李华柏，莫 坚，李建忠

(湖南铁道职业技术学院，湖南 株洲 412001)

0 引 言

开关磁阻电机(简称SR电机)结构简单、效率高、控制方式灵活多样、调速性能优良。但是SR电机的双凸极结构使得它的转矩脉动比其它类型电机更加突出，从而限制了它的应用范围与发展。大量分析和研究表明，SR电机的转矩脉动与噪音主要是作用于定子上的脉动径向力导致[1-3]。

1 SR电机转矩脉动原因分析

1.1 SR电机径向力分析

图1为气隙磁导计算结构图，将广义坐标x取作电机径向坐标g，由文献[1]可知，则fem就是电机的径向力fr[2-3]

(1)

(2)

(3)

气隙磁导为

λ=lefpμ0

(4)

式中，φ为气隙磁通，Um为气隙磁动势，λ为气隙磁导，lef为气隙轴向有效长度，p为气隙比磁导，μ0为空气磁导率。

图1 气隙磁导计算图

βs、βr为定、转子极弧，g为气隙长度，N为匝数。β1与β2分别为定子磁极、转子磁极两侧倾角；α为定子极轴、转子极轴夹角[1-2]。

β1和β2与极弧的关系为

(5)

(6)

(7)

可求得径向力：

(8)

式(8)表明，SR电机的径向力受多个参数的综合影响，与绕组匝数、相电流、铁心轴向长度成正比，与气隙长度的平方近似成反比，且与电机定、转子极弧等都有一定的关系[1]。

1.2 SR电机转矩脉动分析

SR电机运行时，定子q相绕组轮流导通一次后，平均电磁转矩可表示为

(9)

(10)

SR电机的电磁转矩与电磁力与磁通密度直接相关。图2是基于Ansoft 分析得到的SR电机磁通密度矢量分布图，可见SR电机通电磁极下定子极和转子极相对的气隙单元磁通畸变较为严重；磁通密度分布明显不均匀[1,4]。磁通的畸变与密度分布不均会影响转矩的脉动。

图2 12/8极 SR电机磁通密度矢量分布图