齒槽轉(zhuǎn)矩

　　永磁電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩是指電樞繞組開路時(shí)，由永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(jī)的磁極數(shù)與槽數(shù)決定。

　　實(shí)際上齒槽轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電機(jī)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(jī)的靜磁能近似等于氣隙中的靜磁能。當(dāng)鐵心有齒槽時(shí)，磁場(chǎng)能量隨定子和轉(zhuǎn)子的相對(duì)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(chǎng)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(wú)關(guān)，是定轉(zhuǎn)子相對(duì)位置的函數(shù), 與電機(jī)齒槽的結(jié)構(gòu)和尺寸有很大關(guān)系，準(zhǔn)確考慮齒槽結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的影響是分析計(jì)算齒槽轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵。

　　齒槽轉(zhuǎn)矩引起永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度波動(dòng)，使電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲, 當(dāng)脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的頻率與電樞電流諧振頻率一致時(shí), 會(huì)產(chǎn)生共振, 勢(shì)必會(huì)放大齒槽轉(zhuǎn)矩的振動(dòng)和噪聲, 嚴(yán)重影響電機(jī)的定位精度和伺服性能, 尤其在低速時(shí)影響更為嚴(yán)重。

01齒槽轉(zhuǎn)矩的計(jì)算

　　齒槽轉(zhuǎn)矩表達(dá)式(電機(jī)內(nèi)部的磁共能W相對(duì)于位置角α的倒數(shù))：

　　磁場(chǎng)能量可以近似認(rèn)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(dá)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?xí)r的有效氣隙長(zhǎng)度沿圓周反向的分布;

　　hm——永磁體充磁方向長(zhǎng)度；

　　LFe——電樞鐵心長(zhǎng)度；

　　α——磁極中心線與齒中心線夾角；

　　P——極對(duì)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(jì)算原理進(jìn)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(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩起主要作用的Gn的幅值，進(jìn)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(guò)改變對(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩起作用的Brn的幅值，達(dá)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(guò)合理的選擇電樞槽數(shù)和極數(shù)，改變對(duì)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。