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1、第巧卷第期电工技术学报年月永磁同步电机绕组电感的饱和效应伪班城七叮任雷清华大学姗崔苟华王宗培哈尔滨工业大学巧姗程智浙江大学淤忍〕叉〕创山飞助列红珍郡〕伪哪”摘要系统地分析,了永磁同步电机绕组自感和互感的饱和效应指出饱和效应引起这些屯感。,随转角变化的二次谐波和一次谐波分量实验结果验证了分析的结论研究的成果深化了永磁同步,。电机的理论对建立精确的分析模型和正确的参数确定方法有重要的指导意义关键词永磁同步电机电感互感饱和效应。习即朋田州〕仆邸〕仪呷嗯,。找如即田价卿引言,永磁同步电机应用十分广泛目前仍向较大容’。量和更宽的应用领域发展〔〕转子永磁体磁极有不同的结构形式,其中以沿气隙表
2、面安装径向磁化的磁极结构为主,如图所示。相绕组的电感是电机最重要的参数之一,在这类结构的电机中,通常认为绕组电感有如下的特点由于永磁体的磁导率甚小,所以绕组电感图永磁电机结构原理图与电磁式结构的电机,相对较小。比较司望一一。刹〕肠收到稿件任雷卜年生,副教授,年于哈尔滨工业大学获博士学位,现在清华大学做博士后研究工作。研究方向包括运动控制系统步进电动机的设计、制造技术及运行性能的研究。崔丙华年生,哈尔滨工业大学博士研究生,研究方向为电机电器,磁场有限元分析。曰祀】洲拍,,,曰,犯们洲招刁心犯加肠,卯晒妙〔,明田曰”」〕侧力〕‘云朋电工技术学报年月,。,。转子磁极位置不同时相绕组磁路
3、的磁导感值很显然这种影响与转子位置有关假设,,,二基本不变所以相绕组的电感也就基本上与转子位当和时相绕组交链的永磁磁。,,二兀置无关通最多饱和度最高电感值便最小和,,,前一项特点与实际相符后一项特点则不确夕耐时永磁磁通路径与轴线正交相磁。,,。,切因为在考虑相绕组磁路的磁导时没有考虑永路最不饱和电感值便最大作成曲线磁磁通的存在对磁路饱,,和度及相应地对磁导的影大致如图所示即除平均分量外主要还含有响。本,。文对相绕组电感的饱和效应进行基础的分一个二次谐波分量析和实验校核,得出对永磁同步电机相绕组电感饱绕组磁势的影响。笋。时,绕组磁势与。,,和效应明确和规律性的认识这对深化永磁同步电
4、永磁磁势一起作用又要影响磁系统的磁状态影机的理论,建立精确的分析模型响绕组磁路的饱和度及电感的值,这种影响随转角和正确的参数测试,。。。二方法等都有重要的意义位置不同而变化先考察一下的情况时,绕组磁势。与永磁磁势同方向,起增磁作单相定子绕组电感的饱和效应,,,二用相磁路更饱和电感值更减小时,。,,先讨论定子只有一相绕组的简单情况也可以与永磁体磁势反方向起去磁作用使相磁。,,兀二兀,是多相电机其他相绕组开路的情况如图所示路较不饱和电感值增大或时,。,表示永磁体磁极的轴线方向表示绕组的轴单独作用在相磁路上它的值一般不足以使,。线方向表示二轴线间的夹角即转子位置角相磁路达到饱和状态,则
5、相电感仍保持较大的。相绕组的电感通常分为两部分与产生,。。不饱和值如图所示可见的影响主要是引的漏磁链对应的漏电感起一个随转角变化的基波分量电感,它的幅值随。‘必增大而增大,随。减小而下降,。改变方向时也。或增量漏电感变为负值。二沪二己。和与产生的通过主磁路闭合的磁通链必对应镇留、的主电感尹、尹、‘、、声‘‘飞︶,沪可冠叙角己必目,,即相绕组的自感’或吻田,,或的值受相绕组磁路磁状态的影响,。。笋就是所说的饱和效应如果永磁磁极的磁势很小,绕组。。磁势也很小则相绕组铁心部分都不饱,。和磁导与转子位置无关不计转子永磁体磁导率的方向性时,绕组电感便是一个与转角无关的常量,如图所示。角几特
6、,。。永磁磁势的影响实际上由于永磁同步电机总是设计成主磁路的某些部分有一定的饱和度,图曲线。,以提高有效空间的利用率即永磁磁势的作用必,然要影响相绕组磁路的饱和度,要影响它的电以上分析表明在考虑永磁磁势和相自身第巧卷第期任雷等永磁同步电机绕组电感的饱和效应,相绕组的,磁势引起的饱和效应时电感是转角数分解的结果表明二次及以上谐波的幅值都很。,,,。,,,和绕组电流的函数不计更高次谐波的情况下小可以不计分解得到动的值如图。。。近似可用下式表示曲线所示曲线表明了它们与的函数关系可,。二一一动‘看出在一定电流范围内可以用或的线性,,,,式中动绕组自感的恒定分量关系来表示即—￡一基波分量幅
7、值和二次谐动动,。波分量幅值都是的一。函数一诚实验校核及邻相绕组电流的影响,。心心心心代洲。心为了校核以上的基础分析对一台样机的绕组一,翎。绍电感进行测量样机是一台外转子结构的三相永磁勺忿、、日夏同步发电机,外转子上的永磁体是铁氧体环,充磁成对极,内定子有个齿槽和三相绕组。测试方法采用的是一种改进的法动态磁滞回。—镇线法图转角的改变采取的是较高分辨率的步进电钾。动机定位系统图示,的实测曲线,用傅里叶级一一电流泣图·动,,‘的实验曲线实例镶理匕、日口爪义‘,耐,‘二以上实验结果中可
