「军营里的摄影」山东大学徐衍亮团队特稿：盘式横向磁通永磁无刷电机的新结构( 二 ) 团队介绍徐衍亮

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图3三种电机的齿槽转矩波形
由于SMC-Si铁心DTFM采用了SMC定子极靴，本身有助于削弱齿槽转矩，并且具有更多进一步削弱齿槽转矩的方法。本文采取的方法包括调整定子极靴角度a、定子C型铁心两极靴的相对位置b、转子磁体极弧角度g ，这些参数分别如图4所示。

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图4用于降低齿槽转矩的参数
在给定电机结构尺寸的前提下，首先改变定子极靴角度a ，齿槽转矩及相电动势的变化如图5所示。可以看出，随a的增大，电机齿槽转矩先降低后增大，在a=27°时具有最低齿槽转矩。随a的增大，永磁相电动势趋于降低。因此在采用调整a来降低齿槽转矩降低时，则需要考虑由此可能导致的空载相电动势的下降。

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图5a对齿槽转矩峰峰值及相电动势的影响
然后改变定子极靴错角b ，齿槽转矩及空载相电动势的变化如图6所示。可以看出，随b的增大，齿槽转矩降低，错角在3°-5°范围内，齿槽转矩变化较小，超过5° ，再增加错角，齿槽转矩范围增加较快。值得注意的是，调整极靴错角对电机空载相电动势波形影响较小，因此调整极靴错角是一个较好的降低电机齿槽转矩方法。

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图6b对DTFM齿槽转矩峰峰值及相电动势的影响
最后改变转子磁体极弧角度g ，齿槽转矩及空载相电动势变化如图7所示。可以看出，在g增大时，齿槽转矩有先增大再降低然后再增大的变化规律。在g增大时，相电动势幅值变化不大，平顶宽度有所增大，显然磁体宽度增大后，永磁体气隙及齿顶漏磁增大，相电动势增大程度有所降低。

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图7g对DTFM齿槽转矩峰峰值及相电动势的影响
本文提出的基于SMC-Si组合铁心DTFM用于电动汽车驱动，具有6kW144Vdc3000r/min的额定参数。在额定转速在对样机进行空载实验，测得空载反电动势波行如图9所示。可以看出，样机电机三相空载相电动势波形正弦性及对称性良好。

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图9在3000r/min时的三相相电动势波形

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图103000r/min下仿真与样机实测对比
对A相绕组反电势的实验结果与有限元仿真结果进行对比，对比结果如图10所示。由图可知，实验测出的反电势略小于有限元仿真结果。
在保持电压120Vdc不变的条件下，测试样机在不同转速下的负载特性。图11为不同转速下电机系统的效率曲线。其中效率是电机与驱动器的总效率，施加的载荷转矩从0N·m开始递增，增加步长为0.5N·m 。
可以看出， 600rpm转速下的电机系统可能已经工作在重载状态下，电机绕组电流高，定子铜耗大，因此其效率最低，仅有22%；其次为1000rpm转速下的系统效率约为68%；1500rpm和2000rpm转速下电机系统效率基本一致，约为75% 。由此可以得出，当电压相同、转速不同时效率曲线有较大区别，随着转速的不断增大，相同电压下的最大效率点也逐渐增加，并且高效区间不断增大。