文 献 综 述
1 研究背景
永磁同步电机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗少、电机的形状和尺寸可以灵活多变的特点。随着高性能的永磁材料的发展，永磁电机的应用范围极为广泛，遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活各个领域。而表贴式结构具有结构简单、制造成本较低和转动惯量小等优点。但是由于永磁体磁场和定子铁心的齿槽相互作用，产生了齿槽转矩，齿槽转矩会使电机振动，产生噪声，影响电机性能。因此，研究齿槽转矩的抑制方法对于提高电机性能和系统控制精度有重要的意义。
2 国内外研究现状
齿槽转矩作为高性能永磁电机需要考虑的重要因素之一，一直是永磁电机研究的重点。国内外许多学者研究了许多削弱齿槽转矩的方法，如斜槽和斜极、优化极弧系数、辅助槽、改变永磁体形状等。
2.1国内研究现状
文献[1]分析了辅助槽对永磁电机齿槽转矩大小的影响，并得出结论齿槽转矩的大小与电机的极槽数、辅助槽的尺寸、间距和槽型有关,合理设计定子齿冠的辅助凹槽可以有效抑制齿槽转矩，反之则会增大齿槽转矩。文献[2]采用了软铁磁极法削弱齿槽转矩，根据解析法和有限元法求得最优化效果时软铁磁体宽度的推导公式，可以优化转子动平衡、显著削弱齿槽转矩，接近斜槽的效果。文献[3]采用叠加法研究了分块永磁磁极削弱齿槽转矩的方法，通过合理选择永磁分块数、分块宽度及分块间隔使得不同分块产生的齿槽转矩相互抵消，从而有效地削弱齿槽转矩。文献[4-5]阐述了齿槽转矩的由来，用物理学系统地推到齿槽转矩的基本表达式，从表贴式永磁电机的本体设计和参数优化出发，详细分析了斜定子槽斜转子槽、极槽配合、不等槽口宽和优化极弧系数对齿槽转矩的影响，分析了这些方法的优缺点。文献[6]借助ANSYS有限元分析软件考察了优化永磁体削角参数对永磁同步电机主轴的齿槽转矩的影响，采用三角形、矩形和扇形三种削角情况。这三种削角情况下的转矩脉动都是随着削角宽度的增加先下降，后增加；在相同的削角面积条件下，三角形削角效果最好。文献[7]采用了磁极偏移的方法对电动机齿槽转矩进行削弱，首先用ANSYS的变量参数法进行优化分析，设置磁极片角度为变量进行扫描分析，得出最优的磁极偏移角度，然后对磁极偏移后的电机进行有限元负载分析，将优化前后进行比较。文献[8]首先基于能量法和傅里叶分解推出齿槽转矩的表达式，得出改变磁极参数可以削弱齿槽转矩，并推导出削角后永磁体剩磁平方的傅里叶系数，得到了削角长度比例系数的确定方法，转化为二次函数求极小值的问题。文献[9]分别分析了永磁体剩磁感应强度，极弧系数和永磁体厚度对齿槽转矩的影响，并得到齿槽转矩大小与剩磁感应强度成正比，齿槽转矩的峰值随极弧系数的增大呈周期性变化规律，不等厚永磁体下气隙磁密波形更接近正弦波的结论。文献[10]通过对轴向磁场磁通切换型永磁电机的研究，计算出使齿槽转矩最小的辅助槽槽宽、槽深和槽扇形角的最优组合，并通过三维有限元法验证了结果的正确性。文献[11]对永磁电机槽型进行四组保角变换，利用麦克斯韦张力法进行齿槽转矩的计算，然后利用解析法和有限元法分析极弧系数和槽口宽度对齿槽转矩的影响。
2.2国外研究现状
文献[12]采用分层叠加的方法改变永磁体间角度来削弱齿槽转矩，构建响应面模型改变角度参数来影响齿槽转矩大小，实验表明这种转子的径向磁通更接近于正弦分布，减小了高次谐波；还可以得出，每极每相槽数增加可以减小齿槽转矩。文献[13]将磁极偏移和优化极弧系数两种方法组合起来，首先通过计算得出最佳的磁极偏移角度来减少齿槽转矩，然后通过优化极弧系数来补偿反电动势的损失，这两种方法结合可以从理论上消除大部分齿槽转矩并且反电动势大小保持不变。文献[14]采用矩形绕组来代替一般电机使用的圆形铜线绕组，使得电机的输出转矩进一步增加；同时还封闭槽和极槽配合对齿槽转矩的影响，得出齿槽转矩随着开槽宽度的减小而减小。文献[15]研究了多种极槽配合下的齿槽转矩和反电动势波形，通过极槽配合来增加影响齿槽转矩的谐波次数，从而削弱齿槽转矩，并且确定了使得齿槽转矩最小的极槽配合方案。
参考文献：
