永磁无刷直流电动机的基本特征是其相感应电势的波形为梯形波

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      第五章  计算结果分析
       当转子磁极轴线与电枢磁势 Fa方向垂直时，电枢磁势的直轴分量 Fad等于零。 图 5-7 所示为转子位置角 θ=0°时 A、B 两相导通时的情况。按照表 4-1，当 θ=0°时电枢绕组通电方式为 A 相绕组通反向电流、B 相绕组通正向电流、C 相绕组关断。由图5-7 我们可以看出加入电枢磁势后，与图 5-1 对照，电机磁链几乎没有发生变化，也就是说电枢磁势对气隙磁场影响很小；且总体上来看，电枢绕组磁场对转子永磁磁场的影响表现为去磁作用。
      5.2.2 磁链曲线的求取
      图 5-8 所示为额定转速时，三相电枢绕组的磁链曲线，θ 为转子从初始位置角开始转过的电角度。由图 5-8 可知，当转子磁极中心线与一相绕组中心线相重合时，该相绕组耦合的磁通量达到最大值，但此时磁通量对应于转子位置角的变化率却最小，因而相应的反电动势亦为最小；当转子磁极中心线与一相绕组的中心线正交时，该相绕组耦合的磁通量达到最小值，但此时磁通量对应于转子位置角的变化率却最大，因而相应反电动势亦为最大。从有限元分析中得出了求解域内各剖分单元顶点上的向量磁位 u，在三角单元中利用线性插值函数得出该单元中的向量磁位平面公式即可算出单元中任意一点的向量磁位。根据电磁场原理，由公式即可得出链过某相绕组的磁链值，从而得出电枢绕组磁链曲线。 由于磁路稍微偏饱和的影响，各相绕组磁链曲线在上升区间和下降区间有一定的弯曲，并不是理想的直线；各相绕组磁链波形的波峰将跨过 60°电角度，三相绕组磁链特性基本符合理论上的推导。
       5.2.3 反电势曲线及分析
角开始转过的电角度，B 相、C 相绕组的负载感应电动势波形依次滞后 A 相 120°、240°电角度。由有限元推理公式可以看出，一相电枢绕组反电势计算值与其磁链对转子位置角的变化率及电机转速有关，也可从磁链曲线图和反电动势曲线的对比中更详细观察。 由图 5-9 可知，对于直槽结构的电机，由于气隙磁密中的齿谐波分量比较明显，使得反电动势波形出现波动。当定子为直槽结构时，反电动势的波形基本上可看作是矩形波，文献[33]指出，如果电枢电流波形为矩形波，而反电动势波形为梯形波，则将导致一定量的纹波转矩。
       5.3 电磁转矩及其角度特性分析
永磁无刷直流电动机的基本特征是其相感应电势的波形为梯形波，而且波顶宽度不小于 120°。因为只有在这一前提下，当定子输入 120°方波电流时才能产生恒定电磁转矩。永磁无刷直流电机能否产生所要求的理想相电势波形，决定于永磁体的气隙磁场和定子绕组的空间分布以及它们之间的匹配情况。增大电机的极弧系数并采用集中式绕组，更容易产生理想相电势波形。但值得注意的是，采用集中式绕组，对削弱齿槽转矩和散热不利。由于电机的磁路特别是定子齿部高度饱和，齿槽部分的磁阻差别变小，因此齿槽转矩的脉动变小。图 5-10 所示为额定转速时的电磁转矩曲线(两个周期)，横坐标为转子转过的机械角度，额定转速下平均电磁转矩 T
      av为 9870.51N•m。此处，由于采用高极弧系数、集中式绕组和 NdFeB 永磁体，电机逆时针旋转，由图 5-10 可看到电磁转矩脉动较小，脉动率约为 14.5814%。 最大转矩值 T