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

1、隨著高速軸承技術(shù)和電機控制技術(shù)的發(fā)展，高速永磁電機以其低轉(zhuǎn)子損耗、高功率密度的特點，應(yīng)用越來越廣泛。然而，在高速狀態(tài)下，永磁電機鐵心內(nèi)磁場交變頻率很高，定子鐵耗很大，發(fā)熱嚴重。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，提出了一種基于軟磁鐵氧體的高速永磁無刷直流電機結(jié)構(gòu)，并對這種電機進行了深入地分析，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，將軟磁鐵氧體磁環(huán)作為電機定子鐵心

2、，轉(zhuǎn)子采用釹鐵硼磁環(huán)，構(gòu)成無齒槽電機結(jié)構(gòu)，通過定轉(zhuǎn)子尺寸的合理匹配可以使軟磁鐵氧體和轉(zhuǎn)子釹鐵硼各自運行于理想工作點，提高了電機功率密度的同時使電機鐵耗大大降低，效率明顯提升。通過樣機實驗證明本文提出的電機設(shè)計方案是正確可行的。
　　 其次，對基于軟磁鐵氧體的高速永磁無刷直流電機內(nèi)部磁場進行了深入分析研究。一方面，通過分析計算無齒槽結(jié)構(gòu)永磁電機內(nèi)的氣隙磁場分布特點，指出電機氣隙內(nèi)磁場分布不均勻，即同一根繞組導(dǎo)體處于不同的位置感生旋

3、轉(zhuǎn)電動勢不同。同時轉(zhuǎn)子磁鋼充磁方式對電機氣隙磁場影響較大，通過計算比較發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁鋼采用平行充磁可以有效提高電機內(nèi)氣隙磁場的大小，適用于高速永磁電機。另一方面，基于無齒槽電機氣隙磁場的解析計算結(jié)果，進一步推導(dǎo)了該類電機繞組感生電動勢解析計算公式，其計算結(jié)果與有限元對比，吻合較好，證明該計算方法準確可行，為電機的設(shè)計計算提供依據(jù)。另外，由于無齒槽結(jié)構(gòu)電機有效氣隙很大，電機的端部漏磁嚴重，本文利用三維有限元分析了電機的端部漏磁，指出端部漏磁對

4、于靠近端部的氣隙磁場影響嚴重，電機設(shè)計時必須考慮這一因素的影響?；诖吮疚奶岢隽艘环N改進的轉(zhuǎn)子勵磁結(jié)構(gòu)，以改善電機端部漏磁，通過三維有限元計算結(jié)果證明該轉(zhuǎn)子勵磁結(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)強度較低以及軟磁鐵氧體為各向同性軟磁材料的特點，提出了一種新的高速永磁電機弱磁結(jié)構(gòu)，電機的直流勵磁繞組通過外部旁路鐵軛給電機定子鐵心加一軸磁場使其飽和，從而增大轉(zhuǎn)子永磁磁路的磁阻，達到弱磁的目的。通過三維有限