减小齿槽定位转矩（cogging）的方法

瓜瓜00 · 发表于 2010-10-15 17:28

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本帖最后由瓜瓜00 于 2010-10-15 17:35 编辑

齿槽转矩是永磁电机绕组不通电时永磁体和铁心之间相互作用产生的转矩，是由永磁体与电枢齿间相互作用力的切向分量的波动引起的。当定转子存在相对运动时，处于永磁体极弧部分的电枢齿与永磁体间的磁导基本不变，因此这些电枢齿周围的磁场也基本不变，而与永磁体的两侧面对应的由一个或两个电枢齿锁构成的一小段区域内，磁导变化大，引起磁场储能变化，从而产生齿槽转矩。齿槽转矩定义为电机不通电时的磁场能量W相对于位置角a的负导数，即

————摘自《永磁电机》王秀和等编著、中国电力出版社第五章、坛子里有可下载的资源

永磁同步电动机三相绕组不通电，且绕组开路的情况下，用手轻轻转动转子时，会感觉到转子上有一定的作用转矩，该转矩在一圈范围内大小不均匀，且可发现若干定位点，在自然状态下转子即定位在这些点，只有在一定的外界转矩作用下，才能改变转子定位的位置，正因为这样，常常把永磁电动机不通电且绕组开路情况下转动转子的转矩称为定位(detent)转矩。（也有称残留转矩、静态转矩）
————摘自百度文档

以上资料供参考，主要想和大家一起讨论下，尽可能减小齿槽定位转矩（cogging）的方法有哪些：
我先引出两条
（1）减小槽口宽度、采取磁性槽楔、减小齿尖饱和度（适当的齿尖高度）
（2）增大每极槽数、增大气隙长度、减小气隙磁密、改善气隙磁场分布
另外，我在试验电机过程中，发现整数槽的残留转矩比分数槽的大，采用分数槽也是一个方法。
由于我做永磁电机时间不长，个人知识、经验有限，如果有说得不对的地方请大家指正，如果有更好的方法，也希望各位不吝指教。O(∩_∩)O谢谢

tjulix · 发表于 2010-10-15 19:34

斜槽/斜极
分数槽会减少静态时的磁阻转矩么？如果说是动态的我同意，静态的我觉得未必

F.J. · 发表于 2010-10-15 19:47

不多说，上总结的一点东西你自己看吧。

脉动转矩研究.ppt (182 KB, 下载次数: 541)

040823 · 发表于 2010-10-15 22:33

3楼的资料不错.谢谢!

电机小学生 · 发表于 2010-10-17 11:13

实际就是斜槽/斜极还有就是采用分数槽

其他的并不实用看到的也很少

电机小学生 · 发表于 2010-10-17 11:14

回复 2# tjulix

请问什么是静态的磁阻转矩？什么是动态的磁阻转矩谢谢您了！

chenjinhua024 · 发表于 2010-10-17 14:52

不多说，上总结的一点东西你自己看吧。
F.J. 发表于 2010-10-15 19:47

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三楼的文档算是很全面了，想必是专门研究这方面的吧。

ltyls · 发表于 2010-10-17 15:54

三楼的文档确实比较专业，值得大家参考借鉴！

tjulix · 发表于 2010-10-17 16:10

回复 6# 电机小学生

最怕咬文嚼字……
磁阻转矩本身不分静态和动态，因为我个人认为转矩脉动实际上可以说是一种高频的磁阻转矩，电机静止时的定位转矩（转矩脉动）来自于齿槽中磁场分布不均，所以和绕组没什么关系。而电机旋转起来的动态时，绕组也产生了一部分磁势，普通绕组会沿袭静态时的磁场对称分布，转矩脉动会只大不小，而分数槽就可能会因其特殊绕组分布（如一对极下的齿槽分布不对称），将部分齿槽转矩抵消，那么平均值就可能会变小。

电机小学生 · 发表于 2010-10-17 17:20

【绕组也产生了一部分磁势，普通绕组会沿袭静态时的磁场对称分布，转矩脉动会只大不小，而分数槽就可能会因其特殊绕组分布（如一对极下的齿槽分布不对称），将部分齿槽转矩抵消，那么平均值就可能会变小。】

齿槽转矩/定位力矩/您说称的静态磁阻转矩  按我的理解就是一样的定西

齿槽转矩就是不通电时  ，转子旋转,由于由于定子开齿，磁能有变化所引起的那部分转矩
但通电了以后  ，产生的转矩波动，应该归到“纹波转矩”中

呵呵  反正这些东西都能引起转矩的波动就是了，确实如您所言，咬文嚼字确实没啥意义！

理论上  消减齿槽转矩有这些方法

我就不分类了

1 定子开辅助齿
2 定子开辅助槽
3 永磁体上开槽
4 斜槽
5 斜极（含交错式斜，和阶梯式斜）
6 分数槽
7 磁极偏移
8 组合磁极偏移
9 极弧系数优化
10 磁钢去尖角
11 磁钢形状优化
12 halbach充磁
13 槽口宽优化

要是直线电机  还有
14 初齿宽优化
15 两电机串接的，磁导调制优化

国内搞这个的王秀和老师算是比较牛的，国外我推荐Z.Q.ZHU 的几篇经典论文

其实学术是学术，工程是工程，我见过的实物的电机
分数槽.斜槽.分段斜极的最多
见过老外的电机有几台定子开辅助槽的，和唯一的一台磁极偏移的

其他的方法，呵呵  学术嘛！

qaz · 发表于 2010-10-17 21:55

奇怪，无法下载？

tjulix · 发表于 2010-10-17 23:31

【绕组也产生了一部分磁势，普通绕组会沿袭静态时的磁场对称分布，转矩脉动会只大不小，而分数槽就可能会因 ...
电机小学生发表于 2010-10-17 17:20

登录/注册后可看大图

说到这我也想起来个问题，反电势的谐波含量大小和转矩脉动大小是否有关系呢？数学或物理上的关系是怎么样的？

长征4号 · 发表于 2010-10-17 23:39

减小齿槽转矩最有效的办法应该是斜槽和分数槽！

瓜瓜00 · 发表于 2010-10-18 07:59

回复 2# tjulix
如果是理论上我没法验证这个说法，但如果从实际情况看确实是如此，我做了对比试验后发现的。

瓜瓜00 · 发表于 2010-10-18 08:01

回复 3# F.J. 你的资料很好，谢谢了！

lchtape · 发表于 2010-11-2 16:15

可以在轴承上加个精密定位圈

精密定位圈在电机上的应用

1。不需要高精度的公差或使用胶水，在不同操作环境里轴承可以安全固定。
2。在大范围工作温度下，为不同膨胀系数的连接工件提供稳定的保持力
3。改变轴承装置的刚性，并降低噪音和振动
4。减少扭矩波动和降低轴承摩擦损失
5。通过补偿公差的放宽从而增加模具的寿命
6。可以直接使用模制或者铸制的轴承座，不需另外加工

zyh198 · 发表于 2010-12-7 21:00

谢谢！分享。

lichao · 发表于 2011-1-29 12:12

10楼同学总结的很用心

fantasy211 · 发表于 2011-5-2 08:55

不多说，上总结的一点东西你自己看吧。
F.J. 发表于 2010-10-15 19:47

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谢谢三楼分享，比较具体。

kid2010 · 发表于 2011-11-2 22:45

3楼不错
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