基于軟磁鐵氧體的高速永磁無(wú)刷電機(jī)磁場(chǎng)分析及弱磁結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著高速軸承技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，高速永磁電機(jī)以其低轉(zhuǎn)子損耗、高功率密度的特點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而，在高速狀態(tài)下，永磁電機(jī)鐵心內(nèi)磁場(chǎng)交變頻率很高，定子鐵耗很大，發(fā)熱嚴(yán)重。為了減少定子鐵耗，本文結(jié)合軟磁鐵氧體高初始磁導(dǎo)率、高電阻率、低成本的特點(diǎn)，提出了一種基于軟磁鐵氧體的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)，并對(duì)這種電機(jī)進(jìn)行了深入地分析，主要內(nèi)容如下：
　　 首先，基于軟磁鐵氧體高磁導(dǎo)率、高電阻率的特點(diǎn)，將軟磁鐵氧體磁環(huán)作為電機(jī)定子鐵心

2、，轉(zhuǎn)子采用釹鐵硼磁環(huán)，構(gòu)成無(wú)齒槽電機(jī)結(jié)構(gòu)，通過(guò)定轉(zhuǎn)子尺寸的合理匹配可以使軟磁鐵氧體和轉(zhuǎn)子釹鐵硼各自運(yùn)行于理想工作點(diǎn)，提高了電機(jī)功率密度的同時(shí)使電機(jī)鐵耗大大降低，效率明顯提升。通過(guò)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)證明本文提出的電機(jī)設(shè)計(jì)方案是正確可行的。
　　 其次，對(duì)基于軟磁鐵氧體的高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)進(jìn)行了深入分析研究。一方面，通過(guò)分析計(jì)算無(wú)齒槽結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)內(nèi)的氣隙磁場(chǎng)分布特點(diǎn)，指出電機(jī)氣隙內(nèi)磁場(chǎng)分布不均勻，即同一根繞組導(dǎo)體處于不同的位置感生旋

3、轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)不同。同時(shí)轉(zhuǎn)子磁鋼充磁方式對(duì)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)影響較大，通過(guò)計(jì)算比較發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁鋼采用平行充磁可以有效提高電機(jī)內(nèi)氣隙磁場(chǎng)的大小，適用于高速永磁電機(jī)。另一方面，基于無(wú)齒槽電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的解析計(jì)算結(jié)果，進(jìn)一步推導(dǎo)了該類電機(jī)繞組感生電動(dòng)勢(shì)解析計(jì)算公式，其計(jì)算結(jié)果與有限元對(duì)比，吻合較好，證明該計(jì)算方法準(zhǔn)確可行，為電機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算提供依據(jù)。另外，由于無(wú)齒槽結(jié)構(gòu)電機(jī)有效氣隙很大，電機(jī)的端部漏磁嚴(yán)重，本文利用三維有限元分析了電機(jī)的端部漏磁，指出端部漏磁對(duì)

4、于靠近端部的氣隙磁場(chǎng)影響嚴(yán)重，電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮這一因素的影響?；诖吮疚奶岢隽艘环N改進(jìn)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，以改善電機(jī)端部漏磁，通過(guò)三維有限元計(jì)算結(jié)果證明該轉(zhuǎn)子勵(lì)磁結(jié)構(gòu)是有效的、可行的。
　　 再次，結(jié)合軟磁鐵氧體材料飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度較低以及軟磁鐵氧體為各向同性軟磁材料的特點(diǎn)，提出了一種新的高速永磁電機(jī)弱磁結(jié)構(gòu)，電機(jī)的直流勵(lì)磁繞組通過(guò)外部旁路鐵軛給電機(jī)定子鐵心加一軸磁場(chǎng)使其飽和，從而增大轉(zhuǎn)子永磁磁路的磁阻，達(dá)到弱磁的目的。通過(guò)三維有限