外轉(zhuǎn)子雙凸極永磁電機性能研究
蔣晏強，陳世元
（華南理工大學(xué)電力學(xué)院，廣州510640）
摘要：針對12/8極外轉(zhuǎn)子雙凸極永磁電機，采用二維平面對電機進行delaunay剖分，然后用有限元法對電機內(nèi)磁場進行計算，研究了電機磁場分布，氣隙磁密等電機靜態(tài)特性。用磁共能方法算出各轉(zhuǎn)子角度時的電磁轉(zhuǎn)矩后，得到了電磁轉(zhuǎn)矩。
關(guān)鍵詞：外轉(zhuǎn)子雙凸極永磁電機；磁共能；電磁轉(zhuǎn)矩
中圖分類號：tm351；tm301. 4 文獻標(biāo)志碼：a 文章編號：1001-6848（2010）03-0021-03
1外轉(zhuǎn)子雙凸極永磁電機有限元分析
本文所討論的外轉(zhuǎn)子雙凸極永磁電機的尺寸如表1所示，結(jié)構(gòu)如圖l所示。
本文采用二維的delaunay剖分對電機模型進行網(wǎng)格化剖分，剖分1/4電機橫截面即磁通的一個整周期，其剖分圖如圖l(b)所示。
有限元計算程序流程如圖2所示。
對電壓、電流、轉(zhuǎn)速、磁導(dǎo)率。賦值。然后經(jīng)過對角度、一類邊界條件處理、二類邊界條件處理、磁鋼的計算、以及矩陣的求解得到了各個節(jié)點的磁位和磁密。
圖3所示就是在7.5度、12.5度、17.5度和22. 5度時b相負向?qū)ǎ籥相正向?qū)〞r的磁場分布圖。
圖4是對應(yīng)的氣隙中心線的磁密曲線，方向為從右向左即由45度到135度時候的氣隙磁密線。求得各個三角單元磁密后查磁化曲線得到磁阻率。如果某個三角單元初始賦的磁阻率和求得的磁阻率的****誤差>百分之0. 1，則將兩值進行迭代后帶回到程序中再進行計算直到兩項****誤差<=百分之0.1為止，算出此時定子a相的磁鏈1pa。然后再將轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)0.01。進行剖分得到同樣的6個數(shù)據(jù)然后進行磁導(dǎo)率的迭代得到a相的磁鏈。
把修正的電流值帶回到電磁場分析有限元計算程序的開始處重新求磁密，直到兩次電壓值的****誤差<=百分之0.1符合精度要求，迭代結(jié)束。
轉(zhuǎn)矩的求取采用磁共能的方法。把電機作為一個具有電端口和機械端口的兩端口裝置，把電阻損耗和機械損耗移出則該裝置成為一個由動態(tài)耦合線圈所組成的無損耗儲能裝置，在時間出內(nèi)，其能重關(guān)系為：
我們首先分析單邊勵磁時的情況，單邊勵磁如圖5。
設(shè)電源電壓u，線圈中的電流為i，電阻為r則在時間d≠0，由電源輸入裝置的總電能應(yīng)為u，i，d，消耗于電阻r上的電能為i~rdt。于是在時
間出內(nèi)，輸入耦合磁場的凈電能d為
耦合場通過電路輸入電能的同時，磁場將發(fā)生變化，并對電路做出反應(yīng)。設(shè)線圈的磁鏈為嚷，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，戳的變化將在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢ei
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