为了削弱内置式“—”型单相永磁同步电机的齿槽转矩,推导了磁极偏移后齿槽转矩的表达式,分析了齿槽转矩与偏移角度的关系。以一台8槽6极内置式“—”型单相永磁同步电动机为例,对比分析了不同偏移角度下的齿槽转矩,同时给出了确定最佳偏移角度的方法。通过解析法的分析和有限元仿真结果表明,采用磁极偏移方法,偏移合适的角度能显著地削弱内置式“—”型单相永磁同步电动机的齿槽转矩。为传统的单相感应电动机相比,单相永磁同步电动机具有体积小、结构简单、质量轻、功率密度高等优点。同时,单相永磁同步电动机还具有以下优点:不需要无功励磁电流,可以通过合理设计来提高功率因数,可以设计较大的气隙长度,从而更有效地抑制电机的杂散损耗。
然而,在内置式单相永磁同步电动机中,转子上的永磁体与有槽定子贴心的的相互作用,会产生比较明显的齿槽转矩。当内置式单相永磁同步电动机的转子转动时,齿槽转矩是一种额外的脉动转矩。它不会使内置式单相永磁同步电动机的平均输出转矩增加或者减少,但是会造成电动机速度波动以及振动等问题。在电动机起动时,由于齿槽转矩的存在,需要增大起动转矩。对于单相永磁同步电动机,过大的齿槽转矩甚至使电机不能正常起动。因此,优化齿槽转矩是内置式单相永磁同步电动机的设计与生产的主要任务之一。
目前国内采用磁极偏移方法削弱内置式“—”型单相永磁同步电动机齿槽转矩的研究还很少。然而, 与表贴式永磁电机相比,内置式永磁电机有效气隙比较小,齿槽转矩的影响更大。王一钧、胡夏夏等人采用永磁体不对称放置方法,削弱了内置切向式4极48槽和6极27槽两种槽极配合方案永磁同步电动机的齿槽转矩,并采用解析法研究了偏移角度。侯飞等人分析研究了永磁电机磁极偏移后的齿槽转矩,并采用解析法计算了永磁体的偏移角度。胡百振研究了电枢槽口宽度变化对内置式永磁同步电动机的齿槽转矩的影响。徐志科研究了永磁体极弧宽度变化对内置式永磁同步电动机的齿槽转矩的影响。蒋春容采用优化极弧、定子开辅助槽和调整定子齿槽宽度三种方法,优化了24槽4极内置式永磁无刷直流电动机的齿槽转矩。王光庆采用永磁体分段的方法,削弱了一台额定功率为14.39KW的内置式“—”型4极36槽永磁同步电动机的齿槽转矩。尹育聪采用磁极偏移方法削弱了一台48槽8极表贴式永磁同步电动机的齿槽转矩。
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