摘要：

      本文讨论了四相、五相、六相拼块电机的适应性，那在带有伺服特征和故障容差的应用中是关键的要求。研究表明在正常的运行条件下，齿槽选择适当的槽数和极数组合，且使电机的电流密度最小，可以获得极好的伺服特性。要使转矩纹波最小化归因于那些齿槽和各种故障条件。文中描述了一种新型理想转矩控制策略。

      永磁电机运行在恒转矩和恒功率模式，在规定的电压电流下，使铜损耗处于最小。采用合适的控制策略能实现无纹波的转矩运行。本文一个四相电机故障容差驱动系统的计算机仿真说明了该控制模式的应用。

关键词：故障容差；拼块电机；理想控制；永磁电机；伺服驱动

    永磁无刷伺服电机越来越得到广泛的应用，归因于其高功率密度、高效率以及与其它电机驱动技术相比有更好的动态性能。然而，目前永磁无刷电机的纹波转矩经常是应用中的主要问题，尤其在速度和位置控制的应用中。为了减小电动势中的接头转矩和谐波，传统三相永磁无刷伺服电机在设计中加以考虑，如分布绕组和定／转子斜槽，，结果是增加制造成本和减少效率和功率密度。而且除应用中获得好的伺服特征之外，传统无刷永磁电机故障容差的度数也是需要的，且不会满足可靠性要求；

    永磁无刷拼块电机，有别于传统无刷电机如图1所示，只是因为用绕制线圈改变定子齿槽，该绕组传导成本低制造容量高，例如，在电动汽车市场，用三相拼块电机设计优势且可用传统三相逆变器驱动。另外由于每相绕组之间本来是绝缘的，磁力、热和自身力的故障容差将显得更高。

      此外，对于一个给定相数，对应定子槽数和转子极数的较大数目的组合是存在的。总的来说，假定某拼块屯机有一个正弦曲线的反电势波形，那么电流控制器就需要采用一种正弦电流信号才能给出合适比例要求的转矩。然而，如果反电势的波形不是正弦波，或者诸如电路开路或短路引起在故障条件下的大力矩脉动，这种单一的控制策略不可避免地要在电机正常的运行条件下产生转矩纹波。这两个问题可以通过采用理想转矩控制策略而被部分克服，它是以减少铜损为目标而释放转矩要求的。当前控制策略的效率被逆变器电压所限止了。由于追求最小的铜损，结果要求绕组电流趋向于反电势。结果，在高速控制器中电机要求的转速归因于逆变器电压所限。

     许多安全临界应用要求故障容差驱动运行在宽速范围，包括恒转矩运行模式和恒功率运行模式。然而理论上一个故障容差无刷电机每单元感应可运行在无限宽的连续电源范围之内，目前的控制方式不再在正常或故障条件下运行时提供有效方式，结果是拼块电机的潜在功率容量只好妥协。

    本文讨论了四相、五相、六相拼块电机的适应性，并且是应用在的伺服特性和故障容差的都有关键要求的地方。当一个传统的正弦相电流激励并且是显示表明存在合适的槽数和极数组合，在良好的运行条件下电机功率密度的影响最小，极好的伺服特性将会得到。然而，由于一相短路或开路故障，将产生转矩纹波。本文还叙述了理想转矩控制模式适用于连续辖矩和连续电源的运行范围，在正常和故障的条件下产生纹波转矩。

    对于无刷交流伺服电机，通以正弦相电流波形，反电势的谐波失真和齿槽是输出转矩纹波的两大主要原因。许多技术，如绕组分布和转子、定子斜槽是适用的，为了获得正弦反电势波形和减少齿槽。

    对一个正常的m相电机，电磁转矩如下：

 

    其中：n= km±1

    因此，电动势谐波的序数n归结于力矩纹波的产生，只有当(n±1)=k0时，k是整数，这样，由反电势谐波，和正弦相电流波形相互影响而产生的转矩纹波如下所示：

    ·n=5，7，ll，13，l7，19，23-    对一台三相电机

    ·n=3，5，7，9，ll，i3，15，17，19，2l……对一台四相电机

    ·n=9，11，19，21--…    对一台五相电机

    ·n=5，7，ii，13，l7，l9，23-    对一台六相电机

    因此，