电机的“隐形破坏者”：齿谐波的全面剖析与应对策略.

发布日期：2026-01-12 浏览次数：2821

在当今电机技术朝着高效化、静音化以及高功率密度方向迅猛发展的背景下，电磁场中潜藏着一个极易被忽视的参数——齿谐波。它宛如一个隐匿的“破坏者”，在电机运行过程中悄然兴风作浪。齿谐波不仅是引发电机噪音与振动的罪魁祸首，更是造成电机效率降低、温升异常升高的潜在根源，对电机的性能和可靠性构成了严重威胁。

齿谐波什么是齿谐波？简单来说，电机的定子和转子并非光滑的圆柱体，定子内侧分布着许多嵌放绕组的槽。当转子的磁场与这些定子齿槽相互作用时，磁场会因齿槽的周期性存在而发生畸变，产生一系列频率较高的附加磁场。这些附加磁场与主磁场同步旋转，但其极对数与主磁场不同，其频率通常是主频的特定倍数，这些就是谐波。其中，由定子齿槽直接引起的一类特定次数的谐波，就被称为“齿谐波”。齿谐波次数的计算公式为：其中，Z是定子槽数，p是电机极对数。例如，一个48槽8极（极对数为4）的电机，其齿谐波次数为 48/4±1=12±1，即11次和13次谐波。

齿谐波具体表现1.独特的电磁噪音与振动电机在运行时，有时会发出尖锐的“嘶嘶”声或高频的“嗡嗡”声，这种噪音不纯净且带有明显杂音；同时电机还会产生高频振动，用手触摸电机外壳能明显感觉到麻手感。其根源在于齿谐波磁场产生的高频电磁力波作用于定子铁心和机壳，迫使它们高频振动，进而产生噪音。2.转矩脉动电机在运行过程中存在转矩脉动问题，其表现为电机输出转矩并非绝对平稳，而是在平均转矩上下快速、小幅地波动，在低速重载或高精度伺服应用中，这种脉动会导致转速不稳、控制精度下降，甚至引发机械共振，而该问题的根源在于不同次数的谐波磁场相互作用，会产生频率为谐波次数差值的力波，进而引起周期性的转矩波动。3.附加铁耗与温升电机在空载或轻载运行时出现异常情况，具体表现为温升比理论计算值高，且效率测试结果低于预期，其根源在于齿谐波磁场在定子铁心和转子中高速交变，产生了大量的涡流损耗和磁滞损耗，这些附加铁耗直接转化为热量，进而导致电机温升增加、效率降低。4.电压波形畸变在发电机中，齿谐波带来的影响显著，其表现为会使输出的空载电压正弦波形出现毛刺或畸变，进而影响电能质量，根源在于齿谐波磁场在定子绕组中感应出谐波电势，该谐波电势叠加在基波电势上，造成了波形失真。

齿谐波对电机影响齿谐波对电机有着多方面的影响。在性能上，它会降低电机的运行效率，增加能耗；在可靠性方面，因温升会加速电机绝缘老化，进而缩短电机寿命，同时振动还可能导致电机部件松动或疲劳损坏；在用户体验上，齿谐波引发的噪音会造成污染，影响使用舒适度，尤其在电动汽车、家电等领域表现明显；在应用上，它会限制电机在低速平稳和高精度场景下的应用性能。

齿谐波减小或消除措施1.巧妙选择槽极配合这是最经济、最根本的抑制方法。通过精心选择定子槽数（Z）和转子极数（2p）的组合，可以使得齿谐波的次数尽可能高，其产生的磁场强度会随之减弱。例如，采用分数槽绕组设计，可以打乱齿谐波的周期性，极大地削弱其幅值。

2.定子斜槽或转子斜极这是应用最广泛、效果最显著的方法之一。原理是将定子铁心或转子磁钢沿轴向扭斜一个定子齿距的角度。这样，每一根导条或每一段磁路所经历的齿谐波磁场在空间上被平均化了，正负周期的效应相互抵消。制造挑战：斜槽会增加定子铁心的制造复杂度；斜极（尤其是内置式永磁电机）会使磁钢安装难度增加。

3.优化气隙磁场与磁极削角磁极削角：对于同步电机，可以将转子磁极的两端稍微削去一点，使气隙磁场的分布更接近于正弦波，从而从源头上减少谐波含量。优化气隙长度：在机械强度允许的前提下，适当增大气隙可以削弱谐波磁场，但会牺牲部分功率因数和励磁电流。

4.采用磁性槽楔原理：用具有导磁能力的材料代替传统的非磁性槽楔来封闭定子槽口。这相当于减小了槽口的有效宽度，让磁路在槽口处更加平滑，从而削弱因槽口引起的磁场畸变，能显著降低齿谐波引起的表面损耗和噪音。

5.精细的绕组设计采用短距绕组和分布绕组，可以有针对性地削弱特定次数的谐波（包括齿谐波）。

通过调整线圈的跨距和绕组的分布情况，使得谐波电势在线圈内相互抵消。在现代电机设计中，通过“优化槽极配合为主，斜槽斜极为辅，磁性槽楔与磁场优化为补充”的组合拳策略，工程师们已经能够有效地将其抑制在可接受的范围内。深刻理解齿谐波的产生与表现，并掌握其抑制方法，是打造高效、安静、可靠下一代电机的关键所在。

特别提示：本信息由相关企业自行提供，真实性未证实，仅供参考。请谨慎采用，风险自负。

[ 市场动态搜索 ] [ ] [ 告诉好友 ] [ 打印本文 ] [ 关闭窗口 ]

相关市场动态

推荐市场动态