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轮毂盘式无铁心永磁同步电机永磁体结构优化

来源:未知 发布时间:2021-01-31热度:
针对车用永磁同步电机高效率、高功率密度的请求,气隙磁场的波形须为正弦波,幅值应足够高,以电机磁场为优化目的停止剖析[1]。为肯定电机磁场的优化变量,本文对其磁路停止定性剖析...

针对车用永磁同步电机高效率、高功率密度的请求,气隙磁场的波形须为正弦波,幅值应足够高,以电机磁场为优化目的停止剖析[1]。为肯定电机磁场的优化变量,本文对其磁路停止定性剖析,得到了影响磁场的主要要素是永磁体资料以及构造尺寸。因而,磁钢尺寸成为磁场优化的关键。将不等厚原理应用于90Halbach构造,可以统筹气隙磁场的幅值与波形,关于进步电机功率密度、降低转矩脉动[2]等具有重要意义。并且应用盘式电机的设计准绳对该特种电机的主要电磁参数停止了推导,对轴向磁场电机的后续设计提供了理论根据。
 
针对永磁同步电机对气隙磁场[3]的请求,进步电机的效率,降低电机的转矩脉动[4]及振动噪声,电机磁场波形要接近正弦散布特性。为了统筹以上请求,能够从电机永磁资料、磁钢外形和排列方式等方面思索。永磁体选用磁性能优良的钕铁硼资料。而关于磁钢构造的研讨,有文献提出依据气隙磁密波形设计不等厚磁钢[5-6]和采用不等厚磁钢排列削弱气隙磁密的谐波重量[7],但有很少文献理论地引见轴向充磁磁钢的不等厚排列原理。有学者经过比拟研讨不同角度的Halbach阵列[8],得到最优的排列方式。90Halbach阵列充磁较其他角度的便当[9]、构造排列简单、对工艺请求低[10],虽可以满足电机对气隙磁密幅值的请求[11],但波形正弦性不够理想。因而,提出将不等厚排列技术与90Halbach阵列相分离办法对磁钢的排列构造[12]停止设计。
1电机电磁参数与气隙磁密的剖析气隙磁密的基波幅值进步以及波形的正弦性对电机的各性能参数具有很重要的意义。当坚持电机的主要尺寸不变时,经过对磁钢的优化,进步电机气隙磁密的基波幅值,使得电机的电磁转矩和电磁功率得到进步;波形的正弦性对电机的空载图1一对磁钢均匀半径处的切向展开表示图 反电动势和转矩脉动有很严密的关系[13]。依据电机电磁参数与气隙磁密的关系,气隙磁密的基波幅值与电机的空载电动势、电磁转矩和电磁功率有严密的关系。永磁吸盘针对改善DCPMSM每极下的均匀气隙磁密的幅值和波形,目前有很多专家学者对电机的永磁体构造停止研讨,其中,90Halbach阵列技术和不等厚排列得到了很普遍的应用,并且两者相较普通磁钢排列,均匀气隙磁密的幅值得到进步,正弦性也有显著改善。因而,本文针对气隙磁密的幅值及波形的正弦性,对电机的不等厚排列模型和不等宽90Halbach阵列模型停止磁场仿真。
2两个电机模型的磁场仿真2.1不等厚排列电机模型的磁场仿真每极有五块不同厚度的磁钢组成,中间磁钢厚度由hm1表示,紧邻的里侧两块磁钢厚度为hm2,最外侧两块磁钢厚度是hm3,且满足hm1>hm2>hm3。改动三块磁钢的厚度比能够得到幅值、波形均不同的气隙磁场。仿真结果显现,改动hm1时,Bav与(THD)B随hm2、hm3的变化规律同hm1=15mm的状况:每一个hm1取值都有对应的(THD)Bmin;Bav随hm2减小同样呈减小趋向,即主要受hm2影响。由于受尺寸限制,hm1=12mm对应的6.61%并不是(THD)B的极小值,而是仿真所取到的最小值,但并不影响最终结论。可见,随hm1的单调变化,(THD)Bmin同样先减后增,故存在最优状况,取(THD)B值为1.70%,此时,Bav=0.4615T,(hm3,hm2,hm1)=(2,9,18)。

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