表面磁钢永磁无刷电机空载气隙磁场半解析法研究

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1、!""#，$%（$）研究与设计"!"#$################################################################################################表面磁钢永磁无刷电机空载!气隙磁场半解析法研究丁!晔，!章跃进（上海大学机电工程与自动化学院，上海!"###$"）!!摘!要：提出了一种半解析法用于计算表面磁钢永磁无刷电机的气隙磁场。它将解析法与有限差分法相结合，求得定子开槽时气隙磁密的切向和径向分量，其结果符合实际情况。计算结果与有限元数值分析比较，证明了该方法的有效性和正确性。该方法计算方便、速度快，适合用于优

2、化设计。关键词：解析法；差分法；永磁无刷电机；空载气隙磁场)中图分类号："#$%&’((!文献标识码：*!文章编号：&+,$-+.(%（/%%,）%$-%%%,-%(&’()*+,-./0)1-.2’03456’7’-813948:4,*;4-5+)8<-=>)’.549&?89-1’+.,)14@’8(-,’,02-A,’0B8?73.’7724048!"#$%&，!’()#$%*&+,-.（01233435#612789174:;461<=3891;8>9866=98>78?*@<3A7<938，0278>279B89C6=D9279/%%%,/，F2987）!!+C708

3、-10：*D6A9-7874E<9174A6<23?G291213AH986?7874E<9174A6<23?G9<25989<6?9556=68<974A6<23?G7D98<=3-?@16?’I8<2665561<35D43<<98>，838-437?79=>7J5964??9D<=9H@<93898=7?97478?<78>6833?7>=66A685989<6646A68<7874E-D6DJ

4、=3C98><26J=3J3D6?A6<23?G7D13==61<78?65561<9C6’"29DA6<23?G3@4?H6C6=E264J5@453=A7129863J<9A74?6-D9>898<2653=A356KJ=6DD938D’D’/E4857：-,-./0)1-.(’0345；9),)0’5)99’8’,0)-.(’0345；C8?73.’77=’8(-,’,0(-A,’0(4048；,4,*.4-5-)8A-=9)’.5析法计算结果给出；然后，由差分法计算的槽口磁%!引!言位分布作为新的气隙区域的边界条件，再用解析法表面磁钢永磁电机气隙磁场解析法已有较多计算气隙磁场。如此反复

5、迭代，得到最终定子开槽的研究。在以往分析中，定子开槽的影响利用许时的气隙磁场分布。克变换求得，并将相对气隙磁导函数与未开槽时&!气隙磁场半解析模型气隙磁场相乘，作为开槽时气隙的磁场分布。此FGFH解析模型方法中，槽被假设为无限深，且忽略了槽与槽之间图&为定子开槽时永磁电机模型。的影响，与实际情况不完全相同；更重要的是用相对磁导函数修正光滑气隙时的磁场，会出现隐没磁密切向分量的情况，影响麦克斯韦应力张量法计算电磁转矩的精度。本文将解析法和有限差分法相结合来分析永磁无刷电机的气隙磁场：用解析法计算气隙磁场；差分法计算槽域的磁场，其中槽域的边界条件由解图&!定子开槽转子表面光滑物理模型!上海市高等学

6、校科学技术发展基金项目（%(*L$%）—,—研究与设计"!"#$!""#，$%（$）################################################################################################!!分析中假设：é/%ù（"）铁心磁导率无穷大；ê$ú&ê%úé%&ù,%（#）永磁材料退磁曲线为直线。ê#［")（%’）#］úêú%气隙及永磁体内的标量磁位满足拉普拉斯方ê(%&úêú#ê$ú（/）ê&ú%,程。该方程为：ê%!úê［")（%’）#］-ú#%%#!"%!"%#!ë(ûêú"""""#$!!（空气中）%!ê

7、ú%!#!%!!#%"#ê$%úë#-#)#$$%û###［%")（%’）］{%!!"%!!"%!!$%）#"!%!"###!#!!（永磁体中!!定子表面光滑时，/%.$。将求得的系数代回%!!%"%到式（#）、（(）中，获得未开槽时整个气隙的磁位（"）分布情况。式中：$%———永磁体磁化强度；&’!(差分法模型#%———相对回复磁导率；在定子表面开槽、转子表面光滑的情况下，本"———空间角度。文