三相切向結(jié)構(gòu)永磁電動(dòng)機(jī)電感參數(shù)解析計(jì)算
黃克峰，李槐樹，周羽
（海軍工程大學(xué)，湖北武漢430033）
摘要：提出了一種基于基本氣隙磁場計(jì)算凸極同步電動(dòng)機(jī)電感參數(shù)的解析計(jì)算法，該方法比使用傳統(tǒng)氣隙磁導(dǎo)法更方便。在介紹凸極同步電機(jī)基本氣隙磁場概念及基本氣隙磁密的求取的基礎(chǔ)上，以一臺(tái)二相7.5 kw切向式永磁推進(jìn)電動(dòng)機(jī)為算例，給出基于基本氣隙磁場的永磁電動(dòng)機(jī)電感參數(shù)解析計(jì)算步驟，推導(dǎo)了電感參數(shù)解析計(jì)算公式。利用解析計(jì)算的參數(shù)進(jìn)行性能仿真與試驗(yàn)所測的結(jié)果較好吻合，驗(yàn)證了該方法的有效性和準(zhǔn)確性。
關(guān)鍵詞：基本氣隙磁場；電感參數(shù)；解析法；永磁推進(jìn)電動(dòng)機(jī)
中圖分類號(hào)：tm351 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1004-7018(2010)07-0007-05
0引言
參數(shù)的準(zhǔn)確求取是進(jìn)行電機(jī)特性計(jì)算、動(dòng)態(tài)仿真和調(diào)速控制的前提和基礎(chǔ)。目前電機(jī)電感參數(shù)的計(jì)算分為解析公式法和有限元數(shù)值計(jì)算法兩大類。有限元法能計(jì)及磁路飽和、導(dǎo)體渦流和齒槽效應(yīng)等因素，計(jì)算精度高且可對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的特種電機(jī)進(jìn)行有效計(jì)算，但前處理復(fù)雜費(fèi)時(shí)、計(jì)算量大。解析公式法具有物理概念清晰、計(jì)算量小、快捷等優(yōu)點(diǎn)，便于直觀考察結(jié)構(gòu)尺寸、材質(zhì)等對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響，對(duì)于普通電機(jī)，解析法可以得到較準(zhǔn)確的結(jié)果，仍是電機(jī)前期設(shè)計(jì)及性能參數(shù)校核的常用手段。但對(duì)于切向式永磁電動(dòng)機(jī)，由于直軸磁路中永磁體的存在，相當(dāng)于直軸中增加了一個(gè)永磁體磁化方向長度的大氣隙，磁通的走向與普通同步電機(jī)有很大不同，傳統(tǒng)的計(jì)算極間電感的解析公式不再適用，因此，此類電機(jī)的電感參數(shù)解析計(jì)算值得深入探討。
電機(jī)電感參數(shù)解析計(jì)算通�；诖怕返母拍�、使用氣隙磁導(dǎo)法。本文提出了基本氣隙磁揚(yáng)的概念，介紹了凸極同步電機(jī)基本氣隙磁場的解析計(jì)算方法，并以一臺(tái)三相7 5 kw切向式永磁推進(jìn)電動(dòng)機(jī)樣機(jī)為算例，對(duì)基于基本氣隙磁場的電感參數(shù)解析計(jì)算公式進(jìn)行了具體推導(dǎo)，利用解析計(jì)算進(jìn)行仿真與試驗(yàn)所測的結(jié)果較好吻合，驗(yàn)證了所提解析計(jì)算法的準(zhǔn)確性，為此類電機(jī)電感參數(shù)的快捷準(zhǔn)確計(jì)算提供了一種有效手段。
1凸極同步電動(dòng)機(jī)基本氣隙磁場
1 1基本氣隙磁場的定義
目前電機(jī)書中尚無基本氣隙磁場的概念，為說明本文解析計(jì)算法，特作如下定義：
基本氣隙磁場是指在凸極同步電動(dòng)機(jī)的直軸（或交軸）方向施加整距方波磁勢fa，使δmin處的磁感應(yīng)強(qiáng)度密度為1t時(shí)的氣隙磁場分布，即：
1.2基本氣隙磁場的解析計(jì)算
凸極同步電動(dòng)機(jī)的凸極形狀尺寸各異，本文以圖1所示的一對(duì)極的通用凸極結(jié)構(gòu)（極面分為極弧部分和極尖直線部分）為例，介紹基本氣隙磁場的解析計(jì)算方法，此時(shí)電角度等于機(jī)械角度。
為了簡化分析，作如下基本假定：
(1)忽略定、轉(zhuǎn)子鐵心磁壓降；
(2)定子內(nèi)表面光滑．定子槽開口用卡氏系數(shù)修正，轉(zhuǎn)子阻尼槽開口影響忽略。
給定如下參量：定子內(nèi)徑ri，三點(diǎn)氣隙長度δmin、δ1和δmax極弧系數(shù)“。極面偏角βp（電角度），如圖1所示。
計(jì)算下列各量：
在極面區(qū)間，有：
定子槽開口用cartier系數(shù)修正，以后計(jì)算中氣隙長度均用k修正。即：
式中：bo為槽口寬度；l1為齒距；δ為氣隙長度。
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