轉矩波動
關注創建者：HBK測試與測量 創建時間：2023-09-06
轉矩波動的視頻教程
轉矩波動的實例教程
圖12 永磁體斜極模型
圖13為不同永磁體傾斜角度下的齒槽轉矩波形，圖14為齒槽轉矩波動幅值隨永磁體傾斜角度的變化曲線。從圖14中可以看出，當傾斜角度α為4°時，齒槽轉矩波動幅值較小；當傾斜角度α為3°時，齒槽轉矩波動幅值較大，達到0.902 N·m。最大波動幅值與最小波動幅值相差0.453 N·m。可見，永磁體斜極對齒槽轉矩的影響較小。
圖13 不同永磁體傾斜角度下齒槽轉矩波形
圖14 波動幅值隨永磁體傾斜角度的變化曲線
3.2 斜極對反電動勢的影響
為了更清晰地分析斜極對電機反電動勢的影響，本文定義空載反電動勢非正弦度系數αE，其在數值上等于反電動勢各諧波幅值的絕對值之和與基波幅值之比。
(1)
電機轉矩波動中主要是6次諧波，為了減小波動轉矩對電機性能的影響，這里首先定義波動轉矩系數αT6:
αT6=
(2)
需要說明的是，上述公式推導忽略了電樞反應對波動轉矩的影響，即不考慮定子磁鏈所產生的波動轉矩以及忽略磁場飽和對波動轉矩的影響。轉矩波動主要是由反電動勢和電流的各次諧波相互作用產生的，而本文接下來只對由反電動勢5次和7次諧波所引起的轉矩波動展開研究，關于由電流諧波造成的轉矩波動和高于6次諧波引起的轉矩波動不予考慮。
因此，反電動勢非正弦度系數式(1)和波動轉矩系數式(2)可以簡化:
(3)
(4)
反電動勢隨傾斜角度變化結果如圖15所示。
展開 圖12 永磁體斜極模型
圖13為不同永磁體傾斜角度下的齒槽轉矩波形，圖14為齒槽轉矩波動幅值隨永磁體傾斜角度的變化曲線。從圖14中可以看出，當傾斜角度α為4°時，齒槽轉矩波動幅值較小；當傾斜角度α為3°時，齒槽轉矩波動幅值較大，達到0.902 N·m。最大波動幅值與最小波動幅值相差0.453 N·m。可見，永磁體斜極對齒槽轉矩的影響較小。
圖13 不同永磁體傾斜角度下齒槽轉矩波形
圖14 波動幅值隨永磁體傾斜角度的變化曲線
3.2 斜極對反電動勢的影響
為了更清晰地分析斜極對電機反電動勢的影響，本文定義空載反電動勢非正弦度系數αE，其在數值上等于反電動勢各諧波幅值的絕對值之和與基波幅值之比。
(1)
電機轉矩波動中主要是6次諧波，為了減小波動轉矩對電機性能的影響，這里首先定義波動轉矩系數αT6:
αT6=
(2)
需要說明的是，上述公式推導忽略了電樞反應對波動轉矩的影響，即不考慮定子磁鏈所產生的波動轉矩以及忽略磁場飽和對波動轉矩的影響。轉矩波動主要是由反電動勢和電流的各次諧波相互作用產生的，而本文接下來只對由反電動勢5次和7次諧波所引起的轉矩波動展開研究，關于由電流諧波造成的轉矩波動和高于6次諧波引起的轉矩波動不予考慮。
因此，反電動勢非正弦度系數式(1)和波動轉矩系數式(2)可以簡化:
(3)
(4)
反電動勢隨傾斜角度變化結果如圖15所示。
展開 圖2-13 關聯參數對話框
2.5 計算當前case
因為目標參數轉矩均值和轉矩波動率需要通過運行case后才能得到，因此需要先對當前case進行計算，然后將轉矩均值Tave和轉矩波動率Trip注冊到Results下。
運行完成后，進行如下操作。
1、顯示轉矩波形
右鍵單擊>study>Results>Graphs，出現圖2-14輸出參數選擇列表，選擇Torque>show打開轉矩波形圖。
圖2-14輸出參數選擇列表
2、如圖2-15轉矩波形圖（圖示為轉矩波形圖的菜單欄），左鍵點擊菜單欄Calculation選項，點擊ResponseGraph Data...，出現如圖2-16創建響應圖形數據對話框。在Calculation項選擇SimpleAverage，變量名稱設置為Tave，點擊OK按鈕出現如圖2-17注冊響應數據操作界面，點擊Registeras Response Data，則如圖2-18在result下出現Tave，同理需要注冊轉矩波動率Trip。這樣優化目標將也自動出現在case control下Optimization對話框中。
圖2-15 轉矩波形圖操作界面
圖2-16 Create Response Graph Data對話框
圖2-17 注冊響應數據操作界面
圖2-18 Response Data結果列表
2.6 設置優化目標
右鍵點擊>study>casecontrol，左鍵點擊Optimization...選項，出現如圖2-19對話框，設置優化目標函數，在[Optimization]點擊[ObjectiveFunction]選項卡，設置兩個優化目標函數。
展開 電驅產品前期開發階段，時常遇到電機輸出扭矩波動或扭矩偏差的現象，導致一系列的振動噪聲問題，同時也會限制了電機在高精度位置以及速度控制系統等一些方面的應用。</span></p><p><br></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">此次在線研討會將圍繞電機扭矩波動和扭矩精度的相關因素及測量展開：</span></p><ul><li><span style="color: rgb(68, 68, 68);">扭矩高精度測量及帶寬影響：</span> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">扭矩控制精度；</span> <span style="color: rgb(68, 68, 68);">扭矩階躍響應</span></li><li><span style="color: rgb(68, 68, 68);">扭矩波動的來源</span></li><li><span style="color: rgb(68, 68, 68);">整車運行環境對扭矩輸出的影響</span></li><li>扭矩波動測量</li></ul><p><br></p><p><strong>課程時間</strong></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">9月20日（周三）下午14:00-15:00</span></p><p><br></p><p><strong style="color: rgb(0, 51, 90);">課程對象</strong></p><p><span style="color: rgb(68, 68, 68);">從事電機研發及測試測量特別是電機測量領域的工程、技術、營銷、采購、管理人員；大中專院校相關專業師生。
展開 （a）張角和深度對總鐵耗的影響
（b）位置角和深度對總鐵耗的影響
圖5 轉速8 000 r/min時輔助槽尺寸對總鐵耗的影響
峰值轉速
8 000 r/min
時，輔助槽張角和深度對電機轉矩性能的影響如圖6所示，其中電磁轉矩變化范圍為
38.9~44.5 N·m
，隨輔助槽張角和深度的增大而減小；轉矩波動變化范圍為
3.4~14.7 N·m
，隨著輔助槽張角和深度的增大先減小再增大。
（a）電磁轉矩
（b）轉矩波動
圖6 輔助槽張角和深度對轉矩性能的影響
根據圖5(a)和圖6，電機在輔助槽
θ=160°
和
d=1.6 mm
時鐵耗最小，為
524 W
，但該尺寸下電磁轉矩最小(
39 N·m
)，轉矩波動最大(
12 N·m
)；在
θ=140°
和
d=1.2~1.6 mm
時轉矩波動較小(
3.4~4.5 N·m
)，其中電磁轉矩隨ds增大而減小。
峰值轉速
8 000 r/min
時，輔助槽位置角和深度對電機轉矩性能的影響如圖7所示，其中電磁轉矩變化范圍為
39.3~44.4 N·m
，電磁轉矩隨著深度的增大總體呈減小趨勢，隨位置角的增大先減小再增大；轉矩波動變化范圍為
3.4~28.9 N·m
，轉矩波動在
ds=1.2~1.6 mm
和
α=8
時較小(
3.3~4.5 N·m
)。
展開 
轉矩波動的最新內容
HBK電驅動測試方案
使用HBK eDrive系統進行動態功率和瞬態扭矩、效率Map圖、轉矩波動、諧波分析、電機性能測試、電機下線檢測等。
# 注：以上所有內容均包含現場演示，建議您攜帶LAN-XI模塊（至少一臺）、加速度計或傳聲器（至少一臺）、安裝有測量軟件的電腦，方便操作練習。
需要檢測旋鈕在旋轉過程中的轉矩變化，包括起始轉矩、最大轉矩、轉矩波動等。均勻且合適的轉矩能夠讓駕駛員輕松、準確地調節功能，例如汽車收音機的音量旋鈕或空調溫度旋鈕。
轉矩：檢測旋鈕旋轉過程中的起始轉矩、最大轉矩和轉矩波動。均勻且合適的轉矩能讓駕駛員輕松、精準調節功能，如汽車收音機音量旋鈕，轉矩一般控制在合適范圍，使調節輕松且不會因過小導致誤調節 。
26.5714A
11.4%
空載轉速
1700rpm
1760rpm
3.5%
轉折轉速
940rpm
920rpm
2.1%
最大轉矩輸出時-轉矩波動
從轉矩曲線可知，在未采取任何控制策略時，開關磁阻電機在換相過程存在著很大的轉矩波動。同時，待轉矩平穩后基本是圍繞額定轉矩1600N.m上下波動，這與設計參數基本一致。
、轉矩波動
DesignModeler設置
在DesignModeler中抑制除轉子鐵心和永磁體以外的幾何模型
靜態結構分析設置
— 周期對稱邊界
— 合理的Mesh
— 約束條件
— 轉速載荷
求解并顯示等效應力結果
— 勾選Results->Maximum將全局最大應力作為優化響應結果
完整版資料，可至公眾號“笛佼科技
電動機轉矩波動會通過動力總成固定裝置傳遞到車身或者通過輸出軸傳遞到驅動輪。這些力矩波動可以通過扭轉加速度測量甚至表現為線性振動。
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p class="ql-align-center"><em>圖1 轉矩波動示例</em></p><p><br></p><h2><strong>扭矩波動的來源和影響</strong></h2><p><strong>電機電激勵</strong></p><p>由于電機的扭矩會隨電流變化而變化，因此電機電激勵會引發扭矩波動。
<p class="ql-align-center"><a href="https://app.ma.scrmtech.com/meetings-api/sapIndex/SapSourceData?pf_uid=17793_1784&sid=82320&source=2&pf_type=3&channel_id=7571&channel_name=%E6%8A
電機噪聲控制 1）轉子槽的設計，通過降低電磁力及轉矩脈動引起的電磁噪聲沿徑向分布的空間集中度，降低轉矩脈動幅值;2）合理的極數/槽數配合，避免轉矩波動及噪聲的選型的首要原則;3）降低磁負荷，如齒尖加厚等；4）合理的氣隙設計;5）限制導線位移:提升電機槽滿率，降低槽內導線空隙，限制導線位移;定子結構的控制;殼體的控制;車身傳遞路徑的控制。
波動的轉矩使得齒在間隙中來回拍擊，形成敲擊聲，專業術語叫（gear rattle）。
下面這個例子能夠幫助我們理解gear rattle和轉矩脈動的相關性。某車型在全油門加速工況下，在350rpm時出現轟鳴并伴隨敲擊聲。在車內噪音的瀑布圖分析中可以發現其噪音階次是19階，剛好是輸入側齒輪的階次。
