永磁屏蔽电机不同齿尖结构参数的空载磁场分析

doi:10.11985/2017.01.002

摘要/Abstract

摘要：

有限元方法精度很高,适合求解复杂结构的电机磁场问题。运用三维有限元方法,比较分析了径向磁化、平行磁化两种磁化方向以及有齿尖及无齿尖两种结构永磁屏蔽电机的空载磁场参数。在此基础上,分析了齿尖平均弧长、齿尖厚度和外侧倾斜角等齿尖结构参数对两种磁化方向电机空载磁场参数的影响。计算结果表明,对于两种磁化方向,有齿尖结构永磁屏蔽电机的空载气隙磁通密度基波幅值、THD以及齿槽转矩都较大,而感应电动势较小。

关键词: 永磁屏蔽电机, 空载磁场, 齿尖, 三维有限元方法

Abstract:

Finite element method has a high computation accuracy and can be used to solve the magnetic field of the electric machine with complex structure. Using a three dimensional finite element method, the no-load magnetic field parameters of a permanent magnet canned motor with/without tooth tips for radial or parallel magnetization have been obtained. In addition, the no-load magnetic field parameters with two magnetizations in terms of the structure parameters of tooth tips have also analyzed. The computation results show that the fundamental amplitude and THD of the air gap flux density, and the cogging torque of the motor with tooth tips are higher for both magnetizations, while the back electromotive force is lower.

Key words: PM canned motor, no-load magnetic field, tooth tips, three finite element method

中图分类号:

TM351

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图/表 24

表1

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参考文献 10

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参数	数值	参数	数值
定子外径/mm	80	转子外径/mm	38.4
定子内径/mm	40	转子内径/mm	15.8
定子轴向长度/mm	25	转子轴向长度/mm	25
定子轭部宽度/mm	5	转动惯量/(kg·m²)	4.5×10^-5
定子齿宽度/mm	6	阻尼系数/N·m/(r/min)	4.86×10^-6
定子绕组匝数	1 020	定子屏蔽套厚度/mm	0.30
定子绕组线径/mm	0.21	转子屏蔽套厚度/mm	0.15

定子结构	基波幅值/T	THD(%)
有齿尖	0.117 4	67.58
无齿尖	0.098 3	51.30

齿尖平均弧长 /mm	气隙磁通密度基波幅值 /T	气隙磁通密度THD (%)
0.8	0.124 6	55.04
1.6	0.122 4	51.36
2.4	0.126 3	46.38
3.2	0.132 4	43.03
4.0	0.135 2	45.92
4.8	0.136 3	51.67
5.6	0.137 0	49.75
6.4	0.141 7	46.48
7.2	0.142 8	45.20

齿尖厚度 /mm	感应电动势 /V	齿槽转矩 /(mN·m)	气隙磁通密度基波幅值/T	气隙磁通密度 THD(%)
0.6	1.05	6.42	0.137 5	44.18
0.9	1.05	6.35	0.139 6	46.16
1.2	1.06	5.89	0.142 1	49.25
1.5	1.06	6.39	0.141 9	44.06
1.8	1.05	6.27	0.139 3	47.10
2.1	1.05	6.12	0.140 2	44.73
2.4	1.06	6.37	0.140 6	43.25
2.7	1.06	6.31	0.138 2	48.10
3.0	1.05	5.92	0.141 4	46.45

齿尖倾斜角 (arctan)	感应电动势 /V	齿槽转矩 /(mN·m)	气隙磁通密度基波幅值/T	气隙磁通密度 THD(%)
0.6	1.05	6.08	0.139 8	46.40
0.9	1.05	6.32	0.140 2	47.25
1.2	1.05	6.10	0.140 6	47.24
1.5	1.05	6.50	0.141 1	49.01
1.8	1.05	6.33	0.136 9	49.86
2.1	1.05	6.19	0.140 5	47.93
2.4	1.05	6.25	0.140 3	45.48
2.7	1.05	6.58	0.140 0	47.71
3.0	1.05	6.61	0.140 5	47.58