摘要：永磁电机中永磁体与有槽电枢铁心之间的相互作用，产生齿槽转矩，引起电机振动和噪声。文章采用全场域三维有限元分析方法，对轴向磁场磁通切换型永磁(affspm)电机的齿槽转矩进行了仿真计算，研究了影响affspm电机齿槽转矩的因素，给出了削弱齿槽转矩的有效方法，为电机的****设计提供了重要的理论依据。

关键词：轴向磁场；磁通切换；永磁电机；齿槽转矩；三维有限元分析

中图分类号：tm351    文献标志码：a    文章编号：1001-6848(2010)03-0018-03

          

  齿槽转矩的存在，给永磁电机尤其是高精度永磁电机的性能带来了不利的影响，导致电机运

行中产生振动、噪声或起动困难等。在风力发电系统中，发电机必须克服齿槽转矩才能正常起动和运行。齿槽转矩的大小是衡量风力发电机性能好的重要指标。相关文献对齿槽转矩的产生、计算和削弱方法进行了研究，取得了大量成果。z．qzhu和s．m．hwang等人推导了永磁电机齿槽转矩的解析表达式[2_5]，山东大学王秀和教授等分析了永磁电机齿槽转矩的削弱方法[6-8]。然而，上述文献的研究是针对单定子永磁电机的。本文以一台三相12/10极affspm电机为例，采用全场域三维有限元法，对齿槽转矩进行计算，分析了影响齿槽转矩的主要因素．在此基础上，得到了削弱affspm电机齿槽转矩的有效方法，为该电机的设计和优化提供了理论依据。分析中，通过在电机外围加空气罩来计及电机外围漏磁的影响，使建立的有限元模型更接近实际情况。

    所研究的affspm电机样机由两个相同结构的定子和一个转子组成。每个定子由l2个“u”型导磁铁芯、l2块永磁体和12个线圈构成。每个线圈绕在两个相邻“u”型导磁铁芯的齿上，中间嵌入永磁体，永磁体沿切向交替充磁。两侧定子上正对的永磁体充磁方向相反。定子绕组采用集中绕组，

两侧正对的定子绕组相并联。转子共有10个齿（极），均匀设置在非导磁圆环的外圆周上。图1为affspm电机的平面展开图。

 

    为了考虑电机外围漏磁对齿槽转矩计算结果的影响，有限元建模时，在电机的外围加上空气罩，如图2(a)所示。为了便于观察，图中只显示电机一侧定子的模型。图2(b)为未考虑外围漏磁时的电机有限元模型。为了减少计算量，空气罩采用较粗的网格剖分。

  保持永磁体磁化厚度不变，增大定子齿宽，相应减小定子槽口宽度。图3为定子齿宽从占内径圆弧6.5。顺次间隔0 5。增至8.5。时，齿槽转矩的变化增大.

  保持定子齿宽不变，增大永磁体磁化厚度，

相应减小定子槽口宽。图4为永磁体磁化厚度从占内径圆弧60顺次间隔0 5度增至8度时，齿槽转矩的变化情提。从图中可以看出，齿槽转矩先减小后

增大，在7.5度时最小。

  

    在定子齿靠近定子槽侧加倒角或磁性槽楔以减小槽口宽度。图5足定子槽口宽分别为5.23 mm（未加倒角）、4 23  mm、3.23 mm和2.23 mm时齿槽转矩的变化情况。从图中可知，齿槽转矩在投有倒角时最小，并随