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定子齿靴切边设计的分析介绍

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:定子齿靴切平边设计时,齿靴两端切边处气隙磁阻变大,磁通密度变小,磁通密度尖峰基本消失,磁通密度向齿中心集中,中心区域磁通密度变大,磁通密度波形变为梯形波。定子齿靴切斜边设计时,磁通密度进一步集中,磁通密度波形趋于正弦波,波形畸变较小,对气隙磁通密度波形进行优化,降低磁场谐波含量,可以有效降低由此产生的电磁力谐波,降低电机振动和噪声。图4-25 定子齿靴切边H对电机转矩脉动的影响

定子齿靴切边设计的分析介绍

对于分数槽电机,特别是槽极数较少的电机,由于定子齿数较少,齿靴较大,磁场较集中,气隙磁场趋于矩形波,磁场波平顶两侧呈现尖峰,因此对定子齿靴进行切边设计,能够优化磁场谐波含量,有助于降低电机转矩脉动,降低电机电磁振动和噪声。

图4-23所示为一台9槽6极永磁辅助同步磁阻电机定子齿部结构图。对齿靴两端进行切边设计,其中图4-23a所示为齿靴切平边,平边与齿边垂直,图4-23b所示为齿靴切斜边,即平边与齿边不垂直。在其他结构不变的情况下,对比分析以上两种切边设计对电机转矩脉动的影响。

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图4-23 定子齿靴切边结构示意图

a)平边 b)斜边

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图4-24 定子齿下气隙磁通密度波形图

图4-24所示为定子齿下气隙磁通密度波形对比,定子齿靴没有切边时,气隙磁通密度波形趋于矩形波,在齿靴两端磁通密度突变,出现明显尖峰,波形畸变严重。定子齿靴切平边设计时,齿靴两端切边处气隙磁阻变大,磁通密度变小,磁通密度尖峰基本消失,磁通密度向齿中心集中,中心区域磁通密度变大,磁通密度波形变为梯形波。定子齿靴切斜边设计时,磁通密度进一步集中,磁通密度波形趋于正弦波,波形畸变较小,对气隙磁通密度波形进行优化,降低磁场谐波含量,可以有效降低由此产生的电磁力谐波,降低电机振动和噪声。

进一步分析定子齿靴切边对电机转矩脉动的影响,如图4-23所示,定义H为齿靴切边宽度,其值越大,切边量越大。图4-25所示为定子齿靴切边H对电机转矩脉动的影响,定子齿靴没有切边时,转矩脉动为37.2%,随着H的增大,转矩脉动先减小后增大,当H为0.9mm左右时,电机转矩脉动最小,即存在最优的切边设计。另外值得注意的是,H值过大,切边量过大,会使得气隙磁通密度降低,电机出力下降,电机转矩脉动也会变大。图4-26所示为优化后的齿靴切边电机与齿靴无切边电机转矩曲线对比,定子齿靴切边后电机转矩峰-峰值大幅度减小,转矩脉动下降67%,可有效降低由转矩脉动及脉动力波引起的振动和噪声,也利于对电机进行精确控制,提升电机控制稳定性。

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图4-25 定子齿靴切边H对电机转矩脉动的影响

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