新能源汽车电机谐波机理分析（谐波初识）

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：

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

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

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

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。