削弱异步起动永磁同步电机齿槽转矩的新方法

黄晓寸，柳 霖，井立兵，孔武斌

(1.沧州师范学院,沧州061001;2.三峡大学,宜昌443002;3.华中科技大学,武汉430074)

0 引 言

研究表明,世界上30% ～40%的电能是在工业应用中被电机消耗的[1]。环境问题,特别是由于产生于发电站的温室气体排放导致的全球变暖加速,致使制造出高效电机变得迫在眉睫。在各种类型的电机中,小型三相感应电动机广泛应用于许多工业应用,如水泵与风机[2]。小感应电动机(以下简称IM)运营效率和功率因数较低,这限制了其应用。感应电动机的替代物就是高效永磁(以下简称PM)电机。另一方面来说,永磁电机运行需要逆变器,这对于许多单速应用来说成本较高,例如大多数风机、水泵机和压缩机。出于经济和操作性的原因,任何一种新的电机都应该能够直接替换现有的感应电机。因此异步起动永磁同步电机(以下简称LSPMSM)就是一个合适的替代选项。

同步电动机具有许多有吸引力的特性,例如结构简单、效率高、损耗低,功率因数高,体积小,重量轻等等。然而,它们的运作受到了齿槽转矩的消极影响[3-4]。齿槽转矩通过产生振动和机械噪声从而降低了电机的转矩质量,这严重影响了机器性能,尤其是在低速和直接驱动应用中[5]。较大的齿槽转矩会导致电机的起动困难。因此,降低齿槽转矩在永磁电机的设计中是非常重要的。研究人员调查了不同的降低齿槽转矩的方法,如槽口偏移[5-6]、磁体偏移[7]、辅助槽[8]、极弧系数优化和不同极弧系数组合[9]、永磁体分块[10-11]、永磁体塑形[12]是文献中提到的削弱齿槽转矩的方法的案例。……