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輪轂盤式無鐵心永磁同步電機永磁體結構優化

來源:未知 發布時間:2021-01-31熱度:
針對車用永磁同步電機高效率、高功率密度的請求,氣隙磁場的波形須為正弦波,幅值應足夠高,以電機磁場為優化目的停止剖析[1]。為肯定電機磁場的優化變量,本文對其磁路停止定性剖析...

針對車用永磁同步電機高效率、高功率密度的請求,氣隙磁場的波形須為正弦波,幅值應足夠高,以電機磁場為優化目的停止剖析[1]。為肯定電機磁場的優化變量,本文對其磁路停止定性剖析,得到了影響磁場的主要要素是永磁體資料以及構造尺寸。因而,磁鋼尺寸成為磁場優化的關鍵。將不等厚原理應用于90Halbach構造,可以統籌氣隙磁場的幅值與波形,關于進步電機功率密度、降低轉矩脈動[2]等具有重要意義。并且應用盤式電機的設計準繩對該特種電機的主要電磁參數停止了推導,對軸向磁場電機的后續設計提供了理論根據。
 
針對永磁同步電機對氣隙磁場[3]的請求,進步電機的效率,降低電機的轉矩脈動[4]及振動噪聲,電機磁場波形要接近正弦散布特性。為了統籌以上請求,能夠從電機永磁資料、磁鋼外形和排列方式等方面思索。永磁體選用磁性能優良的釹鐵硼資料。而關于磁鋼構造的研討,有文獻提出依據氣隙磁密波形設計不等厚磁鋼[5-6]和采用不等厚磁鋼排列削弱氣隙磁密的諧波重量[7],但有很少文獻理論地引見軸向充磁磁鋼的不等厚排列原理。有學者經過比擬研討不同角度的Halbach陣列[8],得到最優的排列方式。90Halbach陣列充磁較其他角度的便當[9]、構造排列簡單、對工藝請求低[10],雖可以滿足電機對氣隙磁密幅值的請求[11],但波形正弦性不夠理想。因而,提出將不等厚排列技術與90Halbach陣列相分離辦法對磁鋼的排列構造[12]停止設計。
1電機電磁參數與氣隙磁密的剖析氣隙磁密的基波幅值進步以及波形的正弦性對電機的各性能參數具有很重要的意義。當堅持電機的主要尺寸不變時,經過對磁鋼的優化,進步電機氣隙磁密的基波幅值,使得電機的電磁轉矩和電磁功率得到進步;波形的正弦性對電機的空載圖1一對磁鋼均勻半徑處的切向展開表示圖 反電動勢和轉矩脈動有很嚴密的關系[13]。依據電機電磁參數與氣隙磁密的關系,氣隙磁密的基波幅值與電機的空載電動勢、電磁轉矩和電磁功率有嚴密的關系。永磁吸盤針對改善DCPMSM每極下的均勻氣隙磁密的幅值和波形,目前有很多專家學者對電機的永磁體構造停止研討,其中,90Halbach陣列技術和不等厚排列得到了很普遍的應用,并且兩者相較普通磁鋼排列,均勻氣隙磁密的幅值得到進步,正弦性也有顯著改善。因而,本文針對氣隙磁密的幅值及波形的正弦性,對電機的不等厚排列模型和不等寬90Halbach陣列模型停止磁場仿真。
2兩個電機模型的磁場仿真2.1不等厚排列電機模型的磁場仿真每極有五塊不同厚度的磁鋼組成,中間磁鋼厚度由hm1表示,緊鄰的里側兩塊磁鋼厚度為hm2,最外側兩塊磁鋼厚度是hm3,且滿足hm1>hm2>hm3。改動三塊磁鋼的厚度比能夠得到幅值、波形均不同的氣隙磁場。仿真結果顯現,改動hm1時,Bav與(THD)B隨hm2、hm3的變化規律同hm1=15mm的狀況:每一個hm1取值都有對應的(THD)Bmin;Bav隨hm2減小同樣呈減小趨向,即主要受hm2影響。由于受尺寸限制,hm1=12mm對應的6.61%并不是(THD)B的極小值,而是仿真所取到的最小值,但并不影響最終結論??梢?隨hm1的單調變化,(THD)Bmin同樣先減后增,故存在最優狀況,取(THD)B值為1.70%,此時,Bav=0.4615T,(hm3,hm2,hm1)=(2,9,18)。

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