转子齿形状对10极12槽开关磁通电机转矩特性的影响
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摘要：开关磁通永磁电机是一种新型的双凸极结构无刷电机，功率密度高且结构简单，但由于其自身的双凸极结构，转矩波动较大，会引起较大的振动和噪声。针对一种应用于电动汽车的10极12槽开关磁通永磁电机，研究开关磁通永磁电机电磁转矩，齿槽转矩与转矩波动的特点。利用有限元分析法研究分析不同绕组结构以及不同转子齿结构（包括开槽齿、阶梯齿、偏心齿）对转矩性能的影响。将开关磁通永磁电机的新型转子齿结构特性与传统转子齿结构特性进行对比分析，通过仿真数据验证这几种新型转子齿结构可以实现有效减小齿槽转矩与转矩波动的功能，并且其输出的电磁转矩减小比例不大。
关键词：开关磁通永磁电机；转矩波动；开槽齿；阶梯齿；偏心齿
中图分类号：TM 315 文献标志码：A 文章编号：1007-449X（2016）03-0051-06
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随着全球汽车数量的与日俱增，能源危机和环境污染已成为制约世界汽车工业发展的瓶颈。清洁、低能耗电动汽车的研究与开发得到了世界各国的关注。为汽车提供动力同时兼有能量回收功能的电机系统是电动汽车的关键技术之一，它直接影响着整车的各项性能指标。
开关磁通永磁电机（FSPM）具有永磁电机高功率密度的特点，同时FSPM绕组和永磁体都安装在定子上，避免高速运行时永磁体受到离心力的影响被甩落以及散热困难引发退磁的问题，又具有开关磁阻电机转子结构简单、机械强度高的优势，引起了广泛关注，已成为应用于电动汽车领域电机的一个全新的研究方向。
但是FSPM自身的双凸极结构使其具有较大的齿槽效应，导致转矩波动较大。并且永磁体切向充磁，其漏磁比径向结构大，当定转子轴线重合时，磁路存在着较严重的局部饱和。目前已经提出许多减小齿槽转矩与转矩波动的方法。可利用转子斜极结构减小或消除齿槽转矩与径向力。新型叠片结构可以使定、转子齿部饱和程度降低，经过理论分析与测试实验验证了这种结构拥有较小的齿槽转矩与较大的转矩密度。多齿结构减小了磁路磁阻及磁阻变化率，提高了平均转矩，减小了齿槽转矩与转矩波动。此外，开关磁通永磁电机的定子由永磁体与U型叠片组成，加工过程过多依赖粘结剂，易出现定子叠片脱落，永磁体碎裂等情况，工作在恶劣环境中其强度难以保证...
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