永磁無刷電動機由于電磁因素、齒槽的影響、電流換向、電樞反應(yīng)等會產(chǎn)生較強的脈動轉(zhuǎn)矩。在設(shè)計電機和相應(yīng)的控制系統(tǒng)時應(yīng)認(rèn)真考慮，采取措施，避免轉(zhuǎn)矩脈動過大。

　　2.1電磁因素引起的轉(zhuǎn)矩脈動

　　電磁轉(zhuǎn)矩脈動是由于定子電流和轉(zhuǎn)子磁場相互作用而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動，它與電流波形、反電動勢波形、氣隙磁通密度的分布有直接關(guān)系。理想情況下，定子電流為方波，反電動勢波形為梯形波，平頂寬度為120°電角度，電磁轉(zhuǎn)矩為恒值。而實際電機中，由于設(shè)計和制造方面的原因，可能使反電動勢波形不是梯形波，或波頂寬度不為120°電角度，這樣就會造成電機的扭矩脈動。

　　2.2齒槽引起的轉(zhuǎn)矩脈動

　　由于定子鐵心槽齒的存在，使得永磁體與對應(yīng)的電樞表面的氣隙磁導(dǎo)不均勻，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，使得在一個磁狀態(tài)內(nèi)，磁路磁阻發(fā)生變化，從而引起轉(zhuǎn)矩脈動。齒槽引起的轉(zhuǎn)矩脈動是轉(zhuǎn)子磁場相互作用產(chǎn)生的，與定子電流無關(guān)。因此抑制由齒槽引起的轉(zhuǎn)矩脈動的主要集中于優(yōu)化電機設(shè)計上，如斜槽法。

　　2.3電流換向引起的轉(zhuǎn)矩脈動

圖1為電動車電機控制系統(tǒng)的框圖，控制器工作在兩兩導(dǎo)通的狀態(tài)。每隔60°電角度MOSFET換一次相。假如當(dāng)前為Q1和Q5導(dǎo)通，則經(jīng)過60°電角度，Q1和Q6導(dǎo)通。在Q1，Q5導(dǎo)通期間，電流流經(jīng)AB線圈，換相后電流流經(jīng)AC線圈。由于電機的線圈為電感，在切換過程中，B相的電流會以指數(shù)下降，C相的電流會以指數(shù)上升。當(dāng)Q5關(guān)斷后，AB相線圈的電流經(jīng)過Q1→AB相線圈→Q2的體二極管續(xù)流，AB相線圈電流很快衰減為零，但是AC相的電流就需要相對較長的時間才能上升到換相前的大小。因此電機的電流出現(xiàn)較大的脈動。如圖2a中的CH3所示。其中的電流脈動已達(dá)到12A。換相期間的電磁轉(zhuǎn)矩為：

　　其中Te為電機電磁轉(zhuǎn)矩，ea，eb，ec為相繞組電動勢，ia，ib，ic 為相繞組電流。

　　由于換相時間很短，可近似認(rèn)為ebaeca ，在換相區(qū)域內(nèi)不變化，因此扭矩與電流成正比關(guān)系，電流的波動直接導(dǎo)致了電機轉(zhuǎn)矩的波動。在低速大負(fù)載運行的情況下，電機的轉(zhuǎn)矩脈動尤為明顯。

　　在直流無刷永磁電機的轉(zhuǎn)矩脈動原因中，前兩種主要靠優(yōu)化電機的設(shè)計來達(dá)到目的，對于第3種轉(zhuǎn)矩脈動，我們可以通過電流補償法來減小電機在換相過程中的轉(zhuǎn)矩脈動。本文將重點介紹這種方法。