极弧系数组合优化的永磁电机齿槽转矩削弱方法

永磁无刷直流电动机齿槽转矩的削弱

永磁无刷直流电动机齿槽转矩的削弱秦虹浙江工业职业技术学院（312000）Methods to Reduce the Cogging Torque of PM Brushless MotorsQin HongZhejiang Industry Polytechnic College摘要：抑制齿槽转矩一直是永磁电机的重点和难点。

文章综述了削弱永磁无刷直流电动机齿槽转矩的主要方法，包括改变磁极参数、电枢结构、电枢槽数和极数的合理组合等3大类和极弧系数选择等11种具体措施。

关键词：无刷直流电动机齿槽转矩削弱技术Abstract: Inhibition on the cogging torque permanent magnet motor has been the focus and the difficulties for a long t ime. In this paper, the main methods to weaken permanent magnet brushless DC motor cogging torque, i nclud in g 3 major cat e gor ies: chan ge of ma g net ic parameters, change of armature structure and reasonable combinat ions of slot number against pole number in the armature, as well as 11 kinds of selection of special measures on coefficient of pole arc were described.Keywords: Brushless DC motor Cogging slot torq- ue Inhibition technology永磁电机的齿槽转矩是定子铁心齿槽与转子永磁体互相作用而产生的磁阻转矩。

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。

基于极弧系数组合的永磁直线电机齿槽力削弱方法

第２８卷第１０期
２１年１０１０月
机
电
工
程
Ｖ０．８Ｎｏ０１２．１Ｏｃ．２ｔ０１１
ＪｕｎｌｏｃａｉａｏｒａｆＭｅｈｎｃｌ＆ＥｅｔｃｌＥｇｎｅｎｌｃｒａｎｉｅｒｇｉｉ
ＱＡｅ，Ａｈｎ－ｉＹｕ — ｅＵＮＬｉＦＮＣｅｇｚ，ＥＹｎｙｈｕ
（ｏｅｅｏｌｔｃｌｎｉｅｒｇＺｅｉｇＵｉｒｔ，ｎｚｏ０７，ｈｎ）ＣｌｇｆｅｒａＥｇｅｉ，ｈｊｎｎｅｓｙＨａｇｈｕ３０２ＣｉａｌＥｃｉｎｎａｖｉ１
Ｍｅｈｄｆｒｒｄｃｎｏｇｎｏｃｙｏｔｉａｉｎｏｈｔｏｏｅｕｉｇｃｇｉｇｆｒｅｂｐｉｚｔｏｆｔｅｍ
ｐｌｒｎｐｒａｅｔｍａｎｔｌｅｒｍｏｏｓｏｅａｃｉｅｍｎｎｇｅｉａｔｒｎ
ｄｆｒｎｏｉａｉｎｆｏｅａｃｆｒｒｄｃｎｏｇｎｏｑｅｗｓｐｏｏｅｏａｏｄｅｃｓｉｅｌｎｈｃａｇｆｈｅｏｄｒｏ．Ｓｍｕａｉｎｉｅｅｔｃｍｂｎｔｓｏｌ— ｒｏｅｕｉｇｃｇｉｇｔｒｕａｒｐｓｄｔｖｉｘｅｓｖｅｇｈｎｅｏｅｓｃｎａｒｄｉｌｔｆｏｐｔｔｙｏ
ａｄｅｐｒｍｅｔｒｓｌｈｗｔａｈｔｏａｅｅｆｃｉｅｔｅｕｅｃｇｉｇｆｒｅａｄｉｒｖｈｔｎｐｒｏａｃｆｔｅｐｒａｅｔｎｘｅｉｎｅｕｔｓｏｈｔｅｍｅｈｄｃｎｂｆｔｏｒｄｃｏｇｎｏｃｎｍｐｏｅｔｅｍｏｉｅｆｒｎｅｏｅｓｔｅｖｏｍｈｍｎｎｍａｎｔｓｎｈｏｏｓｌｅｒｍｏｏｓｇｅｙｃｒｎｕｉａｔｒ．ｎＫｅｒｓｐｒａｅｔｍａｎｔｌｅｔｒｏｇｎｏｃｙｗｏｄ：ｅｍｎｎｇｅｉａｍｏｏ；ｃｇｉｇｆｒｅ；ｐｌ — ｒ；ｆｉｌｍｅｔｍｅｈｄｔｔｇｅｉｅｄｎｒｏｅａｃｉｔｅｅｎｔｏ；ｓａｉｍａｔｆｌｎｅｃｎｃｉ

一种削弱永磁同步电动机齿槽转矩的方法

ｔｒＰｓｎｈｏｏｓｍｏｏｉｈｔｉｔｏｓｏ．Ｂａｅｎｔｅａａｙｉａｘｒｓｉｎ，ｔｅＦｕｅｘｒｓｉｎｏＭｙｃｒｎｕｔｒｗｔｈｓｍｅｈｄＷａｇｔｓｄｏｈｎｌｔｃｅｐｅｓｏｌｈｏｒｒｅｐｅｓｏｉｏｅｓｕｒｆｒｓｄａｕｅｓｔｆＰＭｓｏ．ＴｅｈｔｏｏｃｃｌｔｈｄｈｏｌｒｓｆｔｑａｅｏｅｉｕｆｘｄｎｉｏｈｌｌｙＷａｇｔｈｎｔｅｍｅｈｄｔａｕａｅｔｅｗｔｆｐｅａｅｗａｌｉｏａｖｓｄ．Ａｔｌｓ，ｔｅｆｉｌｍｅｔｍｅｈｄＷａｓｄｔａｃｌｔｈｏｇｎｏｑｅｏｎｒｔｔｐｄｉｅａｔｈｎｔｅｅｎｔｏｓｕｅｏｃｕａｅｔｅｃｇｉｇｔｒｕｆｏｅｐｏｏｙｅ，ａｄｔｅｉｅｌｎｈ
Ｍｅｈｏｆｒｄｉｇｃｇｉｇｔｒｕｆｓｌｄｒｔｒｐｒａｅｔｔｄｏｅｕｃｎｏｇｎｏｑｅｏｏｉ－ｏｏｅｍｎｎ
ｍａｎｔｓｎｈｏｏｓｍｏｏｓｇｅｙｃｒｎｕｔｒ
杨玉波，王秀和，丁婷婷
（山东大学电气工程学院，山东济南，５０１２０６）
摘
要：为了研究实心转子永磁同步电动机的削弱措施，结合永磁电机永磁体极弧系数和永磁体
不对称放置的方法，出了一种仅改变实心转子非磁性槽楔的齿槽转矩削弱方法。通过非磁性槽提楔的变化改变一个磁极的极弧宽度，其余磁极宽度不变，时保持各个非磁性槽楔的宽度相同，同通

多参数优化方法减小永磁电机齿槽转矩

多参数优化方法减小永磁电机齿槽转矩
王慧;王艾萌;王春梅
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2014(042)008
【摘要】将转子分段斜极和优化极弧系数两种方法相结合,研究其对永磁电机齿槽转矩的影响.采用有限元分析方法,对一台电机在不同分段数时的齿槽转矩进行了计算.结果表明分段斜极能使齿槽转矩的某些谐波分量大幅度地削弱,但对其它谐波分量削弱幅度有限;进而通过优化极弧系数,使剩余谐波分量显著减小,使得齿槽转矩最小化.试验结果与有限元仿真结果基本吻合,验证了该方法对减小齿槽转矩的有效性.【总页数】4页(P43-46)
【作者】王慧;王艾萌;王春梅
【作者单位】华北电力大学,保定071003;华北电力大学,保定071003;华北电力大学,保定071003
【正文语种】中文
【中图分类】TM351
【相关文献】
1.多维齿槽转矩优化方法在永磁电机中的应用研究 [J], 董淑惠;王慧;王艾萌
2.减小齿槽转矩的永磁电机结构优化设计 [J], 夏加宽;于冰;黄伟
3.永磁电机齿槽转矩分析研究 [J], 李宁;任丽君;吴文贤
4.基于定子齿齿肩削角的内置永磁电机齿槽转矩削弱方法 [J], 许明俊;张学义;王静;
颜世龙;尹红彬;周英超
5.微型永磁电机转子辅助槽参数对齿槽转矩影响研究 [J], 冯桑;费德意;胡雄辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

降低齿槽转矩的方法

降低齿槽转矩的方法
齿槽转矩的产生是由于在磁通反向式电机中，随着转子的旋转，转子凸极与定子上的永磁体之间的位置不断发生变化，导致永磁磁场和转子齿产生相互作用力。

这种作用力的切向分量形成了齿槽转矩。

齿槽转矩相对于转子位置呈周期性变化，并且可能对电机的转矩和转速稳定性产生影响，导致振动和噪声。

为了降低齿槽转矩，可以考虑以下几种方法：
1.改变永磁体参数：通过对永磁磁极极弧系数进行调整、优化永
磁体的斜极和形状、开斜槽、开辅助槽等方式，可以有效地削弱齿槽转矩。

2.改变电枢参数：不等槽口宽度、槽口宽度调整、开设辅助槽、
改变齿的形状、斜槽等方法也可以用来削弱齿槽转矩。

3.合理的极槽配合：通过科学的选择电枢极数和槽数，可以对齿
槽转矩周期进行调整，从而达到削弱齿槽转矩的目的。

4.优化齿轮设计：通过优化齿轮的模数、齿数、齿形等参数，减
小齿轮的转矩，提高机器效率。

同时，加强齿轮加工工艺的控制，确保齿轮的准确度和平整度，也可以减小齿面的噪声和振动。

这些方法的具体应用需要根据电机的具体类型和工作环境进行选择。

总的来说，降低齿槽转矩的方法主要是通过改变电机的设计和参数，以减少永磁磁场和转子齿之间的相互作用力，从而减小齿槽转矩的影响。

组合永磁体削弱永磁电机的齿槽转矩研究

组合永磁体削弱永磁电机的齿槽转矩研究
唐美玲
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2016(044)003
【摘要】分析了气隙磁密对齿槽转矩的影响;提出了一种将组合永磁体用于表贴式永磁同步电机的方法.本文针对组合永磁体对气隙磁密的影响作出了解析分析,进而研究了本文所提方法对齿槽转矩的影响,并探究了基于不同材料永磁体的极弧系数组合关系对齿槽转矩的影响,寻找最佳极弧系数的匹配关系,并采用有限元分析软件对解析计算结果进行验证.仿真结果与解析计算结果基本一致,所采用组合永磁体的方法可以有效减小电机的齿槽转矩.
【总页数】3页(P25-26,31)
【作者】唐美玲
【作者单位】西南交通大学,成都610031;杭州万向职业技术学院,杭州310023【正文语种】中文
【中图分类】TM351
【相关文献】
1.轴向永磁体组合削弱表贴式永磁同步电机齿槽转矩的方法 [J], 鲍晓华;吴长江;方金龙
2.不等宽永磁体削弱表面永磁电机齿槽转矩方法 [J], 王道涵;王秀和;张冉;丁婷婷
3.一种槽口与永磁体组合偏移的永磁同步电机齿槽转矩削弱方法 [J], 刘婷;杨国灵;邓秋玲;谢雅
4.轴向磁通混合永磁电机齿槽转矩削弱方法研究 [J], 王晓光;刘城;周晟;万子威;刘毅
5.极弧系数组合优化的永磁电机齿槽转矩削弱方法 [J], 杨玉波;王秀和;丁婷婷;张鑫;张冉;朱常青
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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摘要：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。

关键词：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场强度，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。

一种削弱永磁同步电动机齿槽转矩的方法

第12卷　第5期2008年9月电　机　与　控　制　学　报EL EC TR IC MACH I N ES AND CON TROLVol 112No 15Sep.2008一种削弱永磁同步电动机齿槽转矩的方法杨玉波,　王秀和,　丁婷婷(山东大学电气工程学院,山东济南,250061)摘　要:为了研究实心转子永磁同步电动机的削弱措施,结合永磁电机永磁体极弧系数和永磁体不对称放置的方法,提出了一种仅改变实心转子非磁性槽楔的齿槽转矩削弱方法。

通过非磁性槽楔的变化改变一个磁极的极弧宽度,其余磁极宽度不变,同时保持各个非磁性槽楔的宽度相同,通过合理的选择槽楔的形状和宽度,可以非常有效地削弱齿槽转矩。

通过解析法研究了采用该方法后实心转子永磁同步电动机齿槽转矩的表达式,得到了永磁体剩磁平方的傅立叶分解表达式。

据此得到了磁极的两种极弧宽度和磁极间距大小与齿槽转矩的关系式和磁极极弧宽度的确定方法。

该方法仅改变了槽楔的形状,对电机结构影响较小,且合适极弧宽度组合较多,有限元验证表明该方法可有效地削弱齿槽转矩。

关键词:同步电机;实心转子永磁同步电动机;齿槽转矩;有限元法;槽楔;磁极宽度中图分类号:T M351文献标识码:A文章编号:1007-449X (2008)05-0520-04M ethod of reduc i n g coggi n g torque of soli d 2rotor per manentmagnet synchronous motorsY ANG Yu 2bo,　WANG Xiu 2he,　D I N G Ting 2ting(School of Electrical Engineering,Shandong University,J inan 250061,China )Abstract:A ne w method is advised t o reduce the cogging t orque of s olid 2r ot or per manent magnet synchr onous mot or .Only changing the non magnetic sl otwedge,was the pole arc width of one pole changed in thismethod,and the interval bet w een t w o adjacent poles was the sa me .By suitably selecting the shape and width of non 2magntic sl ot wedge,the cogging t orque could reduced .The analytical ex p ressi on of cogging t orque of s olid 2r o 2t or P M synchr onousmot orwith thismethod was g ot .Based on the analytical ex pressi on,the Fourier ex p ressi on of the square of residual flux density of P M was g ot .Then the method t o calculate the width of pole arc was advised .At last,the finite ele ment method was used t o calculate the cogging t orque of one p r ot oty pe,and the results verify that the cogging t orque can be greatly reduced with this method .Key words:synchr onous mot ors;s olid 2r ot or per manent magnet synchr onous mot or;cogging t orque;finite ele ment method;sl ot wedge;pole 2arc width收稿日期:2008-05-04基金项目:国家自然科学基金(50677035)作者简介:杨玉波(1978-),男,博士,主要研究方向为永磁电机;王秀和(1967-),男,博士,教授,主要研究方向为永磁电机及其控制、电磁场分析、电机设计专家系统;1981-,,,1　引　言目前自起动永磁同步电动机普遍采用笼形永磁转子,工艺复杂、起动性能较差、起动时对负载冲击较大。

极弧系数组合优化的永磁电机齿槽转矩削弱方法_杨玉波

第27卷第6期中国电机工程学报V ol.27 No.6 Feb. 2007 2007年2月Proceedings of the CSEE ©2007 Chin.Soc.for Elec.Eng.文章编号：0258-8013 (2007) 06-0007-05 中图分类号：TM351 文献标识码：A 学科分类号：470⋅40极弧系数组合优化的永磁电机齿槽转矩削弱方法杨玉波，王秀和，丁婷婷，张鑫，张冉，朱常青(山东大学电气工程学院，山东省济南市250061)Analysis of the Optimization of the Pole ArcCombination to Reduce the Cogging Torque in PM MotorsYANG Yu-bo, WANG Xiu-he, DING Ting-ting, ZHANG Xin, ZHANG Ran, ZHU Chang-qing (School of Electrical Engineering, Shandong University, Jinan 250061, Shandong Province, China)ABSTRACT: Permanent magnet motors are extensively used in high performance applications. However, the interaction between the permanent magnet and slotted armature lamination produces cogging torque, which may cause noise and vibration.In PM motors, all the PM poles usually have the same pole arc coefficients. In order to reduce the cogging torque, the adjacent PM poles can be designed with different pole arc coefficients. In this paper a novel method with different pole arc combination was adopted to reduce the cogging torque in PMDC motors. Firstly, the analytical method based on the energy method and Fourier transform is used to give the expression of the cogging torque and the method to minimize the cogging torque with pole arc combinations is presented. Since many assumptions are adopted, there are errors in the above method. To minimize the cogging torque, a global optimization algorithm(zooming algorithm) and the finite element method(FEM) are combined to find the best pole arc combination. In order to reduce the cogging torque, the adjacent PM poles can be designed with different pole arc coefficients. Two motors are analyzed and optimized with the above method and the results show that the cogging torque can be reduced notably.KEY WORDS:cogging torque; optimization algorithm; pole arc coefficient; finite element method; permanent magnet motors摘要：永磁电机在高性能控制系统中应用越来越广泛，然而永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用，产生齿槽转矩，引起电机的振动和噪声，并影响系统的控制精度。

磁体削弱表面永磁电机齿槽转矩方法

万方数据第４期不等宽永磁体削弱表面永磁电机齿槽转矩方法３８ｌ文献进行了深入研究，取得了许多研究成果【ｌ‘１可以将目前的方法归纳为三大类，即改变永磁磁极参数的方法、改变电枢参数的方法以及电枢槽数和极数的合理组合，这些方法各有其特点、适用范围和局限性。

永磁同步电动机通常采用每极整数槽结构，其齿槽转矩问题比每极分数槽永磁电机要突出的多，更需要采用有效的方法进行削弱。

本文提出并研究了一种新的通过改变极弧系数削弱每极整数槽表面式三相永磁同步电动机的齿槽转矩的方法。

该方法与现有的改变永磁磁极极弧系数¨列和不同极弧系数组合¨４１的齿槽转矩削弱方法明显不同：目前改变磁极极弧系数的方法是同时改变所有磁极的极弧系数；而基于极弧系数组合的削弱方法是同时改变每一对极内两个磁极的极弧系数，并使其满足一定的关系。

本文提出的方法是在保持永磁体的用量不变的情况下，改变电机的极弧系数，在该方法中，除一块永磁体外，其他永磁体的宽度都相同，并使各磁极的极间宽度相同。

本文采用基于能量法和傅立叶分析的方法，推导出了在永磁体用量不变的情况下，改变极弧系数时的齿槽转矩表达式，据此给出了永磁体极弧系数确定方法。

为验证上述方法的有效性，利用有限元法分别计算了２４极、７２槽和６极、３６槽三相调速永磁同步电动机的齿槽转矩，结果表明，采用本文提出的方法可有效地削弱每极整数槽表面式三相永磁同步电动机的齿槽转矩。

２基于不等宽永磁体的表面永磁电机齿槽转矩削弱方法图１为一台６极表厩式永磁同步电动机的转子示意图。

图中ＰＭ，～ＰＭ。

为永磁磁极，每极永磁体的极弧宽度都相等，为口扪两个磁极的极间宽度为以。

图２为采用不等宽永磁体时的转子示意图，图中口。

为永磁体ＰＭ。

的极弧宽度，钆为其他５块永磁体的极弧宽度，且口。

＞ｐ。

，ｐ。

为两块磁极的极间宽度。

为保持永磁体用量不变，使以．＝９。

即采用不等宽永磁体前后，使各磁极的极间宽度相同，并保持不变。

对每极整数槽表面式三相永磁同步电动机，采用不等宽永磁体前，电机所有磁极的极弧系数相等，转子上每个极距的中心线对应在定子齿槽上相同的位置，采用不等宽永磁体后，有的极距中心线对应于定子齿部，有的极距中心线则对应于定子槽口处，这样就改变了气隙磁场分布，进而影响齿槽转矩。

低速永磁同步电动机降低齿槽转矩的方法

低速永磁同步电动机降低齿槽转矩的方法CHEN Junjie;CHI Changchun【摘要】永磁体加工工艺的不断提升和我国稀土的大量开采,为永磁电动机设计和制造水平的进一步提升提供了良机.永磁同步电动机凭借着高效率和高转矩在能源开采、交通运输等诸多领域运用广泛.齿槽转矩是因为电动机磁导不均匀造成的,在电动机转动过程中不能避免.齿槽转矩会导致电动机出现噪声和振动,影响电动机的使用寿命.借助Ansys18.2软件,建立低速永磁同步电动机模型,对比了多组极弧系数、磁钢形状和斜槽角度后,得出极弧系数为0.7、斜槽角度为5°、偏心距为2 mm时,电动机的齿槽转矩、气隙谐波和反电势谐波最小.【期刊名称】《上海电机学院学报》【年(卷),期】2019(022)001【总页数】6页(P13-18)【关键词】永磁同步电动机;齿槽转矩;反电势波形;极弧系数;斜槽【作者】CHEN Junjie;CHI Changchun【作者单位】;【正文语种】中文【中图分类】TP2低速永磁同步电动机一般是指转速低于500 r/min的电动机，此类电动机在许多工业运输领域如电梯系统、码头传输、矿山机械中很常见。

低速永磁同步电动机需要降低齿槽转矩，提高整个转动装置稳定性和运行效率。

本文选取的电动机转速为110 r/min，通过Ansys18.2软件仿真，比较电动机在不同极弧系数、偏心距和斜槽角度下的齿槽转矩的大小，分别选取各组的最佳值；对齿槽转矩值最小的三相反电势波形和气隙磁密波形分别仿真，进行谐波分析，说明在降低齿槽转矩的同时，三相反电势和气隙磁密也有所改善。

1 齿槽转矩研究现状对降低齿槽转矩的方法和关于电动机齿槽转矩的研究较多。

在磁钢形状优化领域，文献[1]研究了偏心永磁体对电动机气隙磁密波形的影响，在该电动机模型下，原永磁体结构的电动机气隙磁密谐波含量为21.47%，而使用了最优偏心永磁体的电动机谐波含量仅为5.83%，气隙磁密的谐波含量大幅下降。

磁极偏移削弱永磁电机齿槽转矩方法_杨玉波

2006年10 月电工技术学报Vol.21 No.10 第21卷第10期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Oct. 2006磁极偏移削弱永磁电机齿槽转矩方法杨玉波1王秀和1张鑫1贺广富2（1. 山东大学电气工程学院济南 2500612. 济南城建工程公司济南 250031）摘要研究了永磁电机磁极偏移对齿槽转矩的影响，发现当每极槽数不为整数时，磁极偏移会引入新的齿槽转矩谐波。

因此要通过磁极偏移减小齿槽转矩，除了减小永磁体对称时存在的齿槽转矩谐波外，还要减小新引入的低次谐波。

为解决现有的永磁体偏移角度计算方法存在的不足，本文推导了磁极偏移时齿槽转矩的表达式，提出了确定永磁体偏转角度的新方法。

有限元计算结果表明：与现有的方法相比，本文提出的磁极偏移角度计算方法得到的偏转角度对原有齿槽转矩谐波以及新引入的低次谐波都有较好的削弱作用，因此能较好地减小齿槽转矩。

关键词：永磁电机齿槽转矩磁极偏移中图分类号：TM351Cogging Torque Reduction Method of Magnet Shiftingin Permanent Magnet MotorsYang Yubo1 Wang Xiuhe1 Zhang Xin1 He Guangfu2（1. Shandong University Ji’nan 250061 China2. Ji’nan City Construction Engineering Corporation Ji’nan 250031 China）Abstract The method of permanent magnet(PM) shifting to reduce cogging torque of PM motor was studied. It is found that if the slot number per pole is not an integer, new lower harmonics of cogging torque may be introduced when PM shifting is adopt. In order to reduce cogging torque by PM shifting, both the original harmonics and new lower harmonics of cogging torque should be reduced.The analytical expression of the harmonics of cogging torque with PM shifting was studied, and based on the analytical expression of cogging torque, the new method to obtain the PM shifting angles was achieved. At last the method is verified by finite element method.Keywords：Permanent magnet machine, cogging torque, PM shifting1引言随着永磁体性能的发展，永磁电机得到越来越广泛的应用。

基于极弧系数选择的实心转子永磁同步电动机齿槽转矩削弱方法研究_王秀和

其中，LFe 为电枢铁心的轴向长度；R1 和 R2 分别为转子外半径和定子内半径。 hm 将 Br2 (θ ) 和 [ ]2 进行傅立叶展开，就 hm + g (θ ,α ) 可以得到电机内的磁场能量，进而得到齿槽转矩的
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∫
∑
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当定转子相对位置发生变化时，由于永磁体放置在转子铁心内部，永磁体内的能量可以认为不变化，因而不产生齿槽转矩，只考虑能产生齿槽转矩的气隙内磁场能量。在任意相对位置α，假设永磁体磁导率与空气相同，则实心转子永磁同步电机气隙磁密沿电枢表面的分布表示为 hm B(θ ,α ) = Br (θ ) (3) hm + g (θ ,α ) 其中，Br(θ )、g(θ,α)分别为永磁体剩磁、有效气隙长度沿气隙圆周的分布；hm 为永磁体充磁方向长度。将式(3)带入式(2)得到 hm 1 LFe R2 2π 2 Wgap = Br (θ )[ ]2 rdθ drdL (4) 2µ0 0 R1 0 hm + g (θ ,α )
WANG Xiu-he, YANG Yu-bo, DING Ting-ting, ZHU Chang-qing, WANG Dao-han （School of Electrical Engineering, Shandong University, Jinan 250061, Shandong Province, China）
ABSTRACT: Cogging torque is one of the main concerns of permanent magnet motor. In this paper, to reduce cogging torque in solid-rotor permanent magnet synchronous motors, an analytical method, which was based on energy method and Fourier expansion, was proposed to obtain the expression of cogging torque, which can express its relation with design parameters. Being based on the expression, the effect of pole arc-coefficient on cogging torque is studied. The method for reducing cogging torque by suitable selection of pole arc coefficient was proposed. The most suitable pole-arc coefficient can be determined according to the combination of pole number and stator slot number. The validity of the proposed method was verified by finite element analysis. KEY WORDS: Electric machinery; Permanent magnet synchronous motor; Cogging torque; Pole-arc coefficient; Solid rotor 摘要：齿槽转矩的削弱是永磁电机的难点和研究重点之一。为削弱实心转子同步电动机的齿槽转矩，文中提出了一种基于能量法和傅立叶分解的的解析分析方法，给出了能明确表达齿槽转矩与设计参数关系的齿槽转矩解析表达式，据此研究了极弧系数对齿槽转矩的影响。在此基础上，提出了极弧系数的最佳确定方法。根据该文给出的方法，可以方便地得到不同极数和槽数配合时的最佳极弧系数，进而削弱齿槽转矩。最后利用有限元法对其进行了验证，证明文中提出的方法是正确有效的。关键词：电机；永磁同步电动机；齿槽转矩；极弧系数；实心转子

一种确定永磁同步电动机最佳极弧系数组合的方法

一种确定永磁同步电动机最佳极弧系数组合的方法谭耿锐;方超;黄信;杜晓彬【摘要】为削弱永磁同步电动机的齿槽转矩,提出一种不同极弧系数组合的方法.根据齿槽转矩表达式定性分析了极弧系数对齿槽转矩的影响,以48槽8极表贴式调速永磁同步电动机为例,建立Maxwell 2D模型,给出优化极弧系数和调整极弧系数组合的方法,利用有限元法对不等极弧系数组合进行建模分析.结果表明,合适的选择极弧系数进行组合可明显地削弱齿槽转矩.为调速永磁同步电动机的优化提供一定的参考.【期刊名称】《防爆电机》【年(卷),期】2017(052)001【总页数】4页(P14-16,35)【关键词】极弧系数;有限元法;齿槽转矩【作者】谭耿锐;方超;黄信;杜晓彬【作者单位】广东工业大学,广东广州510006;广东工业大学,广东广州510006;广东工业大学,广东广州510006;广东工业大学,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TM351调速永磁同步电动机结构简单、效率高、体积小等优点，已在各领域得到了广泛的使用，现在国内外集中对转子结构的研究来进行调速永磁同步电动机的设计与优化[1]。

在永磁电机中定子齿槽与转子永磁体产生的齿槽力矩产生谐波，降低电机性能[2]。

在大功率电动机受到其影响更大。

所以，研究优化齿槽转矩在大功率性能高的永磁同步电动机设计中显得格外重要。

其中，齿顶开槽和辅助槽偏移进行的研究，找出了最佳辅助槽尺寸和偏移角度进行优化[3]。

基于磁极偏移削弱电动机齿槽转矩的探讨，研究了磁极角度最佳偏移的一种计算方法[4]。

这些研究方法理论上能很好地使齿槽转矩减弱，但其实际应用较复杂，所以在实际工程中较少采用。

本文通过使用有限元软件ANSYS 2D模块，进行参数变量的方法确定削弱齿槽转矩永磁体最佳不相同极弧系数的组合。

采用一款电动汽车用调速永磁同步电动机的主要参数，采用基于有限元计算的参数变量的方法进行分析，利用所得最佳不同极弧系数组合和其他电动机参数，经测试并检测其各项性能，均达到要求。

削弱永磁电机齿槽转矩的方法研究

对齿槽转矩的影响，采用有限元分析，对不同参数条件下永磁电机的齿槽转矩的大小进行了研究。综合考虑齿槽转矩的影响因素，为永磁电机齿槽转矩削
＝
ＧＢｓｉｎ半ｓｉｎ＋）
中图分类号：ห้องสมุดไป่ตู้ＴＭ３５１文献标识码：Ａ
永磁电机不通电时永磁体与有槽电枢铁心之间
１齿槽转矩的削弱方法分析
１．１斜槽时齿槽转矩的表达式斜槽和斜极是目前抑制齿槽转矩最有效和应用最广泛的方法，斜极的制作工艺比较复杂，所以通常
的，即式ｓｉｎ（ｎｌＯｔ１Ｔ）＝０，满足的条件为ｌｇｌＯＬ＝后。。将满足上述条件的ＯＬ称作成最佳极弧系数。在实际工程应用当中，极弧系数的范围一般为０＜ＯＬ＜１。其
中＝。／ｋＮ（其中Ⅳ为 Ⅳ ６／２ｐ），通过只减小齿槽转矩的基波成分就能够实现大大减小齿槽转矩的峰值
采用斜槽的方法－ｚ－。电枢斜槽时，电机气隙和永磁体中的磁场能量为：
＝
相互作用，产生齿槽转矩，进而产生震动和噪声，引
起永磁电机低速启动困难－－。在电机拖动系统中，电
机在低速起动和低速运行时必须克服齿槽转矩才能够正常运行，齿槽转矩的大小是衡量电机低转速时