧系数接近0.76或者0.80的时候B r12k接近于零，此时的齿槽转矩也应较小.因此对于一个4极、48槽电机，若极弧系数接近0.76或者0.80，齿槽转矩将大大减小，综合理论分析最佳极弧系数范围为0.756±0.002.2.2磁极偏移将其中一对永磁磁极逆时针方向移动一个合适的角度时，它与逆时针方向的永磁磁极间的气隙间隔减小，相应的漏磁增大，定转子间的耦合磁场减小，齿槽转矩因而减小[6]，如图5所示.对于一个4极电机，移动角度为β= 2π z × 1 2p = 360° 48 × 1 4 =1.875°（13）2.3 辅助槽开辅助槽主要是通过影响G n来影响齿槽转矩，最关键的是要确定辅助槽的个数.通过分析可知当采用N个辅助槽时，只有系数G m(N+1)≠0，且幅值变为原来的(N+1)倍，其他系数为0因此要减小齿槽转矩，就应消除G m(N+1)对齿槽转矩的影响[7-8].1)当N p≠1时，应满足N+1≠mN p.以6极、27槽电机为例，N p=2，所以应消除G2m对齿槽转矩的影响.若选择N=1或者N=3,则G2和G4不为零且被放大，所以不能选择N=1或者N=3；若N=2，则G3≠0，但是G3对齿槽转矩并没有作用.2)当N p=1时，则不论N为多少，G N+1总是影响齿槽转矩，所以不能用此方法来减小齿槽转矩，而应该考虑其他方法，如选择合理的极弧系数等.对于本文中所列举的4极、48槽电机，N p=1，所以用开辅助槽的方法来减小齿槽转矩效果并不明显.2.4 斜极或斜槽斜极或斜槽也可以降低齿槽转矩，斜极和斜槽的作用原理是相同的,两者适用场合不同,由于斜极工艺复杂,通常采用斜槽.但在工程实际中,即使定子槽精确斜一个齿距,也不能完全消除齿槽转矩,因为:1)在实际生产中,同一台电机中的永磁体材料存在分散性,电机制造工艺可能造成转子偏心;2) 斜极和斜槽并不能削弱永磁体端部和铁心端部之间的磁场产生的齿槽转矩.此外,当电机铁心较短或槽数较少时, 斜磁极和斜槽实现起来都较为困难,往往需要采取其他措施削弱齿槽转矩[1].3 试验结果及结论本文研究分析了永磁电机齿槽转矩产生的原理及理论表达式，并以一个4极、48槽永磁同步电机为例，利用二维有限元方法分析了极弧系数变化、磁极移动和开辅助槽对永磁电机齿槽转矩的影响，并已经做出了样机，试验样机的齿槽转矩测试波形如图6所示，齿槽转矩的测试和分析结果基本吻合.结果表明：根据电机具体的参数选择合适的方法可以有效地减小齿槽转矩.参考文献［1］王秀和. 永磁电机[M]. 北京：中国电力出版社，2007:80-81.WANG Xiuhe. Permanent magnet electric machine[M]. Beijing: China Power Press，2007:80-81.（In Chinese）［2］ KANG G H, HUR J. Analytical prediction and reduction of the cogging torque in interior permanent magnet motor[C]//Proceedings of 2005 IEEE International Conference on Electric Machines and Drives. New York: IEEE,2005: 1620-1624.［3］ ZHU Z Q, HOWE D. Influence of design parameters on cogging torque in permanent magnet machines[J]. IEEE Transaction on Energy Conversion, 2000,15(4): 407-412.［4］ BIANCHI N，BOLOGNANI S. Design techniques for reducing the cogging torque in surfacemounted PM motors[J].IEEE Transaction Industry Applications, 2002,38(5):1259-1265.［5］邓秋玲，黄守道，刘婷.永磁同步风力发电机设计参数对齿槽转矩的影响[J].微电机,2010(7)：9-12.DENG Qiuling, HUANG Shoudao, LIU Ting. Influence of design parameters on cogging torque in permanent magnet synchronous wind power generator [J].Micromotors,2010（7）：9-12. （In Chinese）［6］ STUDER C, KEYHANI A, SEBASTIAN T, et al. Study of cogging torque in permanent magnet machines[C]//Conference Record of the 1997 IEEE on Thirtysecond IAS Annual Meeting. New York: IEEE,1997:42-49.［7］ YANG Yubo, WANG Xiuhe, ZHANG Rong. The optimization of pole arc coefficient to reduce cogging torque in surfacemounted permanent magnet motors[J].IEEE Transactions on Magnetic,2006，42(4):1135-1138.［8］ YANG Yubo, WANG Xiuhe, LENG Xuemei,et al. Reducing cogging torque in surfacemounted permanent magnet motors by teeth notching[C]//Proceedings of 2nd IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. New York: IEEE, 2007: 265-268.注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

永磁电机齿槽转矩及其计算方法探究

永磁电机齿槽转矩及其计算方法探究永磁电机在现代工业中得到了广泛的应用。

其具有结构简单、高效率、起动性好等优点，成为了替代传统电机的一种重要选择。

其中，永磁电机齿槽转矩作为永磁电机的一种重要转矩，对于电机的正常运行以及电机的设计具有重要的意义。

本文将围绕永磁电机齿槽转矩及其计算方法进行探究。

一、永磁电机齿槽转矩的定义永磁电机齿槽转矩是指永磁电机在正常工作情况下，由于转子上的齿槽与定子上的绕组磁场相互作用而产生的转矩。

这种转矩通常被称为齿槽力矩或绕组振动力矩。

由于永磁电机中永磁体的磁场是不变的，因此齿槽转矩与机械负载相关，是一种非线性转矩。

二、永磁电机齿槽转矩的计算方法永磁电机齿槽转矩的计算方法通常使用磁场有限元分析方法来计算。

在进行磁场有限元分析之前，需要确定电机的几何尺寸、电气参数和材料参数等数据。

一般情况下，电机的几何尺寸和电气参数可以从电机的设计或测试数据中得到，而材料参数可以从材料文献中查询得到。

在进行磁场有限元分析计算时，需要定义电机的磁学模型，包括永磁体、绕组、铁芯等。

对于永磁体，通常采用固定磁场法，即将永磁体的磁场作为固定磁场加入到有限元计算中。

对于绕组，通常采用从定子的电气模型中导出的电流密度来进行计算。

对于铁芯，通常采用线性磁化模型来模拟铁芯的磁性。

在定义好电机的磁学模型之后，可以使用有限元软件进行磁场计算。

在磁场计算过程中，需要考虑绕组的振动和磁通的冲击，以得到更加准确的齿槽转矩。

通过磁场有限元分析计算，可以得到永磁电机的磁场分布、齿槽转矩和力矩波动等数据。

这些数据可以用于电机的设计和优化，使电机能够满足实际工作条件的需求。

三、永磁电机齿槽转矩的影响因素永磁电机齿槽转矩的大小和波动程度取决于多种因素。

其中，主要的影响因素包括永磁体的磁性、绕组的结构和参数、铁心的材料和形状等。

在永磁体的磁性方面，永磁体的磁场分布和磁场强度对于齿槽转矩的大小和波动都有重要的影响。

磁场强度越大，齿槽转矩就越大。

永磁直流电动机齿槽转矩优化研究

[收稿日期] 2019-09-10[作者简介]刘俊（1992—），男，硕士，从事电机设计工作。

永磁直流电动机齿槽转矩优化研究刘俊，司国雷，韦德斌，何毅，王静（四川航天烽火伺服控制技术有限公司，四川成都 611130 ）摘要：齿槽转矩会造成电机转矩波动、产生噪音和振动。

为了减小电动机的齿槽转矩，用有限元分析得到了不同铁芯长度、极弧系数以及槽口宽度对齿槽转矩的影响规律。

结果表明：极弧系数从0.60到0.70的变化过程中，齿槽转矩的峰值呈现先减小后增大；槽口宽度B 从0.8m m 增至1.2m m 时，齿槽转矩的峰值逐渐增加且在每个偏移角度的数值呈现增大趋势；转子长度从18mm 到22mm 的变化过程中，齿槽转矩的峰值呈上升趋势，且波峰和波谷出现的角度相同。

最后利用正交优化实验，开展电机结构参数的敏感性研究，并且得到齿槽转矩最小时的电机结构参数组合，优化后的齿槽转矩峰值减小88.7%。

关键词：电动机；齿槽转矩；有限元分析；正交优化中图分类号： TM32 文献标识码：A 文章编号：1674-2796（2019）05-0006-05The Reasreach of Optiming Cogging Torque of PermanentMagnet DC MotorLiu Jun, Si Guolei, Wei Debin, He Yi, Wang Jing( Sichuan Aerospace Fenghuo Servo Control Technology Corporation, Chengdu 611130, Sichuan )Abstract: Cogging torque will cause motor torque fluctuation and generate noise and vibration. In order to reduce the cogging torque of motor, analysis of finite element is used to get the influnce of cogging torque including different core lengths, pole arc coefficients and slot widths. The results show that the peak value of cogging torque decreases and then increases when the pole arc coefficient changes from 0.60 to 0.70, the peak value of cogging torque increases gradually and the value of each offset angle increases when slot width B increases from 0.8mm to 1.2mm, and the peak value of cogging torque is on the rise with the same angle for peak and valley when the rotor length changes from 18mm to 22mm. Lastly by carring out study on the sensitivity of motor structure parameters through orthogonal test, the combination of motor structure parameters at the lowest cogging torque is obtained, while the peak value of optimized cogging torque is reduced by 88.7%.Keywords: Motor; Coggingtorque; Finite element analysis; Orthogonal optimization0　引言永磁直流电动机的磁路部分主要由磁钢、气隙、磁轭以及转子组成，如图1所示。

基于Ansoft的内置式永磁电机齿槽转矩优化研究

基于Ansoft的内置式永磁电机齿槽转矩优化研究崔薇佳;黄文新;邱鑫【摘要】For the interior permanent magnet motor, a method of reducing the cogging torque was studied, the relationship of air gap flux density and the cogging torque was analyzed emphatically. The cogging torque was reduced by optimizing and designing some specific harmonic of air-gap flux density. The different optimization projects were compared by using finite element software Ansoft. The prototype experiments show that the described method can effectively reduce the cogging torque of the motor.%针对内置式永磁同步电机，研究了一种减小其齿槽转矩的方法，着重分析了气隙磁密与齿槽转矩的关系。

通过优化设计气隙磁密的特定次谐波来减小齿槽转矩，利用有限元软件Ansoft仿真分析比较不同的优化方案。

样机试验表明，所述方法能有效减小电机的齿槽转矩。

【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】5页(P27-31)【关键词】内置式永磁电机;齿槽转矩;气隙磁密;优化分析;谐波分析【作者】崔薇佳;黄文新;邱鑫【作者单位】南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室，江苏南京 210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室，江苏南京 210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室，江苏南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言永磁电机在高性能的运动控制中取得了越来越广泛的应用，然而永磁体与定子齿槽之间的齿槽转矩相互作用会产生振动和噪声，导致系统性能降低,如影响电机在速度控制系统中的低速性能和在位置控制系统中的高精度定位[1-4]。