稀土永磁同步電機之轉子靜態(tài)偏心對表面式永磁電機齒槽轉矩的影響

     前面關于永磁電機齒槽轉矩的討論局限于定轉子軸線重合，即氣隙均勻的情況。但在工程實際中，由于加工工藝的限制，定轉子軸線不可能完全重合，不同程度地存在轉子偏心。電機中的轉子偏心有兩種情況，即靜態(tài)偏心和動態(tài)偏心。靜態(tài)偏心是由定子鐵心橢圓、定子或轉子不正確的安裝位置等因素引起的，其特點是最小氣隙的位置不變。動態(tài)偏心的原因是：轉子軸彎曲、軸承磨損、極限轉速下的機械共振等，其特點是：轉子的中心不是旋轉的中心，最小氣隙的位置隨轉子的旋轉而變化。本節(jié)討論靜態(tài)偏心的影響。相對于氣隙均勻的情況，轉子靜態(tài)偏心時的氣隙磁密發(fā)生了變化，必然影響齒槽轉矩的大小和分布，下面進行具體分析。

一、轉子偏心對氣隙磁密分布的影響

圖5一56為轉子偏心時表面式永磁電機的結構示意圖。氣隙長度隨定轉子相對位置的變化而變化式中，a為標稱氣隙長度，也就是轉子不偏心時的氣隙長度。為偏心度；O為定轉子之間的相對位置角，0一O設定在最小氣隙處。氣隙長度的變化將導致氣隙磁場的變化，用有限元法計算了某6極電機轉子偏心和氣隙均勻時的氣隙磁密分布（不考慮齒槽），如圖5一57所示。其中，標稱氣隙長度為,最小氣隙為。可以看出，氣隙磁場發(fā)生很大變化，不但每極下氣隙磁密幅值不同，氣隙磁密分布的周期性也發(fā)生了變化。些變化將導致齒槽轉矩的變化。

二、轉子偏心永磁電機的等效

由于轉子偏心，難以確定氣隙磁場的分布。為簡單起見，暫時忽略電樞槽的影響，認為電樞表面光滑。對于表面式永磁電機，氣隙磁密可近似表示為。

三、轉子偏心永磁電機的齒槽轉矩分析

電機內儲存的磁場能量可表示為睿耳等cos 「任g零；當轉子偏心時，Zkp ( k一1 , 2圖5一58給出了上述6極永磁電機對應不同偏心度時的傅里葉分解系數(shù)。可以看出，當轉子不偏心時，只有O次和Zkp ( k一1 , 2 , 3，一）次傅里葉分解系數(shù)不為3，…）次傅里葉分解系數(shù)比不偏心時略有減小，但有可能除Zkp ( k一1 , 2 , 3，一）次以外所有的次傅里葉分解系數(shù)都由偏心時的為零變?yōu)椴粸榱?，其中，尤以Zkp士1( k一1 , 2 , 3，二次幅值最大。也就是圖說，偏心引進了新的諧波。

3．齒槽轉矩表達式

將式（5一58）、式（5一59）和式（5一60）代人式（5一1）得到轉子偏心時的齒槽轉矩表達式。

• 偏心對齒槽轉矩的影響

從式（5一63）可以看出，B瓦（0）的傅里葉系數(shù)中，只有nz ( n一1 , 2 , 3，…）次傅里葉分解系數(shù)對齒槽轉矩有影” “ 。不論轉子是否偏J 。，〔 hm + g ( 0 , a ) 〕 2中只存在m · ‘ m一，, 2 ,3，…）次傅里葉分解系數(shù)。hm當不存在轉子偏心時，B幾（0）中的Zkp次諧波不為零，當滿足mz一Zkp時，它們與hmhm + g ( 0 , a )中的二（m一1 , 2 , 3，…）次諧波相互作用，產生齒槽轉矩。當存在轉子偏心時，B瓦（0）中的。（n一1 , 2 , 3，…，）次諧波可能都不為零，當滿足mz一n時，它們與「 hm + g ( 0 , a )中的mz ( m一1 , 2 , 3，…）次諧波相互作用，產生齒槽轉矩。hm當槽數(shù)和極數(shù)之間滿足z一Zkp時，不論是否存在偏心，對齒槽轉矩起作用的總是B幾（0）的Zkp次諧波，這些諧波的幅值隨偏心度的增大而略有減小，因而其齒槽轉矩也隨偏心度的增加而略有減小，變化很小。