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水轮发电机气隙不均匀对磁场强度及转子磁极应力变化的影响
分析
马晨原;彭金宁;翟鹏;庞宏强;闵江涛
【期刊名称】《电网与清洁能源》
【年(卷),期】2015(031)011
【摘要】定子内腔和转子外圆气隙不均匀是大型水轮发电机组的主要振源之一.在定子和转子间产生的不均衡磁拉力,对转子和定子形成转频激扰力.为探讨气隙不均匀与磁场强度及电磁应力之间关系,依据发电机的实际结构,考虑铁心饱和的情况,以局部电磁力计算方法中的局部麦克斯韦应力法和虚位移法为基础,结合有限元软件电磁模块分析工具,对水轮发电机转子对中及偏心的6种工况进行发电机内部整体气隙磁场磁感强度及转子表面应力分析,研究水轮发电机气隙变化对转子磁极应力的影响.
【总页数】6页(P131-136)
【作者】马晨原;彭金宁;翟鹏;庞宏强;闵江涛
【作者单位】西安热工研究院有限公司,陕西西安710054;西安热工研究院有限公司,陕西西安710054;西安热工研究院有限公司,陕西西安710054;西安热工研究院有限公司,陕西西安710054;西安热工研究院有限公司,陕西西安710054
【正文语种】中文
【中图分类】TM312
【相关文献】
1.水轮发电机转子磁极悬挂结构动应力研究 [J], 刘娅娟;张伟;洪玉萍;王超
2.水轮发电机定转子动态气隙分析研究 [J], 陈光辉;吴和静;钟苏;吕桂萍;庞立军;王燕;田超
3.水轮发电机气隙内磁场和转子温度场计算 [J], 付敏;李伟力;张东
4.不均匀气隙齿顶对外转子轮边直驱电机性能影响 [J], 王道麟;张炳义;冯桂宏
5.由转子接地故障引发的水轮发电机转子磁极引线方式探讨 [J], 胡忠启; 张亚武; 何忠华; 王梓琪
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非均匀气隙对永磁同步电动机弱磁能力的影响林传霖;林珍【摘要】本文主要研究转子表面结构对内置式永磁同步电动机弱磁性能的影响.通过改变永磁同步电动机相邻两极之间的转子表面结构,确定不同的模型方案,利用有限元软件MAXWELL进行样机模型的建立与有限元仿真.结果表明,对转子结构进行优化可以改变永磁电动机的计算极弧系数和电感参数,提升永磁同步电动机的弱磁性能.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2018(019)003【总页数】5页(P65-69)【关键词】内置式永磁同步电动机;转子结构;弱磁能力【作者】林传霖;林珍【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福州 350116;福州大学电气工程与自动化学院,福州 350116【正文语种】中文由于气候问题与能源安全问题日趋严重，零排放、无污染的电动汽车的发展进入了黄金时期，同时电动汽车以其优越的控制性、稳定性和安全性受到越来越多消费者的青睐[1-2]。
永磁同步电动机具有结构简单、功率密度高、控制精度高等优点，在新能源汽车的研发与生产中被广泛的使用。
电动汽车需要在保证逆变器容量不变的情况下拥有较高的调速范围，因此在基速以下为恒转矩区间，采用最大转矩控制（MTPA）。
基速以上，为恒功率区间，采用弱磁控制，如图1所示。
恒功率区间越大，说明电动机的弱磁能力越强，这对电动机调速范围的增加有重要的作用[3-6]。
内置式永磁同步电动机（以下简称IPMSM）相对于表贴式PMSM结构稳定且Ld≠Lq，一般情况下交轴电感大于直轴电感，具有良好的凸极效应，更适合应用于电动汽车中。
本文以一台 IPMSM 为例进行研究。
为了研究不均匀的气隙结构对电动机弱磁性能的影响，本文通过有限元软件MAXWELL，利用软件的 UDS （user define solutions）功能与Toolkit插件对电动机进行仿真。
图1 电动机转矩、速度、功率驱动特性1 永磁同步电动机弱磁调速原理电动汽车使用逆变器对PMSM进行驱动，电动机的端电压Ua和电枢电流Ia只有在逆变器限制电压Umax与限制电流Imax下才能稳定运行：在上述条件限制下，当电动机要超过基速运行时，要控制绕组电流对电动机的磁场进行削弱，同时保证功率输出的恒定且输出的转矩随速度的增加而减小，这种控制方式就是弱磁控制[4]。
气隙谐波对凸极发电机影响研究张涛;袁星;王天锋【摘要】From the operation principle of flameproof brushless excitation synchronous generators, the main performance of salient -pole generators is designed. While the slots of generators are open or close, their harmonics of magnetic field distribution and gap magnetic flux density are studied. The influence of generator by higher harmonics when the air gap is increasing is analyzed. Finally, two kinds of method for handling the problem of high harmonic in engineering are put forward.%从隔爆型无刷励磁同步发电机工作原理出发，设计了凸极发电机模型的主要参数。
在发电机具有开口槽和无开口槽时，研究了它们各自磁场分布及气隙磁密的谐波。
并且分析了工程中加工转子外圆，增大气隙时，气隙高次谐波对发电机影响研究。
最后，提出了工程中常用两种处理谐波过高的方法。
【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2015(000)028【总页数】3页(P82-83,84)【关键词】隔爆型无刷励磁同步发电机;谐波;性能研究【作者】张涛;袁星;王天锋【作者单位】南阳防爆集团股份有限公司，南阳473001;南阳防爆集团股份有限公司，南阳473001;南阳防爆集团股份有限公司，南阳473001【正文语种】中文【中图分类】TM3810 引言随着电力技术的成熟，石油平台向远洋的发展，可以利用石油平台的余压、余气发电，因此隔爆型无刷励磁发电机的需求也在快速增长着，其中采用低压大功率无刷励磁发电机作为主电力电源设备是解决远洋无法供电的方案之一。
谈电机转子锯齿缺陷与电机性能电机定子与转子铁芯是由冲片叠压而成。
理论上讲，冲片与冲片之间应叠放整齐，叠压后可以保证铁芯的槽形整齐光滑。
但是在实际生产加工过程中，任何一个铁芯的槽形都会有不同程度的不整齐事实。
对于定子铁芯及绕线电机的转子铁芯，铁芯槽内要嵌入绕组，如果槽内不光滑，会导致铁芯槽截面变小，造成绕组加工中嵌线困难，严重时对槽绝缘造成损伤。
而对于铸铝转子铁芯，槽内的不整齐，从直观上分析，相当于缩小了转子铝条的截面积，对电机的性能有较大的影响。
如果转子铁芯不整齐，对于开口槽转子，在转子车削完成后，会看到槽口有明显的锯齿甚至扭曲变形，而对于闭口槽转子，虽然从转子表面看不到明显的缺陷，但实际上对电机的性能有较大影响。
与其他工序相比，铸铝过程是一个相对隐蔽的工程，转子质量的保证必须有规范的操作工艺和完善的模具作保证。
普通笼型异步电动机的鼠笼转子一般采用半闭口槽，这里高效电机应用闭口槽，有两方面的考虑：一是降低了气隙磁阻，激磁电流相对来讲要小一些，产生的铜损耗也小；二是可以有效减少电机因磁导谐波在铁芯表面脉振产生的附加铁芯损耗。
显然，双重因素的效率提升作用颇具杀伤力，故而各厂家纷纷大面积试用转子闭口槽。
● 转子采用闭口槽虽可以减少电机的定子铜耗和杂散损耗，减少的幅度与闭口桥拱高度或磁桥厚呈正相关。
● 转子闭口槽磁桥厚过大，转子漏抗增大幅度变化较大，功率因数将趋于变差导致负载电流增加，使定转子铜耗、铝耗增加，抵消效率提升的成份甚至使效率反而下降。
● 转子采用闭口槽，因漏抗增大使起动电流有所下降，但同时起动转矩、大转矩也随之减小。
因此，采用闭口槽时应同时兼顾起动和过载能力数据的变化不能低于标准允许的限值。
对于铸铝转子电机，一般情况下要求铝的纯度不低于99.5%，我们可能会发问，电机转子用的铝是不是高纯铝？Ms.参与各位进行一个简单交流。
与相对于传统的初级加工铝锭而言，高纯铝的生产有着较高的产品附加值及利润空间。
气隙不均匀气隙不均匀是指机械或电气设备中，气隙在不同的位置或不同的方向上存在差异，通常导致设备的性能不稳定或损坏。
气隙通常是指机械零件或电气元件之间的间隙，比如轴承、齿轮、电机、变压器等。
如果气隙不均匀，可能导致以下问题：1. 不稳定的性能气隙不均匀常常导致设备的性能不稳定。
例如，电机的转速可能会在不同负载下产生变化，或输出的功率会随着负载的变化而波动。
这些问题可能导致设备无法满足其设计要求，或在生产过程中导致质量问题。
2. 噪音或振动当机械或电气设备的气隙不均匀时，可能会引起设备的噪音或振动。
例如，当电机的转子与定子之间的气隙不均匀时，可能会导致电机产生噪音或振动，甚至会引起电机的损坏。
3. 寿命缩短气隙不均匀可能导致一些零件的寿命缩短。
例如，当轴承的气隙不均匀时，可能会导致轴承的磨损加剧，从而减少轴承的寿命。
同样，当变压器中的绕组和铁芯之间的气隙不均匀时，可能会导致绕组受到电弧击穿，从而缩短变压器的寿命。
4. 故障和事故气隙不均匀可能导致机械或电气设备的故障和事故。
例如，当轴承的气隙不均匀时，轴承可能会过早失效，导致设备故障。
同样，当电机中的气隙不均匀时，可能会导致电机发生故障或事故，从而使设备停机。
5. 返修和维护气隙不均匀可能需要设备进行返修和维护。
例如，当电机发生故障时，可能需要将电机拆卸并重新制定气隙。
同样，当变压器发生故障时，可能需要进行维修或更换，以前者的气隙均匀。
总结气隙不均匀是机械或电气设备中一个非常重要的问题。
当出现气隙不均匀时，可能会导致设备的性能不稳定、噪音或振动、寿命缩短、故障和事故等问题。
因此，为确保设备的正常运行和提高设备的可靠性，需要注意气隙的均匀性，并进行必要的检查和调整。
齿槽转矩形成的原因、对电机性能的影响和不同削弱方法的对比分析一、齿槽转矩形成的原因及影响齿槽转矩Cogging torque，是永磁电机的固有现象，它是在电枢绕组不通电的状态下，由永磁体产生的磁场同电枢铁心的齿槽作用在圆周方向产生的转矩。
它的产生来自于永磁体与电枢齿之间的切向力，使永磁电动机的转子有一种沿着某一特定方向与定子对齐的趋势，试图将转子定位在某些位置，由此趋势产生的一种振荡转矩[1]。
无刷直流电动机电枢铁心为了安放定子绕组必定存在齿和槽,由于齿槽的存在,引起气隙的不均匀,一个齿距内的磁通相对集中于齿部,使得气隙磁导不是常数。
当转子旋转时,气隙磁场的贮能就发生变化,产生齿槽转矩,这个转矩是不变的,它与转子位置有关,因而随着转子位置发生变化,就引起转矩脉动[2]。
它与转子的结构尺寸、定子齿槽的结构、气隙的大小、磁极的形状和磁场分布等有关，而与绕组如何放置在槽中和各相绕组中馈入多少电流等因素无关。
齿槽转矩会使电机转矩波动，产生振动和噪声，出现转速波动，使电机不能平稳运行，影响电机的性能。
同时使电机产生不希望的振动和噪声。
在变速驱动中，当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。
齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。
二、不同削弱方法及对比分析(1)斜槽或斜极：定子斜槽或转子斜极是抑制齿槽转矩脉动最有效且应用广泛的方法之一,该方法主要用于定子槽数较多且轴向较长的电机[3]。
实践证明，斜槽使电机电磁转矩各次谐波的幅值均有所减小。
而斜槽或斜极引起的绕组反电动势的币弦化将会增大电磁转矩纹波。
斜极由于加工复杂、材料成本高而在工程上很少采用。
(2)磁极分块移位:由于转子斜极会使成本大大增加,并且加工工艺也会变得复杂,因而应用中往往采用磁极分块移位法,由通过计算得到磁极极弧系数,然后再把它优化,最后把几段分块磁钢沿周向错开一定角度安放来近似等效成一个连续的磁极[4],通常有两种移位方法:连续移位和交差移位,前者消除的是磁钢分块数目整数倍以外的所有齿槽转矩谐波成分,后者只能消除齿槽转矩的奇数次谐波,对偶数次谐波没有影响。
机器人用外转子直驱永磁电机不同极槽配合的性能分析郭有权; 司纪凯; 高彩霞; 李应生; 王书华【期刊名称】《《河南理工大学学报（自然科学版）》》【年(卷),期】2019(038)004【总页数】6页(P108-113)【关键词】直驱永磁电机; 外转子; 机器人; 极槽配合【作者】郭有权; 司纪凯; 高彩霞; 李应生; 王书华【作者单位】河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454000; 郑州润华智能设备有限公司河南郑州450004; 横川机器人(深圳)有限公司广东深圳518101【正文语种】中文【中图分类】TM351; TM359.60 引言在机器人应用领域，为了实现机器人低速大转矩运行，传统方法是采用伺服电机和减速器配合，但效率较低。
为了减少减速箱的使用，提高机器人传动系统效率，实现机器人的小型化和节能化以及无齿轮直接驱动，低速大转矩直驱永磁电机已经成为低速驱动系统的发展趋势。
高转矩密度、高效率、低转矩波动和低齿槽转矩等是低速大转矩直驱永磁电机设计的主要目标，而不同极槽配合方式对这些电机性能有很大的影响。
因此，合理选择极槽配合方式可以得到较高的绕组因数、较低的齿槽转矩和较低的转矩波动等，最大可能提高电机的性能[1]。
目前国内外关于极槽配合方式对电机性能的影响有大量的文献，曹翼等[2]利用有限元法针对10极12槽和8极12槽2种结构进行电磁性能研究，得出不同极槽配合方式的优劣性。
J.Choi等[3] 在相同要求和限制条件下，以传统6极永磁电机为基础，研究了不同槽数对电机性能的影响。
R.A.Sarabi等[4]提出了一种新型的极槽配合方式和绕组形式的求解方法，并通过有限元法从5项指标来验证这些组合的合理性。
D.Y.Kim等[5]、P.Ponomarev等[6]、WU Fan等[7]、DENG Wenzhe等[8]推导出电机振动以及气隙漏感的解析表达式，并基于此研究了不同极槽配合方式对振动幅值、噪声频率和气隙漏感的影响。
不同气隙长度对电机启动性能的影响分析宋林峰王爱元陈哲庄石榴（上海电机学院，上海201306）摘要：在电机设计过程中，只有选定了气隙长度，才能确定转子尺寸，因此电机气隙长度的选取十分重要，可以通过对电机性能的分析与计算来合理选取气隙长度。
对于异步启动永磁同步电机，首先应考虑电机采用均匀气隙结构的情况，利用有限元法对异步启动永磁同步电机进行启动分析，得到不同气隙长度对电机启动性能的影响；再通过对启动转矩/转速、启动电流的分析对比，选择较为合适的均匀气隙长度。
关键词：异步启动永磁同步电机；启动性能；气隙长度；有限元分析0引言异步启动永磁同步电机是具有自启动能力的永磁同步电机，其依靠定子旋转磁场与转子导条相互作用产生的异步转矩启动，启动原理与感应电机基本相同。
与普通的电励磁同步电机相比，异步启动永磁同步电机性能更优、结构更加简单且能量密度显著提高[1]。
永磁同步电机的理想运行条件是正弦分布的电机电流与正弦分布的电机气隙磁场。
虽然永磁同步电机电流的正弦性能够保证，但由于永磁同步电机本身的磁路特点，其气隙磁场远非正弦分布，因而影响了电机性能。
气隙磁场中的谐波含量会使系统的转矩脉动增大，在电机中产生附加的振动噪声，影响电机额定运行及空载运行时的效率[2]。
当谐波磁场相对于磁极表面运动时，会在极面感应出涡流，从而产生表面损耗。
当谐波磁场相对于齿部运动时，会在齿中感应出涡流，从而产生脉振损耗，因此优化电机的气隙磁密分布非常必要[3]。
若能分析得出电机的各结构参数变化对电机启动性能及气隙磁密的影响规律，则可综合分析结果及工程实际得出该结构的较优参数，从而优化电机的结构及性能。
在电机性能分析及参数选取过程中，需要利用有限元软件搭建模型进行辅助分析。
1气隙长度的选择根据电机参数，利用Ansoft Maxwell 软件搭载二维模型进行仿真分析，其中气隙长度取为0.6～1.6mm 。
图1所示为气隙长度选择为0.6mm 时的转矩波形。
叶冠齿数和齿顶间隙对涡轮气动性能的影响应银生;马石【摘要】通过数值方法对某1.5级带冠涡轮的流场进行研究,对比分析了不同叶冠齿数和齿顶间隙对涡轮气动性能的影响.研究结果表明,泄漏流与主流掺混后形成一个涡流区,改变了叶栅上半通道的流场结构,使得顶部流体以负攻角进入下级静叶,造成攻角损失,改变了下级静叶的气动性能.同时发现间隙相对于齿数对涡轮气动性能的影响程度更为显著,间隙相同,齿数从1增加到4时,涡轮效率增加0.75％;齿数相同,间隙从2mm减小到0.5mm时,涡轮效率增加1.82％.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】5页(P128-131,135)【关键词】叶冠;齿数;间隙;气动性能;涡轮效率【作者】应银生;马石【作者单位】江南造船集团责任有限公司,上海201913;海军工程大学动力工程学院,武汉430033【正文语种】中文涡轮叶片带冠结构设计可以减小泄漏流量，从而减小泄漏流对主流带来的影响。
国外，Denton[1]首先研究了叶片带冠设计对涡轮气动性能的影响，建立了叶顶间隙泄漏流动损失模型和相关经验公式。
Bohn[2]和Rosic[3] 研究了叶冠上篦齿形状对气动性能的影响。
Zimmermann[4]总结了篦齿封严泄漏流量的计算公式。
Nirmalande[5]经过试验分析了叶顶间隙大小和叶冠形状对涡轮气动损失的影响。
国内，吴丁毅[6]通过试验得出了篦齿宽度和齿顶间隙比对涡轮流场的影响。
鄢景[7]应用数值模拟方法分析了某型燃气轮机涡轮无冠和有冠顶部时间隙泄漏涡和通道涡流动结构。
李钰洁[8]对比分析了不同叶顶间隙下间隙流的流场，揭示了间隙流对叶片不同截面压力分布影响的规律。
黄晓光[9]和刘高文[10]研究了影响叶顶间隙泄漏流的因素有篦齿结构﹑压比和转速，得出矩形凹槽宽深比是封严性能的重要参数，压比和转速对封严性能影响不大。
高杰[11]研究了泄漏流与主流掺混作用对下级静叶气动性能的影响，表明下级静叶产生攻角损失。
2019年第2期第54 ( 207期）（EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)不均匀气隙齿顶对外转子轮边直驱电机性能影响王道麟，张炳义，冯桂宏(沈阳工业大学电气工程学院，辽宁沈阳110870)摘要为了使轮边直驱电机能够稳定运行，选用定子齿顶偏心致使气隙不均匀来改善磁场波形，降低电机的转矩脉动，同时电机的损耗也有所降低，电机整体性能得到了提高。
用Maxwell2W 对#组合对应的距进化分析，时矩脉动最小的距。
再与偏心距为0时的磁密、电势、涡流损耗、损耗、转矩脉动。
合理表明不改善电机性能。
关键词轮边电机;不均匀气隙;转矩脉动;偏心距DOI：10.3969/J.ISSN.1008-7281.2019.02.02中图分类号:TM301.4 文献标识码:A文章编号:1008-7281 (2019) 02-0004-004Influence of Uneven Air-Gap Teeth Top on Performance of WheelEdge Direct-Drive Motor with External RotorWang Daolin，Zhang Bingyi，and Feng Guihong&School of Electrical Engineering，Shenyang University of Technology，Shenyang110870，China)Abstract In order to stable operation of the w heel edge direct-drive motor，the eccentricstator tootli top i s selected to obtain uneven air gap and then improve the waveform of magneticfield. The t orque ripple of motor is reduced and the loss of motor is reduced simultaneously，thus the whole performance of motor is improved. The parametric analysis of eccen sponding the combination of maximum air gap and minimum air gap is carried out by using Maxwell 2D soft'ware to obtain the eccentricity of minimum torcque rijDple in overload mom calculated again with air-gap f lux density，noload back emf，eddy current loss，core loss andtorque ripple when eccentricity equals to 0. It is reasonably showed that uneven air gap can improve the performance of motor.Key words Wheel edge direct-drive motor;uneven air gap;torque ripple;eccentricity0引言重的 ，促进低碳生活和节约社会的 。
在 的 ，一些一线 的 在不，纯电传统 的 ，纯电 的设计与开发是其主要的 方向。
在汽车工业的研究和发展领域，人们致力于 发低、低 和非传统的 形式的交通工具。
与传统 相比，纯电 有更的传 统，传 ，而且没有有体，了 工业 发展必然趋势近些年来很多 了电动汽车的 [1]。
轮边 永磁 电机具有 、功、变 多。
因此，在 电机的放置中，由于轮边 电机有多。
因此，在 电机的放置中，由于轮边直电机有 ，多的 业重轮边 电机的。
电机的转矩脉动是 电机的一种固有特性，电机 的不平稳，导致电机的。
因此，电机转矩脉 时出转矩有 不变是优化 。
文[2] 不 改善电机性能。
文[3]出距与定子内径、、最隙、磁极跨距角之间的数学表达式。
但这两篇文42019年第2期(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)第54卷（207期）章本文以一款额定 25kW 轮边 电机为，对电机振 的，提出降低转矩脉动的新方法。
利有限元电机模型，通理的定距使不，降低电机转矩脉动以及损耗，优化电机气隙磁密波 形，使整体性能得到改善。
1电机主要指标以及尺寸本文电机的主要尺寸以及技术指标，如表1与表2所示。
表1电机主要尺寸项参数定子外径(mm)323定子内径(mm)80铁心长(mm)82(mm)1转子外径(mm)360磁路结径向内置磁钢(mm)36磁钢宽度(mm)6极202电机标项参数额定电压（V)380定功率(kW)25定转矩(Nm)299额定转速（rpm)800定（％)94基于Maxwell 建立该电机的二维模型，建模 过程假(1)平面二维场进行分析，忽略电机磁场的 变化；(2) 忽略铁磁材料中的涡流损耗和磁滞损耗；(3) 磁场仅被限制在电机内部，定子外部边界认为是零矢 位线；(4) 电枢绕组连接方式为星型连接，极配20极24，距1。
时对电机各个部分进行剖分，使电机瞬态求解更加精确；(5) 利自带材料或自定义材料，给电机各部分添加材料。
添常 材料DW 465,本文的磁钢材钕铁砸材料N 38UH ，剩磁为5 =1.23T ，矫顽力为D =975kA/m 。
定子励磁绕组米用的是铜；(6) 确定电机瞬态求解过程中各种损耗、运动部分、激励源、边界条；(7) 根据电机要求，确定额定、求解时间、转矩等+ 6]；机模型1所示。
图1电机1/4模块2不均匀气隙本文的的是正弦波的永磁电机，磁场波形接近于正弦，电机的转矩脉动， 控制系统精确性，使电机性能最。
本文通 化 形状使不化磁场波形。
但是不是 好，这样不，导矩脉动的增加。
勻气隙齿顶丨—a-不均勻气隙齿顶7图3不均匀气隙齿顶示意图气隙函数如+(&) ==2'' [V 槡2 _(F 2 -@2)5&2 ]cos&⑴Rr ==@-D -'-(2)@ ( @' ' +7 - +m a x )(+m a x - +7 )()'2[fm i < - (fm a x )C 〇D 1]式中，D '—转子内径（mm )； & - 距角，大小为6. 1 ；D —愚顶偏心距;R ,—愚顶半径。
首 先通过+m a x 、+7之间的比值关系，根据式（1 '和52019年第2期第54 ( 207期）（EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)式(2)，得到偏心距@的大小，+m i n= 1。
2.1不同偏心距对转矩脉动的影响于电 需要在启动和爬坡的 程需要电机提供较大的转矩。
此工况被：过 。
电机在 的情况下容易产生较大的转矩脉。
本文电动机的瞬态分析，峰 矩情况时的转矩脉动。
采用的是电流源，电枢电流有效 值 G = 123 A，/= 133.3 Hz，初相角—# = 18。
并且采 矢量控制。
绕组端 的电流G =1.414x/#x sin(2!—+ —#) (4)G = 1.414 x G x sin(2!- -2町/3 + —#) (5)G = 1.414 xG x sin(2!y—+ 2!/3 + —#) (6)图4不均匀气隙对转矩脉动的影响图5不均匀气隙对转矩大小影响4 出，时，转矩脉动的幅值为40. 2Nm;当偏心距@ = 43. 7mm时，转矩脉 动幅值为25. 4Nm，转矩脉动的幅值为均匀气隙 时齿槽转矩的63. 1\，得到明显的削弱。
由图4 和图！，的 距不仅使输出转矩明显，还 矩脉动的增加。
2.2 磁密的优化根据2.1节 不均匀时 磁密的波形的 化，基于Maxwell 2D，对与不 种情况进行有限元分析。
分〇时刻，种情况 磁密的情况。
图6 种情况的磁密波形，图7 种情况的磁密波形的傅里叶分解。
图6两种磁密波形由图6 ，的时候，平 磁密为0.631'不均匀气隙的时候，气隙磁密平均值 0.642T。
由图7可得到气隙在均匀和不均匀时候 的相关谐波幅值。
图7两种情况磁密波形的傅里叶分解图由表3 ，的波形畸变？31\，不 时为26. 8%:不 磁密的畸变 于 磁密的畸变率，说明不磁密的波形更 于正弦波，磁波形得到改善。
表3两种气隙下磁密基波和相关次谐波值谐波均匀气隙不50. 63720.64950. 0570. 04850.0370.0323电机性能优化3.1 电势在电机基本尺寸、磁钢尺寸和绕组完全相同 的情况下，8 电势的有效203V。
不 时反电势为204V。
这是于气隙不 的时候，聚磁 更强。
由表4，化后由于 磁密谐波 有所降低，因此 永磁体励磁磁场切割定子绕组后产生的空电势波形更加接近于正弦。
6图8两种气隙下反电势波形表4两种气隙反电势基波和相关次谐波值谐波均匀气隙不9289. 8287. 2基波97. 02424. 8891.82851.51853.2 定子铁耗通过上述分析，后导致磁密改变，在 .和电机体积一定的情况下，定子铁耗的 和磁的优化程度有 的关系。
图9 化前后的定子铁耗仿真对比，从 看出， 距为43.7mrn 时，定 比 了 70W 。
—均勻气暸-•不均匀气隙时间（ms)图9隙下定子铁耗对比3.3 流损耗于电机的 应、绕组磁动势的非正弦分布，在 内部会产生涡流损耗。
的流损造成磁钢退磁。
因此， 内的涡流损耗需要考虑[8]。
—优化前……优化后时间（ms )图10隙下转子涡流损耗对比"0，不 流损耗相比于的时候降低了 23\，这是由于不均使磁密谐波有所降低，在产生的涡流损耗有，这样程度上降低了上磁钢退磁风险。
4结语本文以一合25kW 轮边直驱电机为例，研究了通化定形状产生的不 对电机性能影响，了结论。
(1) 不电机负载运行下的转矩脉动，使电机的振动噪声减小。
(2) 不均匀气隙可优化气隙磁密以及反电势 的波形，谐波，使磁密波形更接近于正弦。
(3) 不 定及‘涡流损耗，这样程度上提高电机的效率，时降低电机的。
参考文献[1] 曹秉刚.中国电动汽车技术新进展[J ].西安交通大学学报，2009,41(1):114-118.[2] 陈俐霞.内置式高效永磁同步电动机的研究[D ]. 哈尔滨工业大学，2008.[3] 徐衍亮，许，唐任远.永磁同步电机空载气隙磁 波形优化[J ].西南交通大学学报，2009.[4] 刘国强.AnS O ft12在工程电磁场有限元分析[M].北 京:电子工业出版社，2005.[5] 王海峰，任章.ANSYS 在永磁电机设计中的应 用[J ].中小型电机，2003.[6] 荣先成.有限元法[M ].成都：西南交通大学出版 社， 2007.[7] 余和青，梁明，马芳，等.采用气隙不均匀改善永磁 同步电机性能[J ].微电机，2015.[8] 张炳义，蒋鑫，冯桂宏.磁钢充磁方式对高速永磁电 机性能的影响研究[J ].机电工程，2018，35(7):751-754.作者简介:王道麟男1994年生；在读硕士，研究方向为电机及其控制等技术研究.收稿日期:2018-11-20(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)20192第54卷（ 207期)»0»20(5(>57。
