（轉）

引言

集中繞組電機具有很多優點，如繞組端部短小，銅線消耗小，電機尺寸小，重量輕， 成本低， 電機銅耗小，效率高，功率體積密度高，繞組適合采用自動繞線等等， 具有很廣的應用范圍。但是由于集中繞組的跨距只能是所以失去了跨距調整這一自由度，如果設計時沒有充分考慮到繞組的諧波情況，會造成電機反電勢波形不好，力矩波動大的問題。

由電機學的知識我們知道，反電勢的諧波是由磁鏈諧波而來，磁鏈諧波由兩個構成因素，一個是主極磁場的諧波，另一個是磁導諧波，這兩個因素共同形成了磁鏈的諧波。如果一個電機的主極磁場含有某一特定的諧波，如 5 次諧波，而同時磁導諧波也含有 5 次諧波，那么就會形成比較明顯的 5 次的諧波磁鏈，在反電勢中造成 5 次諧波的問題； 反之，如果磁導諧波不含有 5 次諧波，那么即使是主極磁場有 5 次諧波，反電勢的 5次諧波問題也不會太嚴重。因此，為改善集中繞組的諧波，需要從主極磁場諧波和磁導諧波兩方面著手。下 面以2P3S 的單元電機構成的6P9S 電機為例說明。

1、主極磁場諧波

主極磁場由于磁極的空間對稱性，決定了不含有偶次諧波的特性，通常是1 次基波和 3，5，7，9，11……等諧波。對 于 3 相 繞 組，3，9，15等3的倍數次諧波會被消除，同時主磁極的尺度大，因此 5，7等比較低次的諧波就成為改善重點，采用的改善方法是：

a）使用 0.8 的極弧系數

b）轉子外形調整成花瓣形，造成非均勻氣隙

這兩個方法共同對 5，7 次等低次諧波進行衰減。

2、磁導諧波

由于轉子沒有開槽，因此我們認為轉子的磁導為均勻的，定子開槽是造成磁導諧波的主要原因，這些諧波稱為齒諧波。 對于 2P3S 的電機來說，一階齒諧波是 2 次和 4 次，二階齒諧波是 5 次和7 次，三階齒諧波是 8 次和 10 次，四階齒諧波是 11 次和 13 次，更高階次的諧波類推。由于主極磁場不含偶數次諧波，因此一階和三階齒諧波就不需要考慮， 5，7，11，13 次才是考慮的重點。同時由于定子開槽的尺度小，較高次的諧波才是對應的改善重點，因此在這里針對 11， 13 次諧波調整定子的開口尺寸

優化后的電機模型：

仿真驗證：

原有電機反電勢波形：

反電勢 FFT 分析：

優化后反電勢波形：

反電勢 FFT 分析：

原有電機諧波幅值：

諧波能量占基波的 0.56%。

優化后電機諧波幅值：

諧波能量占基波的 0.01%， 改善前后比較， 諧波能量減小到了優化前的 2%。

經過對反電勢諧波的形成原因進行分析， 有針對性地對主極磁場諧波和磁導諧波

進行優化， 使得反電勢諧波能量衰減到優化前的 2%， 波形得到極大的改善。