利用非均匀定子槽抑制永磁同步电机齿槽转矩的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用非均匀定子槽抑制永磁同步电机齿槽转矩的方法，属于永磁 同步电机领域。
【背景技术】
[0002] 永磁同步电机具有较高的效率、功率因数和转矩密度，因而被广泛工业生产和日 常生活的各个领域中。然而对于永磁同步电机，特别是低速直驱永磁同步电机，齿槽转矩的 存在会导致电机振动和噪声，严重影响系统控制精度与转矩平稳性，因而成为电机设计和 控制重点解决问题之一。
[0003] 通过对齿槽转矩的产生机理进行研究，人们提出了多种削弱永磁电机齿槽转矩的 方法，如优化极槽配合、改变永磁体形状和充磁方式、辅助槽、斜槽、斜极等等。这些方法均 可以有效地抑制齿槽转矩，但也存在各自缺点。极槽配合方法受电机极数和槽数限制应用 场合有限；对转子磁极优化往往加工制造较为困难、成本较高；而采用辅助槽方法往往使 得定子齿部机械强度变弱，易导致铁心饱和。目前，斜槽时较为常用的一种方法，但其对轴 向长度较短的电机不太适用。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用非均匀定子槽抑制永磁同步电机 齿槽转矩的方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] 利用非均匀定子槽抑制永磁同步电机齿槽转矩的方法，在定子槽齿尺寸不变的情 况下，定子槽中心位置在定子圆周方向旋转偏移，
[0007] 偏移角度公式为，
[0008]
[0009] 其中，
[0010] Λai为第i个定子槽位于第j个单元电机内的偏移角度；
[0011]
[0012]i= 1、2、3、···、〇,且i为整数；
[0013]Q为定子槽数；
[0014] j= 1、2、3、*··、Ζ，且j为整数；
[0015] Z为整个永磁同步电机包含的单元电机数；
[0016] T。为定子槽均勾分布时齿槽转矩波动周期；
[0017] q为每个单元电机对应的槽数。
[0018] 同一单元电机对应的定子槽偏移角度相同，不同单元电机对应的定子槽偏移的角 度不同，且偏移角度沿定子圆周方向等比例递增。
[0019] 定子槽非均匀分布时的中心位置计算过程为，
[0020] A1)根据永磁同步电机极对数和槽数，计算单元电机数Z和单元电机对应的槽数 q；
[0021] 整个永磁同步电机包含的单元电机数为，
[0022] Z=GCD(p，Q)
[0023] 其中，p为永磁同步电机极对数，GCD表示括号内两个变量的最大公约数；
[0024] 每个单元电机对应的槽数为，
[0025]
[0026]A2)计算永磁同步电机定子槽均匀分布时的中心位置角和齿槽转矩周期；
[0027] 第i个定子槽均匀分布时的中心位置i为，
[0028]
[0029] 齿槽转矩波动周期为，
[0030]
[0031] 其中，LCM表示括号内两个变量的最小公倍数；
[0032]A3)计算单元电机定子槽偏移角度；
[0033]A4)确定每个定子槽非均匀分布时的中心位置角；
[0034] 第i个定子槽非均匀分布时的中心位置ai为，
[0035] α;=ar 厂Δαi〇
[0036] 本发明所达到的有益效果：本发明提出的利用非均匀定子槽分布结构削弱永磁同 步电机齿槽转矩，工艺简单，便于实现，无需增加额外的加工步骤；定子槽偏移角度与电机 其他参数的耦合影响较小，可进行独立设计；且该方法在减小永磁同步电机齿槽转矩的同 时，还能改善电机反电动势波形，降低电磁转矩波动，且避免了因为非均匀槽分布而导致三 相绕组不对称线现象，可有效提高电机的整体性能。
【附图说明】
[0037] 图1为一台定子槽均匀分布的8极12槽永磁同步电机模型。
[0038] 图2为一台定子槽非均匀分布的8极12槽永磁同步电机模型。
[0039] 图3为一台8极12槽永磁同步电机定子槽均匀分布和定子槽非均匀分布两种情 况下的槽平面展开对比示意图。
[0040] 图4为一台定子槽均匀分布的8极12槽永磁同步电机槽电动势星形图。
[0041] 图5为一台定子槽非均匀分布的8极12槽永磁同步电机模型槽电动势星形图。
[0042] 图6为一台8极12槽永磁同步电机采用常规定子槽均匀分布结构和本发明所提 的定子槽非均匀分布结构时的齿槽转矩波形对比。
[0043] 图7为一台8极12槽永磁同步电机采用常规定子槽均匀分布结构和本发明所提 的定子槽非均匀分布结构时的反电动势波形对比。
[0044] 图8为一台8极12槽永磁同步电机采用常规定子槽均匀分布结构和本发明所提 的定子槽非均匀分布结构时的电磁转矩波形对比。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0046] 利用非均匀定子槽抑制永磁同步电机齿槽转矩的方法，在定子槽齿尺寸不变的情 况下，定子槽中心位置在定子圆周方向旋转偏移，
[0047] 偏移角度公式为，
[0048]
[0049]其中，
[0050] Λai为第i个定子槽位于第j个单元电机内的偏移角度；
[0051] i~I< ./ ；
[0052] i=1、2、3、...、Q，且i为整数；
[0053] Q为定子槽数；
[0054] j=1、2、3、*··、Ζ，且j为整数；
[0055] Z为整个永磁同步电机包含的单元电机数；
[0056]T。为定子槽均勾分布时齿槽转矩波动周期；
[0057]q为每个单元电机对应的槽数。
[0058] 定子槽非均匀分布时的中心位置计算过程为：
[0059] A1)根据永磁同步电机极对数和槽数，计算单元电机数Z和单元电机对应的槽数 q；
[0060] 整个永磁同步电机包含的单元电机数为，
[0061] Z=GC