设计参数对低速永磁电动机转矩的影响.pdf

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1、第38卷第3期华北电力大学学报Vo1．38．No．32011年5月JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityMay，2011设计参数对低速永磁电动机转矩的影响李军，罗应立(华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206)摘要：减速式低速永磁同步电动机在小直径下可获得很低的转速，以往主要用于控制仪表等小扭矩驱动场所。为了将其用于小直径大扭矩的低速直接驱动场所，需要研究在细长结构的电机中如何才能获得大的力矩。首先从理论上定性分析气隙大小、永磁体厚度及定子电流等设计参数与转矩的关系，然

2、后在采用三维有限元准确计算磁场及转矩的基础上，逐一定量研究了这些设计参数对转矩的影响，获得了多项新的结果。通过与实测对比说明计算结果可信。所得到的结果可作为进一步开展设计研究的技术基础。关键词：低速同步电机；设计参数；三维有限元；转矩中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1007—2691(2011)03—0007—05TheinfluenceofLS—A—PMSM’SdesignparametersontorquecharacteristicsLIJun，LUOYing—li(SchoolofElectrical

3、andElectronicEngineering，NoahChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China)Abstract：Low—speedAxialPermanentMagnetSynchronousMotor(Ls—A—Pmsm)mayprovideaverylowspeedevenifit’Sstatorcorediameterissmal1．Genarallyitiusedforautomationinstrumentwhichneedn’tabigtorque．

4、Inordertoapplicateittodirectdrivefieldwhereabigtorqueisneeded，thepaperresearcheshowabigtorquecanbegotfromaelectricmachinewithsmalldiameterandalargelenth．Firstly，therelationbetweentorqueanddesignparameters，suchasairgaplenth，magnetsizeandarmaturecurrent，isstudiedthe

5、oretically，then，theinfluenceoftheseparam—etersOiltorqueisnumericallystudiedbasedonnumericalcalculationof3-Dmagneticfieldandtorquebymeansof3-Dfiniteelementmethod．Somenewresultscanbeusedfordesignofthemotors．Thecalculationresultsagreedwithmeasuredvalue．Theresultscanb

6、eusedastechnologyfoundationtogetfurtherresearchanddesign．Keywords：Is—a—pmsm；designparameters；3-Dfiniteelementmethod；torque场所获得新的应用。为了能将其用于小直径大扭0引言矩驱动场合，有必要研究其影响转矩的因素。为了用于上述小直径大扭矩场所，电动机的轴向永磁低速同步电动机已广泛应用于多种轴向长度往往达到10in的量级。为方便制造与保小扭矩负载装置中¨J。由于这种电机具有小直证可靠运行，在这种长度下不允许采

7、用过小的气径、低转速的特点，所以，一旦能够在保持小直隙。本文重点研究气隙大小、永磁体厚度及定子径的前提下获得大转矩输出，就有可能在类似潜电流等结构和运行参数对转矩的影响。油螺杆泵这样的外径受限制(电动机外径一般小该电机的结构特点决定了难以用二维场及解于120mlTI)同时又要求输出数百N-m大扭矩的析方法准确计算转矩。本文首先从理论上分析上述设计参数与转矩之间的关系，然后通过计算三维磁场，再用麦克斯韦应力法计算转矩，从而定收稿日期：2o10—3～20．基金项目：国家自然科学基金资助项目(50777018)量地研究设计参数与

8、转矩之间的关系。8华北电力大学学报1．2磁场分布特点1低速永磁电动机的结构及磁场分该电机永磁体建立的单极、轴径向磁场在定转布特点子轭部要穿越硅钢片之间的绝缘层，加上轭部铁心消耗的磁压降，所以，在其轴向不同部位的气隙磁1．1轴向永磁减速式低速永磁电动机的典型结构场是不同的。定转子采用开口槽导致在气隙中由转