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 )
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 。 
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图11120Vdc下不同转速功率下的效率曲线
结论
本文提出的SMC-Si组合DTFM比Si-Steel铁心DTFM和纯SMC铁心DTFM具有最高的空载相电动势 ， 且三种定子铁心DTFM齿槽转矩相近 。 SMC极靴磁密低且厚度小 ， 克服了SMC材料磁导率低、低频铁耗高的缺点 。
SMC极靴结构使SMC-Si铁心DTFM具有更多的降低电机齿槽转矩的方法 。 经过对a、b、g参数的优化设计 ， 可以使SMC-Si铁心DTFM具有很低的齿槽转矩 。 但在进行齿槽转矩降低的优化设计中 ， 需要考虑由此导致的空载相电动势的变化 。 最后通过样机实验验证了所提出DTFM新结构的可行性 。
引用本文
徐衍亮,崔波,张文晶,薛成勇.软磁复合材料-Si钢组合铁心盘式横向磁通永磁无刷电机[J].电工技术学报,2020,35(5):983-990.XuYanliang,CuiBo,ZhangWenjing,XueChengyong.DiskTransverseFluxPermanentMagnetBrushlessMotorBasedonSoftMagneticComposite-SiSteelCore.TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,2020,35(5):983-990.
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