基于混合磁场解析法的磁极偏心型表贴式永磁同步电机空载特性分析

发布时间：2022-01-05 02:07

　　为了准确、快速优化表贴式永磁同步电机磁极形状,降低气隙磁通密度波形畸变率,该文针对磁极偏心结构表贴式永磁同步电机,提出一种非线性混合磁场解析方法。首先基于子域分析方法建立磁极偏心型表贴式永磁电机磁场解析模型,同时建立考虑定、转子铁心磁导率非线性变化的等效磁网络模型。根据铁磁材料的B-H曲线计算出任意时刻定、转子铁心相对磁导率的分布情况,通过迭代计算得到修正系数,用于考虑定、转子铁心磁阻对电机空载特性的影响,并基于该混合磁场解析模型对气隙磁通密度、反电动势进行计算分析。在此基础上对磁极尺寸参数进行优化设计,得到最优磁极结构参数。最后设计、制作一台8极36槽磁极偏心型表贴式永磁同步电机,通过有限元仿真和实验测试对该文所提出混合磁场解析法的准确性进行了验证。 

【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(18)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

磁极偏心结构几何示意图

图2给出了磁极偏心结构表贴式永磁电机的子域模型示意图，对4个子域进行编号，永磁体为子域1区域，气隙为子域2区域，定子槽为子域3区域，定子槽口为子域4区域；Rm为永磁体内表面半径，Rc为槽开口内半径，Rsb为定子槽底面半径，Re为定子外径，槽开口角度为δ，定子槽宽角为β。为了便于分析，做出如下假设：(1）忽略定、转子铁心磁阻的影响。

由于永磁电机磁场分布较为复杂，当铁磁材料邻近饱和、磁通路径较长或者气隙长度较小时，铁磁材料磁阻占整个磁路回路的比例较大，对电磁参数的影响不可忽略。而在子域法磁场解析模型中通常假设铁磁材料磁导率为无穷大，忽略了定、转子铁心磁阻非线性变化对磁场解析计算结果的影响。因此在前文基础上，建立了定、转子铁心等效磁网络解析计算模型，如图3所示。用于分析考虑铁磁材料非线性变化对径向气隙磁通密度、空载反电动势等电磁参数准确计算的影响，得到考虑定、转子铁心磁阻的修正系数，并总结相应的设计规律，本文以DW270铁磁材料的B-H曲线为例。图4给出了电机的等效磁网络模型，图中，G1k为单个定子齿顶磁导，G2k为单个定子齿部磁导，G3为定子轭部磁导，G4为转子轭部磁导，G5为气隙磁导，Fm为永磁体提供的磁动势。为了准确分析单个磁回路中磁力线通过定子齿部的数量，根据电机的极槽数，对槽数和极数比值进行取整近似地作为磁通路径中定子齿部和齿顶的并联支路对数n为

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本文编号：3569512