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无轴承交替极永磁电机磁极形状优化设计

发布时间:2018-04-05 04:36

  本文选题:无轴承电机 切入点:交替极 出处:《电机与控制学报》2017年01期


【摘要】:为了优化无轴承交替极永磁电机性能,从转子结构入手分析交替极转子结构及绕组形式对空载反电势、齿槽转矩等空载特性的影响,提出一种转子磁极离心的磁极形状优化设计方法。通过对比磁极优化前后空载和负载性能发现磁极形状优化对抑制反电势谐波、减小齿槽转、降低转矩脉动等具有积极意义,但同时也导致平均转矩和平均悬浮力的损失。为弥补平均转矩和悬浮力损失,提出采用适当增加转子外径、减小气隙长度的设计方法。最后利用有限元分析对比结构优化前后的基本电磁特性,电机转矩常数由0.155 N·m/A升至0.181 N·m/A,转矩脉动由30.4%降为12.1%;额定悬浮力由14.6 N升至23 N,悬浮力脉动由8%降为7.8%,最大径向耦合由7%升至7.7%。
[Abstract]:In order to optimize the performance of bearingless alternating pole permanent magnet motor, the effects of rotor structure and winding form on no-load characteristics, such as no-load reverse EMF, tooth slot torque, etc, are analyzed from rotor structure.An optimal design method of magnetic pole shape for rotor pole centrifugation is presented.By comparing the no-load and load performance before and after magnetic pole optimization, it is found that the optimization of magnetic pole shape has positive significance in suppressing the inverse EMF harmonics, reducing the tooth groove rotation and reducing the torque ripple, but it also results in the loss of the average torque and the average suspension force at the same time.In order to compensate for the loss of average torque and suspension force, a design method of increasing rotor outer diameter and reducing air gap length is put forward.Finally, the finite element analysis is used to compare the basic electromagnetic characteristics before and after structural optimization.The torque constant of the motor increased from 0.155 N / m / A to 0.181 N / M / A, the torque ripple decreased from 30.4% to 12.1N, the rated suspension force increased from 14.6N to 23N, the suspension force ripple decreased from 8% to 7.8%, and the maximum radial coupling increased from 7% to 7.7%.
【作者单位】: 南京航空航天大学自动化学院;南京工业职业技术学院能源与电气工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(50977043)
【分类号】:TM351

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