三相永磁同步电机的齿槽转矩研究

• 作 者: 马光
• 出 处: 安徽大学
• 发表日期: 2018年期
• 关键词: 永磁同步电机 齿槽转矩 有限元 组合优化

永磁同步电机具备效率高,结构简单,调速范围宽,高转矩密度,具备快速的响应能力,高节能等特点,因此在高精度控制,交通,医疗,航天,工业4.0时代等领域的应用越来越广泛。虽然永磁同步电机本身具备很多优点,但是由于永磁同步电机结构本身的材料原因,存在一种固有的转矩叫做齿槽转矩。其产生的原因是永磁体的吸附力与定子作用,产生的力量使得转子总是停留在某一个地方。即使不通电,齿槽转矩也是存在的。齿槽转矩会造成永磁同步电机的输出转矩存在波动现象,进而影响电机控制精度,导致电机运行过程中出现较大的噪声和振动。对于需要在高精密环境下长时间工作的永磁同步电机来说,齿槽转矩是必须要削弱以及消除的。目前,世界各地对永磁同步电机的齿槽转矩的研究工作大部分集中在齿槽转矩本身。通过观察对齿槽转矩进行的削弱实验,我们发现大部分降低永磁同步电机齿槽转矩的措施往往会带来电机的电磁转矩的同步降低。这是由于在改变永磁同步电机本体结构参数的同时,永磁同步电机内部的分布磁场也在伴随性的发生改变。例如,定子斜槽能有效的降低齿槽转矩,但是其造成了永磁同步电机的端部漏磁增加。本文详细的阐述并验证了目前可行的方法在降低永磁同步电机的齿槽转矩的同时所带来的对永磁电机电磁转矩的影响。本文的具体工作与创新点如下:1.使用ANSOFT Maxwell分别设计了表贴式永磁同步电机和内置式永磁同步电机各一台,并且计算出各自的齿槽转矩和电磁转矩。2.根据有限元分析原理和永磁同步电机齿槽转矩和电磁转矩的计算公式,从对影响齿槽转矩的因素出发,对永磁同步电机的结构参数进行单独改变,对样机模型进行了齿槽转矩以及电磁转矩的定量分析,总结出了适用于表贴型和内置式永磁同步电机的各个参数优化措施对齿槽转矩和电磁转矩的影响程度。3.介绍了多维优化方法,并且使用正交设计的组合方案对各个优化措施进行组合设计,给出了各个措施对优化目标的影响权重比例这一结论。