**電機(jī)磁場(chǎng)諧波是指電機(jī)運(yùn)行過程中，由于定子繞組磁勢(shì)或氣隙磁導(dǎo)的非正弦特性產(chǎn)生的周期性磁場(chǎng)分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍。

電機(jī)磁場(chǎng)諧波的來源復(fù)雜，主要與電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、繞組形式、磁路材料特性等相關(guān)，具體包括：

1. 繞組結(jié)構(gòu)因素：①實(shí)際電機(jī)繞組為了制造方便，常采用短距、分布繞組，但無法完全消除諧波；②繞組的匝數(shù)分布不均、接線錯(cuò)誤或三相繞組不對(duì)稱，會(huì)引入額外諧波。
2. 磁路非線性因素：①電機(jī)鐵芯采用鐵磁材料（如硅鋼片），其磁化曲線是非線性的（存在飽和現(xiàn)象），當(dāng)主磁場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高次諧波；②永磁電機(jī)中，永磁體的充磁方式（如梯形充磁、正弦充磁）不理想，會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)波形偏離正弦，產(chǎn)生諧波。
3. 氣隙不均勻與齒槽效應(yīng)：①定子和轉(zhuǎn)子鐵芯存在齒槽結(jié)構(gòu)（如異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)），氣隙磁場(chǎng)會(huì)隨齒槽位置周期性變化，產(chǎn)生齒諧波（頻率與齒數(shù)相關(guān)）；②定轉(zhuǎn)子偏心導(dǎo)致氣隙不均勻，也會(huì)引入諧波。
4. 電源與控制因素：①交流電機(jī)若由非正弦電源（如變頻器輸出的脈沖寬度調(diào)制（PWM）波）供電，電源中的諧波會(huì)直接導(dǎo)致磁場(chǎng)諧波；②控制算法的誤差（如電流閉環(huán)控制中的畸變）也可能引發(fā)諧波。

磁場(chǎng)諧波對(duì)電機(jī)的影響

1. 溫升增加?： 諧波導(dǎo)致電機(jī)繞組電流波形畸變，銅損增大，引起電機(jī)過熱。
2. ?機(jī)械振動(dòng)與噪音?： 諧波磁場(chǎng)引發(fā)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，導(dǎo)致電機(jī)振動(dòng)和運(yùn)行噪音增大。
3. ?控制系統(tǒng)穩(wěn)定性下降?： 變頻器控制的電機(jī)可能因諧波干擾導(dǎo)致控制信號(hào)失真，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

磁場(chǎng)諧波的抑制

為減少磁場(chǎng)諧波的影響，電機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中常采用以下方法：

1. 優(yōu)化繞組設(shè)計(jì)： 采用短距繞組或采用分布繞組，通過繞組系數(shù)降低高次諧波幅值。
2. 改善磁路設(shè)計(jì)：①采用正弦化磁極形狀（如永磁體偏心設(shè)計(jì)），使氣隙磁場(chǎng)波形更接近正弦；②增加氣隙長(zhǎng)度或采用斜槽結(jié)構(gòu)（定子或轉(zhuǎn)子斜槽），削弱齒諧波。
3. 優(yōu)化電源與控制：①對(duì)于變頻電機(jī)，采用更先進(jìn)的 PWM 控制算法（如空間矢量脈寬調(diào)制 SVPWM），減少電源側(cè)諧波；②通過濾波器（如 LC 濾波器）濾除電源中的高次諧波。
4. 材料與工藝改進(jìn)：①采用高磁導(dǎo)率、低損耗的硅鋼片，減少鐵芯飽和引起的諧波；②提高定轉(zhuǎn)子加工精度，減少氣隙不均勻性。

磁場(chǎng)諧波如何測(cè)量

?磁場(chǎng)諧波分量的幅度數(shù)據(jù)?是進(jìn)行諧波分析時(shí)的重要參數(shù)，它反映了磁場(chǎng)中不同頻率成分的強(qiáng)度。 湖南永磁測(cè)控表磁測(cè)量設(shè)備測(cè)量軟件內(nèi)置FFT算法還可對(duì)測(cè)試波形進(jìn)行諧波分析，可顯示和打印波形頻譜分析報(bào)告，并可輸出每個(gè)諧波分量的幅度數(shù)據(jù)，并可繪制圖表。 **

審核編輯 黃宇