稀土永磁同步電機(jī)之轉(zhuǎn)子靜態(tài)偏心對(duì)表面式永磁電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的影響

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

一、轉(zhuǎn)子偏心對(duì)氣隙磁密分布的影響

圖5一56為轉(zhuǎn)子偏心時(shí)表面式永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。氣隙長度隨定轉(zhuǎn)子相對(duì)位置的變化而變化式中，a為標(biāo)稱氣隙長度，也就是轉(zhuǎn)子不偏心時(shí)的氣隙長度。為偏心度；O為定轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)位置角，0一O設(shè)定在最小氣隙處。氣隙長度的變化將導(dǎo)致氣隙磁場的變化，用有限元法計(jì)算了某6極電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心和氣隙均勻時(shí)的氣隙磁密分布（不考慮齒槽），如圖5一57所示。其中，標(biāo)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(dǎo)致齒槽轉(zhuǎn)矩的變化。

二、轉(zhuǎn)子偏心永磁電機(jī)的等效

由于轉(zhuǎn)子偏心，難以確定氣隙磁場的分布。為簡單起見，暫時(shí)忽略電樞槽的影響，認(rèn)為電樞表面光滑。對(duì)于表面式永磁電機(jī)，氣隙磁密可近似表示為。

三、轉(zhuǎn)子偏心永磁電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩分析

電機(jī)內(nèi)儲(chǔ)存的磁場能量可表示為睿耳等cos 「任g零；當(dāng)轉(zhuǎn)子偏心時(shí)，Zkp ( k一1 , 2圖5一58給出了上述6極永磁電機(jī)對(duì)應(yīng)不同偏心度時(shí)的傅里葉分解系數(shù)。可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)子不偏心時(shí)，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(shí)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(shí)的為零變?yōu)椴粸榱悖渲校纫訸kp士1( k一1 , 2 , 3，二次幅值最大。也就是圖說，偏心引進(jìn)了新的諧波。

3．齒槽轉(zhuǎn)矩表達(dá)式

將式（5一58）、式（5一59）和式（5一60）代人式（5一1）得到轉(zhuǎn)子偏心時(shí)的齒槽轉(zhuǎn)矩表達(dá)式。

• 偏心對(duì)齒槽轉(zhuǎn)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(duì)齒槽轉(zhuǎn)矩有影” “ 。不論轉(zhuǎn)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(dāng)不存在轉(zhuǎn)子偏心時(shí)，B幾（0）中的Zkp次諧波不為零，當(dāng)滿足mz一Zkp時(shí)，它們與hmhm + g ( 0 , a )中的二（m一1 , 2 , 3，…）次諧波相互作用，產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩。當(dāng)存在轉(zhuǎn)子偏心時(shí)，B瓦（0）中的。（n一1 , 2 , 3，…，）次諧波可能都不為零，當(dāng)滿足mz一n時(shí)，它們與「 hm + g ( 0 , a )中的mz ( m一1 , 2 , 3，…）次諧波相互作用，產(chǎn)生齒槽轉(zhuǎn)矩。hm當(dāng)槽數(shù)和極數(shù)之間滿足z一Zkp時(shí)，不論是否存在偏心，對(duì)齒槽轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩也隨偏心度的增加而略有減小，變化很小。