新型盘式横向磁通永磁电机及其空载电动势波形的解析计算_宫晓

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1、2014年7月电工技术学报Vol.29No.7第29卷第7期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJul.2014新型盘式横向磁通永磁电机及其空载电动势波形的解析计算112宫晓徐衍亮冯开杰（1.山东大学电气工程学院济南2500612.文登奥文电机有限公司文登264400）摘要盘式横向磁通永磁电机具有横向磁通永磁电机和盘式永磁电机的综合优势。本文提出一种新型盘式横向磁通永磁电机，首先给出了该电机的原理结构及优越性；然后将其转子盘沿径向等分成若干单元，并基于转子盘磁体的体积积分，求得定子相绕组的永磁磁链，进而求得该种电机空载电动势

2、波形的解析表达式；最后通过三维电磁场有限元方法和样机实验方法验证了所给出理论解析计算的正确性。关键词：盘式横向磁通永磁电机空载电动势波形解析计算三维有限元计算样机实验中图分类号：TM351ANovelDiscTransverse-FluxPermanentMagnetMachineandAnalyticalExpressionofItsNo-LoadEMFWaveform112GongXiaoXuYanliangFengKaijie（1.ShandongUniversityJinan250061China2.WendengAllwinMortorCo.Ltd.Wenden

3、g264400China）AbstractDisctransverse-fluxpermanentmagnetmachinecombinestheadvantagesoftransversefluxpermanentmagnetmachineanddiscpermanentmagnetmachine.Anoveldisctransverse-fluxpermanentmagnetmachineisproposedalongwiththediscussionofitsprinciples,structuresandfeaturesfirstly.Then,theexpres

4、sionsofthephaseno-loadfluxlinkageandno-loadEMFwaveformarestudiedanalyticallybasedonrotorpermanentmagnetvolumeintegration,whosevalidityisverifiedby3-DFEManalysisresultsandexperimentalmeasurements.Keywords：Disctransverse-fluxpermanentmagnetmachine,no-loadEMFwaveform,analyticalexpression,3-D

5、FEM,prototypeexperiment优势，更具有理论意义和应用价值。文献[4]提出的1引言盘式横向磁通永磁电机采用无铁心结构，转子铁心横向磁通永磁电机因其特殊的磁路结构获得了无法采用叠片叠压成形，影响到其应用和开发；文比普通永磁电机更高的功率和转矩密度[1,2]，在风力献[5]提出另外一种盘式横向磁通永磁电机，该电机发电[3]、低速电驱动等领域有重要应用价值并得到用非导磁材料固定分居转子盘两侧且背轭与转子盘了一定的实际应用。横向磁通永磁电机一般为普通平行的“C”形定子铁心极，轴向充磁的圆柱形永磁径向磁场电机，将横向磁通磁路结构应用于轴向磁体沿圆周方向嵌入非导磁材

6、料转子盘中，该电机定场永磁电机中便得到了盘式横向磁通永磁电机[4-6]。子铁心极可由叠片叠压而成，但需要m个上述相同该种电机具有盘式电机和横向磁通永磁电机的综合的单元电机沿轴向依次排列才能形成m相电机，降低了盘式电机的结构优势；文献[6]提出“C”形定子铁心背轭与转子盘相垂直的盘式横向磁通永磁电国家自然科学基金资助项目（51277111）。收稿日期2011-04-22改稿日期2011-08-10机，但其绕组分布与常见横向磁通电机类似，需采78电工技术学报2014年7月用不均匀分布的定子铁心极以形成各相的相位差，径来增加电机极数2p、定子“C”形铁心极数Ns、从而影响到电机

7、的运行稳定性，而且，每相绕组由相数m，有利于降低电机的齿槽转矩脉动，提高电同时跨多个铁心极的一个线圈构成，增加了电机工机的低速性能。艺复杂性。（2）铁心磁路只包括路径很短的“C”形铁本文在文献[6]提出的盘式横向磁通永磁电机心，不但降低了导磁铁心材料用量，而且降低了铁的基础上，借用普通径向磁场分数槽集中绕组永磁耗；定子线圈裸露在空气中，具有良好的散热能力。无刷电机中定转子极间的配合关系，提出一种新型（3）转矩是电磁力和半径的乘积，因此可以在盘式横向磁通永磁电机，采用对转子盘永磁体体积不改变定子结构的前提下，只通过增加转子盘直径