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汽车|新能源汽车电机谐波机理分析（谐波初识）


来源 | EV电机事业
一、基本概念理解
1、谐波概念
谐波主要是对一个波形进行频域分析 ， 基波为需求波形 ， 其余为谐波 。
2、空间谐波研究意义
空间谐波是空间波形分布的频域分析结果 ， 分析波形沿着空间角度变化的谐波组成 。 对于正弦波电机而言 ， 任何转矩、反电势均是空间谐波（相带谐波、齿谐波、转子谐波）相互作用的结果 。
3、时间谐波研究意义
时间谐波为时间运动的频域分析 ， 分解出来的谐波以电机时间采样长度为基本周期 ， 体现电机各个波形的运动规律 。 比如转矩脉动、反电动势、损耗以及损耗脉动均表明电机中存在很多时间谐波 。 时间谐波体现了电机各个性能参数在电机运转中的变化规律 。
4、电机时间空间谐波研究意义
但从空间谐波或者时间谐波不足以表示电机转矩、损耗、反电势等参数的变化 。 其次 ， 某一个时刻的空间谐波由很多不同的时间谐波叠加而成 。
以下为不同时刻ANSOFT软件FFT分析结果：
汽车|新能源汽车电机谐波机理分析（谐波初识）
本文图片

谐波幅值的变化验证了时间谐波的存在以及无法用简单的FFT研究电机谐波的真实原因 。
二、谐波简单分类
1、相带谐波 ， 个人也叫做组分布谐波
相带谐波主要受极槽配合和槽口影响 ， 主要特征：所有谐波产生的反电动势均为基波；所有谐波质点振动周期相等 ， 波形运动速度为谐波次数分之一；谐波受极槽配合变化明显 ， 可以产生分数次谐波；理想模型谐波中不含3的被数次谐波 。
2、转子谐波
转子谐波主要受转子几乎系数和转子结构影响 。 主要特征：是反电动势谐波的主要来源之一；质点振动周期为基波乘以谐波次数 ， 波形运动速度相等；谐波主要受极弧系数影响 。
3、齿槽谐波
定子开槽引入的电机谐波 。 主要特征：谐波次数为齿数±1；对反电势谐波影响小；是转矩脉动主要来源之一；
4、转子结构引入磁阻谐波
【汽车|新能源汽车电机谐波机理分析（谐波初识）】转子结构以及转子磁钢槽导致 。 主要特征：负载反电动势谐波源之一；负载纹波脉动源之一 。
三、谐波分析工具与方法
汽车|新能源汽车电机谐波机理分析（谐波初识）
本文图片

磁密谐波随着空间角度变化成分布变化 ， 随着时间点变化成运动变化 ， 即一个周期的磁密谐波既是空间函数 ， 又是时间函数 。 最后分解的谐波必须包含空间分布和时间运动两个基本要素 。 如下图
汽车|新能源汽车电机谐波机理分析（谐波初识）
本文图片

四、总结
电机谐波多种多样 ， 主要对电磁振动噪声、损耗、转矩脉动、反电势谐波产生影响 ， 分析方法大同小异 。


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