电动车电机里有个怪现象:明明没通电,用手转转子却一顿一顿,像爬台阶。
这股卡壳的劲,叫齿槽转矩。
先看这张图。左边是电机侧视,转子上一块块棕色的是永磁体,对面是带齿的定子铁芯。
磁体总想对准离它最近的铁芯齿,对不齐就憋着一股吸力。
转子一转,这股磁吸引力就周期性一松一紧,形成转矩脉动。
车用电驱常见的48槽8极电机,这股脉动每转一圈重复48次,3000转时频率就是2400赫兹。人耳对这个频段格外敏感,车里那股高频啸叫,很大一部分就从这儿来。
解法看图右边。
把永磁体沿轴向错开,扭成一个螺旋。转子分几段、每段错开一个角度,各段脉动的相位就彼此错开,你正峰我负峰,加在一起正好抵消。
再看这张有限元仿真波形。绿色是转子不分段,转矩在正负五六牛米之间乱跳。
分两段(红色点线)振幅缩掉一大半,分三段(黑色)和分六段(蓝色)几乎贴着零走。
但分段不是越多越好。
图里分五段那条橙色曲线,振幅又涨回去了。分段数要对准要消的谐波次数来选,选错了性能反而恶化。
斜一个槽距,基波出力只掉大约百分之一。而齿槽转矩能压到多狠?有电子助力转向电机实测,从24.2毫牛米降到0.5毫牛米,只剩原来的百分之二。
电机里的安静不是磨出来的。是把永磁体算准角度扭成麻花,让各段谐波自己跟自己打架。
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