為了進(jìn)一步增大采用軟磁復(fù)合材料鐵心的軸向磁通永磁電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,針對(duì)其不等寬的兩段式Halbach陣列永磁體進(jìn)行解析優(yōu)化,利用無(wú)槽2D等效模型和有槽氣隙相對(duì)磁導(dǎo)率解析了氣隙磁場(chǎng)和電磁性能;進(jìn)而基于電磁轉(zhuǎn)矩的導(dǎo)數(shù)和復(fù)化求積公式推導(dǎo)了使電磁轉(zhuǎn)矩最大化的Halbach陣列最優(yōu)軸向充磁系數(shù)的表達(dá)式;采用軸向磁通永磁電機(jī)的3D有限元方法分析驗(yàn)證了氣隙磁場(chǎng)、反電動(dòng)勢(shì)、電磁轉(zhuǎn)矩以及Halbach陣列最優(yōu)軸向充磁系數(shù)的解析解的準(zhǔn)確性。Halbach陣列解析優(yōu)化的結(jié)果表明:當(dāng)軸向充磁系數(shù)為0.82時(shí),軸向磁通永磁電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大;最優(yōu)軸向充磁系數(shù)取決于極對(duì)數(shù)、永磁體厚度、電機(jī)徑向尺寸和氣隙寬度等;當(dāng)極對(duì)數(shù)為5時(shí),最優(yōu)軸向充磁系數(shù)會(huì)隨著永磁體厚度的增加而減小,而電機(jī)徑向尺寸的增加會(huì)導(dǎo)致最優(yōu)軸向充磁系數(shù)的增大;氣隙寬度對(duì)最優(yōu)軸向充磁系數(shù)的影響較小,基本可以忽略。 

【文章來(lái)源】：西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,54(10)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1 雙轉(zhuǎn)子離散式定子的軸向磁通永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)

假設(shè)定子槽深度無(wú)窮大，考慮定子槽影響的軸向磁通電機(jī)2D等效模型如圖3所示，其中A1和A2是A相繞組的兩個(gè)線圈，b0為槽口寬度。氣隙相對(duì)磁導(dǎo)率能夠反映槽口形狀的影響，可由無(wú)槽2D等效模型的氣隙磁密推導(dǎo)出有槽氣隙磁密。在有槽徑向磁通電機(jī)中，通常采用保角變換求解氣隙相對(duì)磁導(dǎo)率，本文將復(fù)數(shù)保角變換的方法應(yīng)用于軸向磁通電機(jī)的2D等效模型中。實(shí)際物理平面Z域中的氣隙形狀為有槽結(jié)構(gòu)，如圖3所示。映射平面T域中的氣隙形狀為無(wú)槽結(jié)構(gòu)，如圖2所示，前文已經(jīng)得出了無(wú)槽模型的磁場(chǎng)解析解。將Z域中的有槽氣隙形狀轉(zhuǎn)換為T域中的無(wú)槽氣隙形狀需要經(jīng)過(guò)中間域W域的變換。文獻(xiàn)[18]詳細(xì)描述了Z域、W域和T域及其變換的過(guò)程。復(fù)數(shù)形式的氣隙相對(duì)磁導(dǎo)率λ是通過(guò)Z域、W域和T域的變換得到的，可以表示為[19]

圖5為電機(jī)在半徑r=84mm的氣隙中心處一個(gè)磁極下的軸向和周向空載氣隙磁密波形�？梢钥吹浇馕鲇�(jì)算的氣隙磁密波形和有限元分析的氣隙磁密波形吻合得較好。軸向磁通電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)的有限元分析結(jié)果和解析計(jì)算結(jié)果如圖6所示。圖7為一個(gè)電周期內(nèi)軸向磁通電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩波形，可以看出，有限元分析的電磁轉(zhuǎn)矩略小于解析計(jì)算的結(jié)果，這是因?yàn)榻馕鲇?jì)算忽略了電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心和定子鐵心的磁阻，也忽略了軸向電機(jī)的端部漏磁。圖5 氣隙中心處的空載氣隙磁密波形

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]定子無(wú)鐵心軸向磁通永磁同步電機(jī)研究進(jìn)展綜述[J]. 劉向東,馬同凱,趙靜.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2020(01)
[2]軸向磁通非晶合金永磁電機(jī)空載鐵耗的解析計(jì)算方法[J]. 朱龍飛,朱建國(guó),佟文明,韓雪巖.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2017(03)



本文編號(hào)：2983319