同步电机 之基于开辅助槽的齿槽转矩削弱方法

在电枢上开辅助槽，对齿槽转矩的影响相当于增加了电枢槽数，即改变了极数、槽数配合。选择合适的辅助槽数可以大幅度削弱齿槽转矩。

一、有辅助槽时的齿槽转矩表达式

为简化分析，本节以径向充磁永磁电机为例进行分析，得出的结论也适合于平行充磁永磁电机。无辅助槽时，采用与第四节中相同的简化，得至的傅里叶分解系数表达式为。

开辅助槽时，辅助槽均匀分布在电枢齿上，辅助槽的宽度与电枢的槽口宽度相同，辅助槽的深度要合适，过浅则效果不明显，过深则影响齿部磁路，问题的关键在于辅助槽与普通电枢槽对气隙磁场的影响是否相同，这可以通过观察采用有限元法计算出的气隙磁密径向分量的分布来确定。利用有限元法计算开辅助槽电机的空载磁场分布，得到气隙磁密分布曲线，通过气隙磁密分布曲线可以观察辅助槽和普通电枢槽对气隙磁场的影响是否等效。研究辅助槽对齿槽转矩的影响时，认为辅助槽的影响和普通的电枢槽相同。在每个定子齿上开k个辅助槽，如果k为偶数，则辅助槽分布如图5一41所示。如果k为奇数，则辅助槽分布如图5一42所示。

二、辅助槽数的选择

根据前面的分析，当每个齿上有k个辅助槽时，只有当n为（k + 1）的倍数时该Gn才不为零，并且变为不开辅助槽时的（k + 1）倍。当n为Np的倍数时，Gn才对齿槽转矩有影响，因此选择辅助槽数时，必须避免这些被放大的Gn对齿槽转矩有影响。要削弱齿槽转矩，必须满足k + 1 。当Np一1时，需满足k + 1并阴Np，即k + 1并m，但显然无法满足，开辅助槽不能削弱齿槽转矩。不论k取何值，这些被放大的Gn总是对齿槽转矩有影响，因此不宜采用开辅助槽的方法。以6极18槽电机为例，Np一1，不论辅助槽数k取何值，味＋1总是对齿槽转矩有影响，图5一44为6极18槽电机采用不同辅助槽数时的齿槽转矩对比，可见开辅助槽并没有削弱齿槽转矩。此时，辅助槽数的选择可结合前面所叙述的极弧系数选择方法进行，我们可以通过削弱与味＋1对应的B偿二来削弱齿槽转矩。图5一45为6极18槽电机的Br3n随极弧系数的变化曲线，当只有一个辅助槽时，B嘴二是B '，而当极弧系数为0 . 833 , Br6为零，因此可选择极弧系数为0 . 833，且开一个辅助槽。极弧系数为。．833时不同辅助槽对应的齿槽转矩对比如图5一46所示。可以看出，极弧系数0 . 833对开一个辅助槽时的齿槽转矩削弱效果明显，但对开两个辅助槽时的齿槽转矩没有削弱效果。