一文入门永磁电机“齿槽转矩”

一文入门永磁电机“齿槽转矩”我的小慧慧 2022/05/17齿槽转矩是什么?在永磁电机中,即使当定子中没有电流通过,也会存在一个电磁转矩,我们管这个转矩叫做齿槽力矩(Cog

大家好,欢迎来到IT知识分享网。

我的小慧慧 2022/05/17

齿槽转矩是什么?

在永磁电机中,即使当定子中没有电流通过,也会存在一个电磁转矩,我们管这个转矩叫做齿槽力矩(Cogging Torque)。

由于空气与铁芯的磁导系数不一样,空间磁场在气隙内的分布其实是不均匀的,存在切向和径向分量。那么当转子在空间旋转时,即便定子不通电,也会有一个力矩产生,就是齿槽力矩。具体表现为我们用手指轻轻的转动永磁电机的输出轴,会感觉到有“一格一格”的顿挫感。

·在磁极与铁心垂直的位置(0°和180°)磁阻最大,转矩为0,称之为“不稳定的平衡点”;

·在磁极与铁心正对的位置(90°和270°)磁阻最小,转矩为0,称之为“稳定的平衡点”,如果没有较大负载施加的话,转子可以永久保持在这个位置;

·在两个平衡点之间,磁阻转矩非线性变化,最大值一般是在趋近于定子齿的某一位置;

一文入门永磁电机“齿槽转矩”

一块永磁体经过一个定子槽,齿槽转矩波动一次。永磁电机转子旋转一周,齿槽转矩一共波动NL次。NL是电机极数Np和槽数Ns的最小公倍数。

齿槽转矩有哪些影响?

首先,由于齿槽转矩的存在,电机转子总是倾向于停留在固定的位置,所以对电机的控制精度会产生影响,其次,齿槽转矩是一种周期性的转矩波动,会引起额外的转矩波动,而波动就会产生噪声,对电机的噪声也会有影响。

如何削弱齿槽转矩

1.从定子设计角度来削弱齿槽转矩

电机齿槽转矩大小随着槽口宽度呈周期性变化,如下图所示:

一文入门永磁电机“齿槽转矩”

理论上讲,只要槽口与定子槽距的比值bs满足sin(bsπNL/Ns)=0,即可削弱齿槽转矩。NL是电机槽数与极数的最小公倍数。以8极9槽为例,NL=72,Ns=9,需要满足8bs=k时,所以,bs可取0,1/8,2/8,3/8…8/8。能够满足齿槽转矩为0。实际上,bs要略大于理论值,需要做仿真,细细体会。

然而,对于整数槽电机,其NL/Ns=1,不能用此方法来削弱齿槽转矩,bs越小,电机的齿槽转矩越小。

2. 从永磁体设计来削弱齿槽转矩

电机齿槽转矩也会随着极弧系数的选取发生变化。如下图所示:

一文入门永磁电机“齿槽转矩”

理论上讲,只要转子极弧系数αp满足下式,即可削弱齿槽转矩。Np为电机的极数。

一文入门永磁电机“齿槽转矩”

仍以8极9槽为例,NL/NP=9,所以极弧系数可取1/9,2/9,3/9…1。但为了提高材料利用率,αp一般取较大值。

实际中,极弧系数取αp+(0.01-0.03)削弱齿槽转矩效果更佳。

3. 从极槽配合选取来削弱齿槽转矩

同规格电机,NL越大,电机的齿槽转矩越小。

NL相同时,Ns越小,齿槽转矩越小。

Np相同时,Ns越大,齿槽转矩越小。

总结

本文简单介绍了齿槽转矩是什么。是怎么产生的、会带来哪些影响,并给出了最容易实现的三种削弱齿槽转矩的方法:定子槽口宽度设计、转子极弧系数选取以及电机极槽配合的选取。当然,还有许多其它的方法,比如定子斜槽、转子斜极、不等槽口、不等极弧系数等等。

免责声明:本站所有文章内容,图片,视频等均是来源于用户投稿和互联网及文摘转载整编而成,不代表本站观点,不承担相关法律责任。其著作权各归其原作者或其出版社所有。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,侵犯到您的权益,请在线联系站长,一经查实,本站将立刻删除。 本文来自网络,若有侵权,请联系删除,如若转载,请注明出处:https://yundeesoft.com/71077.html

(0)

相关推荐

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

关注微信