齒槽轉(zhuǎn)矩

　　永磁電機的齒槽轉(zhuǎn)矩是指電樞繞組開路時，由永磁體產(chǎn)生的磁場與電樞齒槽作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。齒槽轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)子位置改變呈現(xiàn)周期性變化，周期大小由永磁電機的磁極數(shù)與槽數(shù)決定。

　　實際上齒槽轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時電機中的靜磁能變化率。由于永磁體和鐵心中的靜磁能變化很小可以忽略，因此電機的靜磁能近似等于氣隙中的靜磁能。當鐵心有齒槽時，磁場能量隨定子和轉(zhuǎn)子的相對位置發(fā)生變化，并向著磁能積變小的方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，即齒槽轉(zhuǎn)矩。

　　從本質(zhì)上而言，齒槽轉(zhuǎn)矩是永磁體磁場與齒槽間作用力的切向分量。齒槽轉(zhuǎn)矩總是試圖將轉(zhuǎn)子定位在某一位置，又稱齒槽定位轉(zhuǎn)矩。齒槽轉(zhuǎn)矩與定子電流無關，是定轉(zhuǎn)子相對位置的函數(shù), 與電機齒槽的結(jié)構(gòu)和尺寸有很大關系，準確考慮齒槽結(jié)構(gòu)對電機氣隙磁場的影響是分析計算齒槽轉(zhuǎn)矩的關鍵。

　　齒槽轉(zhuǎn)矩引起永磁電機的轉(zhuǎn)矩和速度波動，使電機產(chǎn)生振動和噪聲, 當脈動轉(zhuǎn)矩的頻率與電樞電流諧振頻率一致時, 會產(chǎn)生共振, 勢必會放大齒槽轉(zhuǎn)矩的振動和噪聲, 嚴重影響電機的定位精度和伺服性能, 尤其在低速時影響更為嚴重。

01齒槽轉(zhuǎn)矩的計算

　　齒槽轉(zhuǎn)矩表達式(電機內(nèi)部的磁共能W相對于位置角α的倒數(shù))：

　　磁場能量可以近似認為是氣隙和永磁體中的能量：

　　的傅里葉分解：

　　的傅里葉分解：

　　替代后齒槽轉(zhuǎn)矩表達式：

　　注：

　　Br(θ)——永磁體剩磁沿圓周方向的分布;

　　g(θ，α)——磁極中心線與齒中心線夾角為α時的有效氣隙長度沿圓周反向的分布;

　　hm——永磁體充磁方向長度；

　　LFe——電樞鐵心長度；

　　α——磁極中心線與齒中心線夾角；

　　P——極對數(shù)；

　　z——槽數(shù)；

　　R1——電樞外徑；

　　R2——定子軛內(nèi)徑；

　　n——使nz/2p為整數(shù)的正數(shù)。

02根據(jù)齒槽轉(zhuǎn)矩計算原理進行削弱的幾種方法

　　一、改變電樞參數(shù)的方法

　　改變電樞參數(shù)能對齒槽轉(zhuǎn)矩起主要作用的Gn的幅值，進而削弱齒槽轉(zhuǎn)矩。這類方法主要包括：改變槽口寬度、改變齒的形狀、不等槽口寬、斜槽、在齒上開輔助槽等。

　　二、改變磁極參數(shù)的方法

　　改變磁極參數(shù)的方法是通過改變對齒槽轉(zhuǎn)矩起作用的Brn的幅值，達到削弱齒槽轉(zhuǎn)矩的目的。這類方法有：改變磁極的極弧系數(shù)、采用不等厚永磁體、磁極偏移、斜極、磁極分段、不等極弧系數(shù)組合和采用不等極弧系數(shù)等。

　　三、合理選擇電樞槽數(shù)和極數(shù)

　　該方法的目的在于通過合理的選擇電樞槽數(shù)和極數(shù)，改變對齒槽轉(zhuǎn)矩起主要作用的Gn的次數(shù)和大小，從而削弱齒槽轉(zhuǎn)矩。