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不同极数电机 采用斜槽方案的优化效果对比

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从实际效果来看,电机斜槽的效果和电机极数高度相关,即电机极数越多,斜槽后削弱谐波、降低电磁噪音的综合效果越好;反之,极数越少,斜槽效果也就越有限。这一规律实际上反映出多极数电机对斜槽一定角度更为敏感,即斜槽同样的机械角度,极数多对应的电角度也大,短距效果更为明显。

不同极数电机的斜槽都是以削弱齿谐波为目标:斜1个定子齿距,理论上可以完全消除定子齿谐波;斜1个转子齿距,理论上可以完全消除转子齿谐波。当然,斜2个或更多个定子或转子齿距,与斜1个定子或转子齿距的齿谐波削弱效果相同,但对基波的削弱效果却大不相同,对其余谐波的效果也不一样。故一般斜1~1.5个定子齿距,而多极电机每极槽数普遍少,空间分布上每齿槽占据的电角度要大,等效于线圈短距的幅度大一些,表现多极数综合谐波抑制效果好。需要注意的是,多极电机斜槽偏离设计时反电势降低、输出转矩减小幅度也大,设计时需要做好权衡。

4极、6极斜槽优化效果适中,能在不明显牺牲转矩和效率的前提下,大幅提升运行特性,综合性价比最高。



2极少极数高速电机的斜槽优化效果最弱,多数高速2极电机甚至直接采用直槽设计、舍弃斜槽结构。2极电机齿槽谐波相对基波阶次相差较大,气隙磁场更接近于正弦,齿槽转矩先天偏小,原本的振动和噪音问题就相对轻微。同时2极电机转速高,斜槽效应造成的附加铁耗大,降低电机有效输出转矩。因此高速2极电机一般不依靠斜槽优化性能,更多通过优化槽配合、磁钢分段等方式实现降噪稳波的效果。

整体看,斜槽对电机的优化增益呈现明确梯度:多极低速电机效果最好,4/6极中极数电机效果适中,2极高速电机效果最差。在实际设计中,多极永磁伺服电机必须采用斜槽结构,4/6极通用电机大多利用斜槽优化性能,而2极高速电机则建议慎用甚至取消斜槽,避免负面损耗影响电机性能。

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