内嵌式永磁同步电机设计中改进型磁路分析

磁路分析

微电机

2010年第43卷第11期

内嵌式永磁同步电机设计中改进型磁路分析

兰志勇,杨向宇,郑超迪,王芳媛

(华南理工大学电力学院,广州 510640)

摘 要:考虑定转子开槽、定子轭及转子轭的影响,提出了一种内嵌式永磁同步电机的磁路模型;推导了等效磁路的简化模型;详细推导了主磁路各段磁路磁密及磁动势的计算,给出了电磁计算程序;详细分析了漏磁路磁密及磁通的计算;分析了漏磁及静态工作点的精确计算,并给出了漏磁及静态工作点电磁计算程序,进而得到电机设计的合理性;利用有限元分析方法验证了该磁路模型的精确性。关键词:内嵌式永磁同步电机;磁路;有限元分析;电磁计算

中图分类号:TM341;TM351 文献标志码:A 文章编号:1001 6848(2010)11 0014 04

AnalysisofanImprovedMagneticCircuitforDesigningInteriorPermanentMagnetMotor

LANZhi yong,YANGXiang yu,ZHENGChao d,iWANGFang yuan

(CollegeofElectricPower,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)Abstract:Thispaperpresentedamagneticcircuitmodelofinteriorpermanentmagnetsynchronousmotor(IPMSM).Consideringslottingofstator/rotorandeffectofstatoryokeandrotoryoke,theimprovedmagnet iccircuitmodelhasbeenestablished.Itdetailedthesimplemodelofthemagneticcircui,tthecalculationoffluxdensityandmagnetomotiveforceofthemainmagneticcircui,tandgavetheprocedureofthecalculation,thecalculationofthefluxdensityandfluxoftheleakagemagneticcircui,tthecalculationofthefluxleakageandthequiescentoperatingpointtoprovetherationalityofthemotordesign,andthefiniteelementanalysishasbeenusedtoprovetheaccuracyofthemethod.KeyWords:

Interiorpermanentmagnetmotors(IPMSM);Magneticcircui;tFiniteelementanalysis;Elec

tromagneticcomputing

精确计算公式

[5-6]

0 引 言

近年来,永磁同步电机因为其高效性、高功率密度而被广泛应用

[1,2]

。为了验证本磁路模型的正确性,

采用有限元的方法,建立了电机的二维等效模型。有限元分析结果显示该等效磁路模型有助于电机的设计。

。内嵌式永磁同步电机是其中

的一种类型。同时,随着永磁材料性能的不断提高和价格的不断下降,在工业、日常生活和伺服系统中的应用也越来越广泛。因此,内嵌式永磁同步电机的设计显得越来越重要。

众所周知,在电机过程中,对于气隙磁密和永磁体工作点磁密的精确计算是非常重要的,因此,在计算过程当中,漏磁通及定转子开槽对计算的影响必须考虑。同时,很多文献在分析时忽略了永磁体和槽之间的磁动势

[1-4]

1 内嵌式永磁同步电机的改进型磁路

模型

图1给出了线性自起动内嵌式永磁同步电机的剖面图。该电机采用内置径向充磁方式,从图1可看出主磁路可分为五个部分:气隙、定子齿、定子轭、转子齿、转子轭

[5-7]

。漏磁通磁路主要有两个

部分:永磁体端部漏磁及永磁体与永磁体间的漏磁。同时考虑永磁体与永磁体槽之间的空隙里的磁动势,内嵌式永磁同步电机的等效磁路可以用图2来近似替代。其中Rg、Rt1、Rt2、Rs、Ry2、Rr、R 、Rm0、Rm、Rmm分别指的是气隙磁阻、定子齿磁阻、转子l

。

本文详细推导了一种内嵌式永磁同步电机改进型的磁路模型,同时考虑了以上提到的各种情况,给出了气隙磁密、永磁体静态工作点和漏磁系数的

收稿日期:2010 01 21修回日期:2010 02 04