定子永磁型无刷电机特殊电磁现象及处理方法

永磁体位于定子, 导致定子永磁型无刷电机中出现了一些转子永磁型电机中所没有的特殊电磁现象, 给该类电机分析与设计提出了新的挑战。下文对这些特殊的电磁现象进行叙述:

1) 定子外漏磁。

DSPM电机的空载永磁磁场分布, 在定子铁心的外围空间中有漏磁。因此, 在进行电机电磁场分析时必须将求解域适当扩展, 才能计入此漏磁。此外, 定子外漏磁会随着转子位置而有所变化, 可能在外围的金属机壳中产生额外的涡流损耗, 形成局部过热, 在电机设计中有必要加以考虑。

2) 端部漏磁。

DSPM电机和FSPM电机的永磁体从定子内径处贯穿至外径处, 并直接与机壳相接, 因此三维端部效应较为显著。图FSPM电机气隙磁密三维分布。 沿着电机轴向靠近端部处磁密明显降低, 通过三维有限元分析可较准确地分析这一端部效应, 但三维有限元分析复杂而耗时, 为简化分析, 可在二维有限元分析基础上, 引入端部效应系数对二维分析结果进行修正, 已有分析结果表明, 三维电枢绕组磁链约为二维计算结果的85%~95%。

3) 直流偏置磁场及其对铁耗的影响。

由于永磁体位于电机定子, 导致定子铁心中存在直流偏置磁场。DSPM电机定子轭部和齿尖部的磁密分布, 其中Br为径向磁密, Bt为切向磁密。可见, 磁密的径向分量和切向分量都是由一个交变分量叠加一个直流分量。直流磁场虽然不会直接在铁心中产生涡流损耗, 但它增加了铁心饱和, 并使磁滞回线不对称   , 从而导致定子铁心磁滞损耗增大, 在电机的损耗计算中需要特别加以考虑。

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