[发明专利]采用补偿技术抑制齿槽转矩的永磁电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于抑制永磁电机齿槽转矩的新方法。

背景技术

齿槽转矩是永磁电机不通电时永磁体和铁心之间相互作用产生的转矩。尤其在变速驱动中，当转矩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，严重时甚至会影响到电机的平稳运行。特别是对于永磁风力发电机系统，要求起动阻转尽可能矩小，应尽量减少由发电机齿槽效应产生的阻转矩，使得风轮在风速较低时，能迅速起动。

目前存在的用于抑制齿槽转矩的方法主要有定子斜槽或转子斜槽、减小定子槽开口宽度、改变极弧宽度、移转子磁极、定子槽不均匀分布、定子齿开槽、定子采用分数槽、改变磁钢磁化方向、双定子电机错齿结构等。这些方法在降低齿槽转矩的同时一般都带来新的问题，如斜槽方法由于端部效应，实际上并不能完全消除转矩脉动，同时在一定程度上降低了电机的输出转矩，斜槽或斜齿还可能增加漏感和杂散损耗。

本申请人曾申请了题为“适应变化力矩动力的稳频锁相发电机”的PCT专利(专利申请号为“PCT/CN2007/000227”)，在此结构的基础上，设计出用于抑制该电机齿槽脉动的补偿技术，同时该技术也可以延伸应用到其它永磁电机上。

附图说明

图1为本发明的永磁电机齿槽力矩的补偿示意图；

图2为根据本发明的电动机的阵列型分布设计示意图。

具体实施方式

以下根据一个优选实施例描述本发明的设计，这将使本领域技术人员能够更加清楚地理解本发明的思想和种种优点。然而，本领域技术人员能够理解，这不代表将本发明限制于实施例的精确形式。

图1以定子槽数(外圈)3及转子极数(内圈)2为例(但本发明并不限于这种定子槽数转子极数组合)示意性的给出了本发明齿槽脉动力矩补偿方法的设计思路，即将电机设计成两个系统的组合体，一个系统用来作为电机使用，如图1左边的电机盘所示，另一个系统为补偿盘，如图1右边的补偿盘所示，补偿盘与电机盘相比较，通过定子转子偏移相应的角度θ来抵消电机盘的齿槽转矩，θ的大小取决于定子槽数与转子极数的关系以及齿槽转矩的波形，图1中θ＝30°。补偿盘的定子槽上可以绕线圈，也可以不绕线圈。如果定子槽没有绕线圈，则补偿盘除了可以达到抑制齿槽转矩的作用，还可以当成一个惯性盘使用；如果定子槽有绕线圈，则也可以将补偿盘当成一个附加的电机使用，所不同的是，需要外加一个调相器从而达到与电机盘同样出力的效果。

就电机盘而言，遵循普通电机齿槽脉动的规律，当定子槽和转子的永磁体均匀分布时，有：

Np=Q·2pHCF{Q,2p}---(1)]]>

式中，N_p为转子旋转一周齿槽转矩波形的交变次数，Q为定子槽数(凸极数)，2p为转子极数，HCF{Q，2p}代表取Q和2p的最大公约数。

根据(1)式，可知，一个脉动周期对应与转子扫过的角度为：

Φ＝360°/N_p

本发明设计思路是将补偿盘的定子与转子的相对位置与电机盘相比偏移θ＝Φ/2的角度，即：

这种设计在理想状态下(电机盘齿槽脉动如存在如下规律，在一个周期内的波形是中心对称，在半个周期内的波形为轴对称)，补偿盘可以完全抵消由电机盘产生的齿槽转矩，即使电机盘的齿槽转矩波形不理想，也可以将电机盘的齿槽转矩最大限度的得以补偿，使电机的运转性能得到改善。