永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)分析及動(dòng)態(tài)仿真
錢強(qiáng)，王淑紅，熊光煜
（太原理工大學(xué)電氣與動(dòng)力工程學(xué)院，太原030024）
摘要：通過MAXWELL軟件，對(duì)磁性槽楔無刷直流電機(jī)和Halbach磁體結(jié)構(gòu)無刷直流電機(jī)在相同載荷情況下進(jìn)行磁場(chǎng)分析和動(dòng)態(tài)的仿真比較，分析得出了磁性槽楔結(jié)構(gòu)和Halbach磁體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：無刷直流電機(jī)；磁性槽楔；Halbach磁體結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)矩波動(dòng)；MAXWELL
中圈分類號(hào)：TM36 +1; TM351 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-6848( 2010) 02-0041-03
O引 言
齒槽轉(zhuǎn)矩的存在影響了無刷直流電機(jī)在速度控制系統(tǒng)中的低速性能。采用磁性槽楔可以使氣隙磁場(chǎng)波形更趨于矩形波，減小氣隙磁阻的變化，削弱磁阻轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而減小齒槽轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
Halbach陣列是將徑向與切向陣列結(jié)合在一起的一種新型磁性結(jié)構(gòu)�？墒挂贿叺拇艌�(chǎng)增強(qiáng)而另一邊的磁場(chǎng)減弱。永磁體采用Halbach陣列排列方式后，不僅可增強(qiáng)電機(jī)氣隙磁通，而且可減弱轉(zhuǎn)子軛部磁通，對(duì)縮小電機(jī)體積和捉高力能密度非常有利[1-3]。
1 電機(jī)電磁場(chǎng)分析
1.1建立模型和設(shè)定材料
本文以一臺(tái)12槽，7對(duì)極的4相外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)為例，用MAXWELL分別建立常規(guī)結(jié)構(gòu)電機(jī)、磁性槽楔結(jié)構(gòu)電機(jī)和Halbach磁體結(jié)構(gòu)模型，并設(shè)定模型材料，如圖l所示
1.2計(jì)算結(jié)果
1)電機(jī)磁力線分布
如圖2所示：采用Halbach磁體結(jié)構(gòu)后，減小了渦流損耗，具有自屏蔽作用。
2)電機(jī)磁密分布
如圖3所示：常規(guī)電機(jī)的氣隙磁密為0. 283 T，磁性槽楔的電機(jī)的氣隙磁密為0. 312 T，Halbach磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)的氣隙磁密為0. 34 T，很明顯Hal-bach磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)的氣隙磁密****。
3)轉(zhuǎn)矩曲線
如圖4所示：永磁無刷直流電機(jī)采用磁性槽楔后，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)得到很大改善，但力矩減小了。
4)轉(zhuǎn)速曲線
如圖5所示：永磁無刷直流電機(jī)采用磁性槽楔后，轉(zhuǎn)速比常規(guī)結(jié)構(gòu)電機(jī)和Halbach磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)平滑許多，但轉(zhuǎn)速有所減小。
2結(jié)論
1)磁性槽楔減少了定子槽開口的影響，使定子和轉(zhuǎn)子間的氣隙磁導(dǎo)分布更加均勻，從而減少由于齒槽效應(yīng)而引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，電機(jī)的振動(dòng)和噪聲也會(huì)減小，但是電機(jī)力矩、速度有所減小。
2) Halbach磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)的氣隙磁密****，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度提高，其自屏蔽作用既減小了鐵耗，又減小了電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵軛的厚度，因此相同容量下可以降低電機(jī)的體積和重量。
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