[发明专利]一种整距绕组双凸极永磁电机槽扭矩降低方法及系统

说明书

本发明公开了一种整距绕组双凸极永磁电机槽扭矩降低方法及系统，由于整距绕组双凸极永磁电机高空间利用率,结构紧凑，具有高扭矩密度，低扭矩波动以及坚固的特征；由于转子极宽大，产生较大而又分布不平衡的槽扭矩，槽扭矩作为电机的固有特性影响电机性能输出提升；针对该问题，通过槽扭矩计算分析，提出了圆形定子极面重构定转子气隙结构以平衡气隙中磁阻扭矩的解决方法，分析结果显示，该方法有效地降低了槽扭矩，同时消除了槽扭矩峰值分布不均匀的现象。

技术领域

本公开涉及永磁电机领域和自动控制领域，具体涉及一种整距绕组双凸极永磁电机槽扭矩降低方法及系统。

背景技术

双凸极永磁电机(double salient permanent magnet machine，DSPM)由于高效率，高功率密度以及结构坚固等优异特征获得了广泛的关注[1～5]；关于其输出扭矩波动，在相关文献中得到了深入的研究，主要包括两大类：第一，从控制的角度减少扭矩波动[5]，第二，从电机设计的角度；文献[6]中，对扭矩波动机理进行了分析，通过转矩脉动率函数揭示了引起转矩脉动的机理，进一步给出了转子斜槽等处理方法，展示了很好效果，在文献[7-8]中，揭示了更多的极对数对改善电动机转矩脉动率非常有效，而文献[9]通过研究揭示了磁阻转矩与转矩脉动的关系。

文献[10]中，提出了一种整距绕组双凸极永磁电机(FMDSPM)，结构和DSPM电机相同，但相数为两相，由于任何时刻只有一相绕组在工作，以及宽的相电流换向角度，所以，输出扭矩品质得到了明显的改善，另一方面，其绕组电流工作模式与转子极宽存在紧密关系，当转子极宽等于定子极宽时，产生相重叠扭矩波动，因此此种电机倾向于采用宽转子极结构，然而，在大转子极宽的情况下，存在较大的槽扭矩，而且由于定子永磁与转子凸极的非对称关系，这种槽扭矩也呈现显著非平衡现象，当转子极弧宽度增加到42°机械角度宽度时，槽扭矩最大值增大了近3倍，同时，其扭矩峰值呈现不平衡的分布现象(0.346～0.245N.m)；显然，槽扭矩作为电机固有的特征，影响了电机扭矩输出品质，产生扭矩波动，进一步导致振动和噪声，如果其频率和电机固有频率一致，还将引起共振；随着永磁磁能增加，气隙减小，这种槽扭矩将会变得更大[6]；因此，处理FMDSPM电机槽扭矩具有明显的意义。

参考文献：

[1]Liao Y,Liang F,Lipo T A.A novel permanent magnet motor with doublysalient satructure[J].IEEE Trans.on Industry Applications,1995,31(5):1059～1078.

[2]林明耀,程明.双凸极电机的设计、控制和运行(Ⅰ)[J].微特电机,2003,31(2):7-9.

[3]林明耀,程明.双凸极电机的设计、控制和运行(Ⅱ)[J].微特电机,2003,31(4):8-10.

[4]蔡一正,戴卫力.双凸极电励磁启动电机的设计与分析[J].微特电机,2016,44(7)：26-30.

[5]张乐,周波,张永帅,程方舜,魏佳丹.电励磁双凸极电机转矩脉动分析与抑制[J].中国电机工程学报,2010,30(3):83-89.

[6]孙强,程明,周鄂,胡敏强.双凸极永磁电动机转矩脉动分析[J].电工技术学报,2002,17(5):10-15.

[7]Chau K T,Cheng Ming,Chan C C.Performance analysis of 8/6-poledoubly salient permanent magnet motor[J].Electric machines and powersystems.1999,27(10):1055-1067.

[8]王周叶,陈世元.基于减少转矩脉动的外转子双凸极永磁电机的设计与分析[J].微特电机,2006,(5):9-12.