三相切向結構永磁電動機電感參數解析計算
黃克峰，李槐樹，周羽
（海軍工程大學，湖北武漢430033）
摘要：提出了一種基于基本氣隙磁場計算凸極同步電動機電感參數的解析計算法，該方法比使用傳統氣隙磁導法更方便。在介紹凸極同步電機基本氣隙磁場概念及基本氣隙磁密的求取的基礎上，以一臺二相7.5 kw切向式永磁推進電動機為算例，給出基于基本氣隙磁場的永磁電動機電感參數解析計算步驟，推導了電感參數解析計算公式。利用解析計算的參數進行性能仿真與試驗所測的結果較好吻合，驗證了該方法的有效性和準確性。
關鍵詞：基本氣隙磁場；電感參數；解析法；永磁推進電動機
中圖分類號：tm351 文獻標識碼：a 文章編號：1004-7018(2010)07-0007-05
0引言
參數的準確求取是進行電機特性計算、動態仿真和調速控制的前提和基礎。目前電機電感參數的計算分為解析公式法和有限元數值計算法兩大類。有限元法能計及磁路飽和、導體渦流和齒槽效應等因素，計算精度高且可對復雜結構的特種電機進行有效計算，但前處理復雜費時、計算量大。解析公式法具有物理概念清晰、計算量小、快捷等優點，便于直觀考察結構尺寸、材質等對電機參數的影響，對于普通電機，解析法可以得到較準確的結果，仍是電機前期設計及性能參數校核的常用手段。但對于切向式永磁電動機，由于直軸磁路中永磁體的存在，相當于直軸中增加了一個永磁體磁化方向長度的大氣隙，磁通的走向與普通同步電機有很大不同，傳統的計算極間電感的解析公式不再適用，因此，此類電機的電感參數解析計算值得深入探討。
電機電感參數解析計算通�；诖怕返母拍�、使用氣隙磁導法。本文提出了基本氣隙磁揚的概念，介紹了凸極同步電機基本氣隙磁場的解析計算方法，并以一臺三相7 5 kw切向式永磁推進電動機樣機為算例，對基于基本氣隙磁場的電感參數解析計算公式進行了具體推導，利用解析計算進行仿真與試驗所測的結果較好吻合，驗證了所提解析計算法的準確性，為此類電機電感參數的快捷準確計算提供了一種有效手段。
1凸極同步電動機基本氣隙磁場
1 1基本氣隙磁場的定義
目前電機書中尚無基本氣隙磁場的概念，為說明本文解析計算法，特作如下定義：
基本氣隙磁場是指在凸極同步電動機的直軸（或交軸）方向施加整距方波磁勢fa，使δmin處的磁感應強度密度為1t時的氣隙磁場分布，即：
1.2基本氣隙磁場的解析計算
凸極同步電動機的凸極形狀尺寸各異，本文以圖1所示的一對極的通用凸極結構（極面分為極弧部分和極尖直線部分）為例，介紹基本氣隙磁場的解析計算方法，此時電角度等于機械角度。
為了簡化分析，作如下基本假定：
(1)忽略定、轉子鐵心磁壓降；
(2)定子內表面光滑．定子槽開口用卡氏系數修正，轉子阻尼槽開口影響忽略。
給定如下參量：定子內徑ri，三點氣隙長度δmin、δ1和δmax極弧系數“。極面偏角βp（電角度），如圖1所示。
計算下列各量：
在極面區間，有：
定子槽開口用cartier系數修正，以后計算中氣隙長度均用k修正。即：
式中：bo為槽口寬度；l1為齒距；δ為氣隙長度。
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