一種消弱永磁同步電機(jī)齒諧波電勢(shì)的有效方法
李開成（華中理工大學(xué)武漢430074）
【摘 要】通過永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極采用多段斜磁鋼結(jié)構(gòu)消弱齒諧波電勢(shì)的研究，得出了傾斜系數(shù)、分布系數(shù)，以及綜合分布系數(shù)與磁鋼分段數(shù)、錯(cuò)位距離、傾斜角度之間的關(guān)系。證明轉(zhuǎn)子磁極采用這種結(jié)構(gòu)對(duì)基波電勢(shì)消弱甚小，而對(duì)齒諧波電勢(shì)能大大消弱。
【敘 詞】永磁電機(jī)同步電機(jī)／斜磁鋼磁極齒諧波電勢(shì)
l引言
齒諧波電勢(shì)的存在會(huì)使電機(jī)的電勢(shì)波形出現(xiàn)鋸齒。在交流調(diào)速系統(tǒng)所使用的永磁同步電動(dòng)機(jī)中，加在電機(jī)上頻率可調(diào)的三相電壓多采用脈寬調(diào)制的方法，由功率電子器件提供，該電壓含有豐富的諧波成分，它使電機(jī)銅耗和鐵耗增加，電機(jī)性能受到影響。如果電機(jī)的齒諧波電勢(shì)又比較強(qiáng)，電機(jī)的性能將進(jìn)一步惡化。因此，必須設(shè)法消弱齒諧波電勢(shì)。轉(zhuǎn)子磁極采用多段斜磁鋼結(jié)構(gòu)是一種消弱齒諧波電勢(shì)的有效方法。
2傾斜系數(shù)、分布系數(shù)和綜合分布系數(shù)
設(shè)磁鋼形狀如圖1所示，磁鋼的弧面與側(cè)面不垂直，呈圓弧狀平行四邊形結(jié)構(gòu)。一個(gè)磁極由j塊完全相同的磁鋼沿軸均勻分布而圖1磁鋼形狀成，每塊磁鋼側(cè)面偏離轉(zhuǎn)子軸向口，弧度，側(cè)面沿圓周方向扭過的弧度為p，相鄰兩磁鋼之間錯(cuò)位的弧度為口（見圖2）。
2.1幀斜系數(shù)
對(duì)于傾斜磁鋼，如果將磁鋼細(xì)分成無窮多段，如圖3所示，則每微段磁鋼產(chǎn)生的磁通在定子導(dǎo)體中感應(yīng)的同一次諧波電勢(shì)存在著相位差，使得合成的同次諧波電勢(shì)得到削弱，削弱的程度，可用類似于斜槽分?jǐn)?shù)的傾斜系數(shù)表示。
磁鋼傾斜、定子槽不傾斜，與轉(zhuǎn)子磁鋼不傾斜、定子槽傾斜在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)的效果一致，因此，傾斜系數(shù)可按斜槽系數(shù)導(dǎo)出。
如圖4所示，設(shè)有一導(dǎo)體，認(rèn)為由n個(gè)相同的微段導(dǎo)體串聯(lián)而成，相鄰兩微導(dǎo)體之間相距角為(rad)，則基波傾斜系數(shù)為：
2.2分布系數(shù)
由于相鄰兩塊磁鋼之間有錯(cuò)位，則每塊磁鋼產(chǎn)生的磁通在同一導(dǎo)體中感應(yīng)的同一次諧波電勢(shì)存在相位差，使得合成的諧波電勢(shì)得到消弱，消弱的程度用分布系數(shù)表示。
如果第k塊磁鋼產(chǎn)生的磁通在定子繞組中感應(yīng)的第v次諧波電勢(shì)為eqv．eikvα則j塊磁鋼產(chǎn)生的磁通感應(yīng)的第v次諧波電勢(shì)為：
為第v次諧波分布系數(shù)�；ǚ植枷禂�(shù)為：
2.3綜合分布系數(shù)
當(dāng)磁極采用斜磁鋼分段錯(cuò)位結(jié)構(gòu)時(shí)，如果第k塊磁鋼產(chǎn)生的磁通在定子繞組中感應(yīng)的第v次諧波電勢(shì)為  ，則磁鋼發(fā)出的磁通在定子繞組中感應(yīng)的第y次合成諧波電勢(shì)為： 上式表明，對(duì)于既分段又傾斜的磁鋼，其綜合分布系數(shù)為傾斜系數(shù)和錯(cuò)位分布系數(shù)之積。
3消弱齒諧波電勢(shì)的條件
由式(5)可知，若要消去第v次諧波電勢(shì)，應(yīng)使
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