径向气隙结构的单相永磁无刷直流电动机一般设计为转子极数和定子齿数相等。如前所述，一个齿下如果采用均匀气隙，存在一个称为死点的稳定平衡位置，单相励磁产生的起动转矩为零。常见的解决方法之一是采用不对称气隙，以取得不对称磁阻转矩，它与永磁转矩合成产生定向起动转矩和按确定方向旋转。常见有四种不对称气隙结构：a）渐变气隙，b）阶梯气隙，c）不对称齿和d）附加凹槽。如图15-6所示。

图15-6 单相永磁无刷直流电动机的四种不对称气隙结构

参考文献[4]利用有限元法对以上四种不对称气隙结构单相永磁无刷直流电动机的转矩波动进行分析。其模型是有2极转子，表面安装的磁体。

图15-7为磁体径向磁化渐变气隙结构的分析结果。图中给出小气隙为1mm，大气隙分别为1、1.5、1.75、2情况下的磁阻转矩波形。在均匀气隙情况下，由于定子槽口的存在，一个极距内，产生的磁阻转矩波形表现为有一个正峰及同等幅度的一个负峰。当大小气隙不等时，磁阻转矩波形的正峰明显大于负峰。而且，随着大小气隙差异增大，正峰与负峰之间差异也增加。这是由于磁阻转矩的主要原因是磁极边缘与齿尖相互作用产生的。当气隙差异增加，产生负磁阻转矩一边齿尖的效果降低。图15-8给出典型的磁阻转矩、电磁转矩波形和合成转矩波形。这里，负磁阻转矩很小，在原来死点附近的总合成转矩都是正转矩，保证电机能够正常起动，并且可以看到合成转矩的波动也较小。

阶梯气隙结构的气隙分为两段，一段小气隙，一段大气隙。它的分析结果如图15-9所示，在一个极距内，磁阻转矩波形可能会出现一个正峰和一个负峰，它们的幅值接近。由于大气隙相当于一个宽的开口槽，所以增加了一个小的负峰。如图15-9所示，表现出高的转矩波动。如果设计不妥善，合成转矩还有可能出现零转矩甚至负转矩。

不对称齿电机的情况与阶梯气隙结构相似，虽然在一个极间距内，它只有一个正峰和一个负峰，气隙不对称程度增大，出现高的转矩波动。

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图15-7 径向磁化渐变气隙的磁阻转矩波形

附加凹槽结构是在均匀气隙情况下每个齿顶表面开了一个凹槽。由于附加凹槽作用，在一个极间距出现两个负峰和两个正峰磁阻转矩。再次，正峰和负峰磁阻转矩几乎相等。在这种情况下，附加凹槽只能提供有限的起动转矩，而且合成转矩的波动增大。

起动转矩是在单相永磁无刷直流电动机设计最重要的考虑因素之一。有限元法研究表明，无论转子磁铁是径向磁化或平行磁化，四种方法通常都可以得到需要的定向起动转矩，但是，渐变气隙是最合适的选择，因为它的合成转矩波动低、较平滑、工作较平稳。实际上，当代单相无刷风机大多数都采用渐变气隙结构。

图15-8 径向磁化渐变气隙的磁阻转矩、电磁转矩和合成转矩波形

图15-9 径向磁化阶梯气隙的磁阻转矩、电磁转矩和合成转矩波形