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1、基于ANSYS/Maxwell2D的不同削角永磁体的无刷直流电机分析与试验[陈治宇1,黄开胜1,田燕飞1,陈风凯1,何建源2][1.广东工业大学，广东广州510006；2.苇源电机有限公司，广东佛山528300][摘要]本文通过对削角永磁体进行分析与设计，使无刷直流电机产生的谐波分量少，齿槽转矩小。首先利用解析法推导出削角永磁体与气隙磁密、齿槽转矩之间的关系，并利用Ansys/Maxwell2D有限元分析软件对永磁体不同削角进行对比与分析，找出最佳削角，并制作了样机。最后通过永磁体有削角与无削角
2、电机的仿真结果与样机试验进行对比分析，验证了方法的正确性，对改善无刷直流电机性能具有实用价值。[关键词]永磁体削角；无刷直流电机；有限元分析；Ansys；试验AnalysisandExperimentofPermanentMagnetDifferentChamferinginBrushlessDCMotorsBasedonANSYS/Maxwell2D[CHENZhi-yu1,HUANGKai-sheng1,TIANYan-fei1,CHENFeng-kai1,HEJian-yuan2][1.G
3、uangdongUniversityofTechnology,Guangzhou510006,China;2.IVYMotorLimitedCompany,Foshan528300,China][Abstract]ThetechniqueofmagnetchamferingforbrushlessDCmotortoreduceharmonicandcoggingtorquewasintroduced.Therelationshipsofmagnetchamferingbetweenair-gap
4、flux,coggingtorquewereobtainedbyanalyticmethod,finiteelementanalysissoftwareofANSYS/Maxwell2Dwasemployedtocompareandanalyzethedifferentchamferingofpermanentmagnet,theoptimalmagnetchamferingwasfound,andthemotorwasmanufactured.Finally,thecomparativeana
5、lysisofsimulationandtestresultsofnormalpermanentmagnetandchamferingshowthatthemethodhascorrectnessandaccuracy,anditissignificanttoimprovecharacteristicsofbrushlessDCmotors.[Keywords]magnetchamfering；brushlessDCmotor；finiteelementanalysis；ANSYS；experi
6、ment1前言近年来，随着无刷直流电机应用的电压及功率范围的扩大，在交流供电的家用电器中的应用已经越来越受到人们的关注，为了满足家用电器的新需求，对无刷直流电机的齿槽转矩、电磁噪音、运行性能等提出了新的要求。因此，本文对一款存在振动和噪声的用于家用电器设备的无刷直流电机进行分析与研究。无刷直流电机气隙中的磁密决定了感应电动势的波形与幅值，而定子绕组中的感应电动势决定了无刷直流电机的性能[1]。合理的永磁体形状设计可以有效改善无刷直流电机的气隙磁场[2]，通过改善气隙磁场波形，减小因各次谐波磁场相
7、互作用所产生的径向力波，降低电磁噪声。永磁体和有槽电枢铁心之间相互作用产生齿槽转矩，导致转矩波动，进而产生振动和噪声，一定范围内永磁体的边缘削角可以消弱齿槽转矩，还能节省永磁材料，降低成本[3]。因此，本文通过解析法分析永磁体不同削角与气隙磁场、齿槽转矩之间的关系，利用电磁场有限元分析软件Ansys中的Maxwell2D对永磁体不同尺寸的边缘削角进行对比与分析，找出最佳的削角，并对永磁体削角与无削角的仿真和样机测试结果进行对比研究，验证了本方法的合理性和有效性，为无刷直流电机性能的改善提供了一定
8、的实用价值。2无刷直流电机主要技术参数本方案电机的主要技术参数如表1所示：表1主要技术参数额定电压：160V额定转速：1300r/min额定电流：0.25A磁极厚度：8mm额定功率：30W磁极结构：面包状额定效率：75%磁极材料：铁氧体3气隙磁场与齿槽转矩的解析法分析3.1气隙磁场的解析法分析在永磁体和空气隙的求解区域内[4]：ìB1=m0mrH1+m0Mí（1）îB2=m0H2式中B1和B2分别为永磁体和气隙的磁感应强度，M为磁化强度，µr为永磁体相对磁导率。将磁体的磁场和磁化问题非线性化
