新型梯形磁极分布减弱电机齿槽转矩

【作者】 张泽； 王子龙； 俞军涛； 罗阳； 于敦波； 闫文龙； 王丽； 杨远飞； 胡腾飞；

【机构】 有研科技集团有限公司稀土国家工程研究中心； 有研稀土新材料股份有限公司； 北京有色金属研究总院； 山东大学机电与信息工程学院(威海)；

【摘要】 异方性粘结磁体因其优异的磁性能,在微特电机中有非常广阔的应用前景^[1,2]。永磁电机中的永磁体与定子槽之间相互作用,永磁电机会产生齿槽转矩,并导致转矩脉动、振动噪声等问题^[3-5],限制了其在高精度领域的应用。传统斜极方法在减小齿槽转矩的同时会使电机产生轴向电磁力,进而对电机的轴承产生恶劣的影响,同时也会给电机的控制带来一系列问题。本文针对传统斜极在减小齿槽转矩的同时,会产生额外的轴向电磁力这一问题,基于粘结磁体充磁灵活的特点,提出梯形磁极分布的新思路,通过充磁夹具的设计,将环形粘结磁体直接充磁成为梯形磁极分布。在不产生额外轴向电磁力的前提下,有效削弱电机的齿槽转矩。首先推导梯形磁极斜极角与齿槽转矩峰值之间的关系;然后基于数值仿真,建立原结构电机、斜极电机、梯形磁极分布电机模型,通过参数化斜极角参数验证梯形磁极分布斜极角与齿槽转矩峰值的对应关系;然后制作样机进行验证,证明梯形磁极结构减小齿槽转矩的有效性。如图1所示,梯形磁极分布结构电机的齿槽转矩峰峰值随着斜极角的增大,先减小后增大,在30°时达到最小,符合公式计算结果。梯形磁极结构与传统斜极削弱齿槽转矩能力相当,但是轴向电磁力几乎为零。本文为齿槽转矩的优化提供了一种更好的方法,可用于永磁电机的优化。更多还原