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定子永磁型无刷电机定子永磁型无刷电机设计方法

2022/07/15132 作者:佚名
导读:由于定子永磁型电机的结构和转矩产生机理与传统转子永磁型电机有明显区别,已有的永磁电机的分析设计理论和方法难以直接套用到定子永磁型电机。加上凸极齿尖等处的局部饱和明显,以及直流偏置磁场、定子外漏磁等特有电磁现象,进一步增大了定子永磁型电机分析计算的难度。因此,自现代定子永磁型无刷电机问世以来,其分析设计方法就成为学者们的研究重点之一。 如何依据电机的性能要求和给定条件,确定电机的主要尺寸以及绕组参数

由于定子永磁型电机的结构和转矩产生机理与传统转子永磁型电机有明显区别,已有的永磁电机的分析设计理论和方法难以直接套用到定子永磁型电机。加上凸极齿尖等处的局部饱和明显,以及直流偏置磁场、定子外漏磁等特有电磁现象,进一步增大了定子永磁型电机分析计算的难度。因此,自现代定子永磁型无刷电机问世以来,其分析设计方法就成为学者们的研究重点之一。

如何依据电机的性能要求和给定条件,确定电机的主要尺寸以及绕组参数的初始值,是电机设计及优化的基础。DSPM电机的尺寸功率方程,具体为定子永磁型无刷电机特殊电磁现象及处理方法 永磁体位于定子,导致定子永磁型无刷电机中出现了一些转子永磁型电机中所没有的特殊电磁现象,给该类电机分析与设计提出了新的挑战。下文对这些特殊的电磁现象进行叙述:

1)定子外漏磁。

在定子铁心的外围空间中有漏磁。因此,在进行电机电磁场分析时必须将求解域适当扩展,才能计入此漏磁。此外,定子外漏磁会随着转子位置而有所变化,可能在外围的金属机壳中产生额外的涡流损耗,形成局部过热,在电机设计中有必要加以考虑。

2)端部漏磁。

DSPM电机和FSPM电机的永磁体从定子内径处贯穿至外径处,并直接与机壳相接,因此三维端部效应较为显著。沿着电机轴向靠近端部处磁密明显降低,通过三维有限元分析可较准确地分析这一端部效应,但三维有限元分析复杂而耗时,为简化分析,可在二维有限元分析基础上,引入端部效应系数对二维分析结果进行修正。

3)直流偏置磁场及其对铁耗的影响。

由于永磁体位于电机定子,导致定子铁心中存在直流偏置磁场。磁密的径向分量和切向分量都是由一个交变分量叠加一个直流分量。直流磁场虽然不会直接在铁心中产生涡流损耗,但它增加了铁心饱和,并使磁滞回线不对称(如图16所示),从而导致定子铁心磁滞损耗增大,在电机的损耗计算中需要特别加以考虑。

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