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齿槽转矩的存在对永磁电机的运行有着十分不利的影响。齿槽转矩产生于转子永磁体与定子齿之间的切向力,是永磁体磁极与定子槽相互作用的结果。即使定子中没有电流也会存在。齿槽转矩会引起输出转矩的脉动和噪声,影响位置控制系统以及速度控制系统特别是低速系统的性能和精度。
边界元法只要求出边界节点的位或和位的倒数,就可求出区域内任意点的相应因变量。对于拉普拉斯方程,不需要剖分整个求解区域,而只需要划分边界单元;对于泊松方程和非齐次扩散方程,剖分求解区域也只是为了处理右端向量,并不增加未知变量。边界元法和有限元法相比,前处理部分更加容易,适合计算在复杂的电磁场问题。
永磁体磁极有磁荷等效模型和面电流等效模型。该文证明了平行磁化可以采用磁荷模型,而径向磁化模型采用面电流模型更加准确。采用磁荷模型,体磁荷密度不等于零,而许多文献都忽略了此项,因此误差较大。
齿槽转矩影响了永磁电机的运行性能,因此很多文章研究如何抑制齿槽转矩,将齿槽转矩减小到普遍可以接受的程度。该文采用边界元法计算了一个4极12槽的无刷直流永磁电动机齿槽转矩,并通过改变电机结构,计算了斜槽、改变极弧宽度、移动转子磁极,定子齿开槽,改变磁钢磁化方向等几种抑制齿槽转矩的措施,计算结果与许多文献中采用其他数值计算的结果基本吻合。由于区域的边界情况只有部分发生了变化或者只有永磁体的形状进行了改变,应用BEM,结构优化的过程非常简单。它和有限元法一样,在优化的过程中不需要重新划分整个区域。但是BEM处理的是边界而不用划分整个区域,比有限元法的矩阵规模小,很容易实现节点加密,提高计算精度。因此BEM非常适合电机结构优化设计的问题。由于定子和转子的铁心磁导率都假定为无穷大,当实际情况考虑饱和影响时,齿槽转矩的实际值要比计算值小许多,所以在计算时满足设计要求后,设计结果是可靠的。