新能源汽車電機諧波機理分析（諧波初識）

一、基本概念理解

1、諧波概念

諧波主要是對一個波形進行頻域分析，基波為需求波形，其餘為諧波。

2、空間諧波研究意義

空間諧波是空間波形分布的頻域分析結果，分析波形沿著空間角度變化的諧波組成。對於正弦波電機而言，任何轉矩、反電勢均是空間諧波（相帶諧波、齒諧波、轉子諧波）相互作用的結果。

3、時間諧波研究意義

時間諧波為時間運動的頻域分析，分解出來的諧波以電機時間採樣長度為基本周期，體現電機各個波形的運動規律。比如轉矩脈動、反電動勢、損耗以及損耗脈動均表明電機中存在很多時間諧波。時間諧波體現了電機各個性能參數在電機運轉中的變化規律。

4、電機時間空間諧波研究意義

但從空間諧波或者時間諧波不足以表示電機轉矩、損耗、反電勢等參數的變化。其次，某一個時刻的空間諧波由很多不同的時間諧波疊加而成。

以下為不同時刻ANSOFT軟體FFT分析結果：

諧波幅值的變化驗證了時間諧波的存在以及無法用簡單的FFT研究電機諧波的真實原因。

二、諧波簡單分類

1、相帶諧波，個人也叫做組分布諧波

相帶諧波主要受極槽配合和槽口影響，主要特徵：所有諧波產生的反電動勢均為基波；所有諧波質點振動周期相等，波形運動速度為諧波次數分之一；諧波受極槽配合變化明顯，可以產生分數次諧波；理想模型諧波中不含3的被數次諧波。

2、轉子諧波

轉子諧波主要受轉子幾乎係數和轉子結構影響。主要特徵：是反電動勢諧波的主要來源之一；質點振動周期為基波乘以諧波次數，波形運動速度相等；諧波主要受極弧係數影響。

3、齒槽諧波

定子開槽引入的電機諧波。主要特徵：諧波次數為齒數±1；對反電勢諧波影響小；是轉矩脈動主要來源之一；

4、轉子結構引入磁阻諧波

轉子結構以及轉子磁鋼槽導致。主要特徵：負載反電動勢諧波源之一；負載紋波脈動源之一。

三、諧波分析工具與方法

磁密諧波隨著空間角度變化成分布變化，隨著時間點變化成運動變化，即一個周期的磁密諧波既是空間函數，又是時間函數。最後分解的諧波必須包含空間分布和時間運動兩個基本要素。如下圖

四、總結

​

電機諧波多種多樣，主要對電磁振動噪聲、損耗、轉矩脈動、反電勢諧波產生影響，分析方法大同小異。