脉动转矩(pulsating torque)分为三部分:1.纹波转矩(ripple torque) 2.齿槽转矩(cogging torque) 3.磁阻转矩

齿槽转矩:对于永磁同步电机,就算定子未通电,也会因为永磁体和定子齿槽之间磁阻变化而产生转矩。

纹波转矩:负载时定子磁动势与转子电磁特性( 包括转子永磁体 磁场以及转子磁阻的变化) 相互作用产生的转矩。说白了也就是定子磁场谐波和转子磁场谐波互相作用产生的转矩。在正弦波电机中主要是由转子磁势分布偏离理想波形造成的。在方波电机中,除上述原因外,更主要是由于控制器设计和电机内存在的电感使得定子电流换向不能在瞬间完成而造成的换向转矩。

 


纹波转矩:

  能量的计算就是 BH/2 的积分。工磁有介绍的。

  B平方也就是单纯的(Bs+Br)2展开。其中只有定转子磁密耦合才产生转矩,然后将其定转子磁密傅里叶展开。

  磁密谐波是磁动势空间谐波产生的,也就是脉振方波磁动势傅里叶展开。

  (如果磁动势时间谐波/三相电流含有谐波,那么仍然会产生纹波转矩的。)

注:如果按照T =E*I来考虑,E或者I出现谐波都会造成谐波转矩,而E出现谐波就是磁密的非正弦,I的谐波就是三相电流非正弦,和上面的磁动势时间空间/谐波本质一样,描述角度不同。

再注:确实转速不一样的两个磁场并不会累计产生能量,但是会产生类似于无功一样的能量,所以这个推导过程只是说明不同转速的磁场不能产生定向转矩(就是那种产生能量的),但是肯定是会产生波动性质的转矩!

下述的不同阶次,指的是空间谐波。

如果按照下述公式(4)对时间谐波 cos(μwt) cos(wt) 之间积分,会发现不等于0 ,所以由电流时间谐波产生的气隙基波磁密和转子气隙磁密会产生转矩。

总而言之就是,定转子不同阶数的空间谐波 之间没有纹波转矩;但是如果定子电流有谐波,那产生的磁密会和永磁体转子的磁密之间作用产生转矩。(参见下一模块)

 

空间谐波只有阶数一致才产生转矩。(参见时间/空间谐波随笔)可以发现,确实是同转速,也就是同阶数下的谐波才会产生寄生转矩(异步电机)!!!


 

 

 

 

 


下面1.2中说明的方波纹波转矩大 是因为方波电机 换相时刻会有定子磁场波动。

 

 

 


 上述是理论概括的两大类,实际细分可以分为如下情况:

     

 

 

 

   

 

 

参考文献:方波 、 正弦波无刷直流 电机及 永磁同步电机结构 、 性能分析 ——曹荣昌 黄娟