轴向磁场磁通切换型永磁电机电感计算

计算该电机交、 直轴电感， 并将两种方法所得结果 进行比较 。所得结论对 Ａ ＦＰ Ｆ Ｓ Ｍ电机的设计与控 制具有一定的理论意义和参考价值。计 算过 程 中， 通过在电机有限元模型外围加模拟空气环境 的虚拟空气罩来计及 电机外 围漏磁的影响 ， 从而 使得计算结果更接近实际情况 引。
爆 晓机
（ ＰＯＩＮＰＯ Ｆ ＬＣＲ Ａ ＨＮ） Ｅ ＬＳ —Ｒ Ｏ ＥＴＩ Ｍ ｃＩＥ Ｘ Ｏ Ｅ Ｃ
第５ ４
）
轴 向磁场 磁 通 切换 型永 磁 电机 电感 计算 木
李
摘 要
婉， 李
Fra Baidu bibliotek
鑫， 张
磊
东南 大学 电气工程 学院 ， 苏南京（ １０ ６ 江 ２０９ ）
在介绍一种新型轴向磁场磁通切换型永磁 （ ｘ ｌ ｉｌ Ｆｕ・ｗｔ ｉｇＰｒ ａｅｔＭ ｇ Ａ ｉ ｅ ｌｘＳ ｉ ｈ ｅ ｎｎ ａ－ ａＦ ｄ ｃｎ ｍ ｎｔ Ａ ＦＰ 电机的基础上， ｅ， Ｆ Ｓ Ｍ） 计算了一台三相 １／ ０极 Ａ Ｆ Ｐ 电机 的三相绕组电感 ， ２１ ＦＳＭ 并根据 电机 的结构特点 ， 自感和互感的大小关系给予解释 。最后分别采用 Ｐｒ 对其 ａ ｋ变换法和两步法计算了该电
ｄ．ｘ ｓｉ ｄ ｃａ ｃ ｓ ｗｅ ｅ ｏ ｔｉ ｄ ｔｒ ｕ ｈ ｔ ｅ Ｐａｋ．ｒ ｓ ｒ ｔｏ ｎ ｗｏ．ｔｐ ｍｅｈ ｄ ｒ ． ． ｉ ｎ ｕ ｔｎ ｅ ｒ ｂ ａｎｅ ｈ ｏ ｇ ｒ ． ａ ｆ ｍａｉｎ ａ ｄ ｔ ． ｅ ｔ ｏ ｅ． ａ ｈ ｔｎ ｏ ｓ
１ 电机 结构
所研 究 的 Ａ ＦＰ 电机样机 由两个 相 同结构 ＦＳＭ
基 金 项 目 ： 苏省 自然 科 学 基 金项 目 （ Ｋ ０ ８０ 江 Ｂ ２ ０ ３６）
Ｃａ ｃ ｌ ｔｏ ｎ Ｉ ｕｃａ ｅ ｆＡｘ ａ ｅｄ ｕ Ｓｗｉｃ ｉ ｇ Ｐｅ ｍ ａ ｎｔＭ ａ ｎｅ ａ ｈ ｎ ｌｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｎｄ ｔ ｎｃ ｓ ｏ ｉ ｌＦｉｌ Ｆｌ ｘ． ｔ ｈ ｎ ｒ ｎｅ ｇ ｔＭ ｃ ｉ ｅ 厶 ｎ。Ｌ ｎ。ａ ｄ Ｚｈ ｎ Ｌ ｉ ｉＸｉ ｎ ａ ｇ ｅ
ｎ ｖ ｌＡＦＦ ＰＭ ｃ ｎ ｏ ｅ Ｓ ｍａ ｈｉｅ．Ｔｈ ｅａｉ ｎ ｈｉ ｅｗｅ ｎ ｓｚ ｓｏ ｅｆｉ ｄ ｃａ ｃ ｎ ｔ ａ ．ｎ ｅ ｒ ｌｔｏ ｓ ｐ ｂ ｔ ｅ ｉｅ ｆｓ ｌ－ｎ ｕ ｔｎ ｅ ａ ｄ ｍｕ ｕ ｉ— １
ｄ ｃａ ｃ ｓｅ ｐ Ｍｎ ｄ ｏ ｅ ｂ ｉ ｆ ｔ ｓｒ ｃｕ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ ｕ ｔｎ ｅｗａ ｘ ｌ ｅ ｎ ｔ ａ ｓ ｏ ｓ ｔ ｔｒ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉ ．Ａｔ ａ ｔ ｔ ｅ ａ ａ ｉ ｄ ｈ ｓ ｉ ｕ ｓｃ ｓ ． ｈ ． ｓａ ｌ ｘ ｎ
（ ） 面展 开 图 ｂ平
图 Ｉ 三相 １／０极 Ａ Ｆ Ｐ 电机结构 示意 图 ２１ ＦＳＭ
每个定子由 １ 个“ ” ２ ｕ 形导磁铁心 、 １ ２块永磁 体和 １ 个线圈构成 ； ２ 两侧定子相对称的永磁体充 磁方向相反； 每个线圈绕在 两个相邻“ ” ｕ 形导磁 铁心的齿上， 中间嵌入永磁体 ， 永磁体沿切向交替 充磁 。转子共有 １ 个齿 ， ０ 均匀设置在转子非导磁
机的交 、 直轴电感 ， 得到的结果一致， 所得结论 对 Ａ ＦＰ ＦＳ Ｍ电机的深入研究具有一定的参考价值。
关键词 轴向磁场 ； 磁通切换 ； 永磁 电机 ； 电感
中 图分 类号 Ｔ ３ １ 文 献 标识 码 Ａ 文章 编 号 １０ －２ １ ２ １ ） １ ０４０ Ｍ ５ ０ ８７ ８ （ ００ ０ － ０ －４ ０
因此 ， 准确计 算 绕组 电感对 于 永磁 电机 的 设计 具 有非常 重要 的意 义。 本文 以 一 台 三 相 １／ ０极 Ａ ＦＰ 电机 为 ２１ ＦＳＭ
（） ａ 三维结构 示意 图
例， 在介绍其结构特点的基础上 ， 计算其三相绕组
电感 ， 并对 自感 和互 感 的 大 小关 系 从 电机 结 构 上 给予解释。然后分别采用 Ｐ ｋ ｒ ａ 变换法和两步法
ｓ ｅ ｔ ｅｙ。ａ ｄ ｔ ｅｒ ｒｓ ｌ ｒ ｏ ｓｓ ｎ ． Ｔ ｅ ｅ ｃ ｎ ｌ ｓ ｎ ａ ｅ ｔｉ ｅ ｅ ｅ ｃ ｐ ｃｉ ｌ ｖ ｎ ｉ ｅ ｕ ｔ ｗｅ ｅ ｃ ｎ ｉｔ ｔ ｈ ｓ ｏ ｃ ｕ ｉ ｓ ｈ ａ ｃ ｒ ｎ ｒ ｆｒ ｎ ｅ ｈ ｓ ｅ ｏ ｓ ａ
０ 引言
在 永磁 电机设 计过 程 中 ， 组 电 感 是须 分 析 绕
的 外定子 和一个 中间转 子组成 ， 图 １ 示 。 如 所
的参数之一 ， 它对永磁 电机的性能具有重要 的影 响， 过大的绕组 电感会使电机的机械特性变弱 ， 而 过小的 电感会使 电机 的损耗和转矩脉动增大… ，
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｐ ａ ｅｗｉｄｉｇ ｉ ｄ ｃ ａ ｃ ｓｏ ｐ ａ ｅ １ ／１ ．ｏｅ ａ ｉｌｆｅｄ ｆｕ ． ｓｒ ｃ ｅ３－ ｈ ｓ ｎ ｎ ｎ ｕ ｔｎ ｅ ｆａ３－ ｈ ２ ０． ｌ ｘ ａ ｌ ｘ． ｓ ｐ ｉ ｌ
ｓ ｉ ｈｎ ｅｍａｅ ｔ ａｎｔ（ Ｆ Ｓ Ｍ）ｍａｈｎ ａ ａ ｕａ ｄ ｂ ｅ ｎｉｔ ｄ ｃ ｇａ ｗ ｔ ｉｇｐ ｒ ｎｎ ｇ ｅ Ａ Ｆ Ｐ ｃ ｍ ｃ ｉｅＷ ｃ ｃ ｌ ｅ ａ ｄｏ ｒ ｕｉ ｓ ｌ ｔ ｓ ｎｏ ｎ
ｖ ｌ ｅ ｆ ｒｔ ｕ ｔ ｅ ｔ ｄ ｎ ＡＦ Ｐ ｍａ ｈ ｎｅ ． ａｕ ｏ ｈｅ ｆｒｈ ｒ ｓｕ ｙ ｏ ＦＳ Ｍ ｃ ｉ ｓ
Ｋｅ ｒ ｓ Ａ ｉ ｉｌ ｌ ｘ ｓ ｔｈ ｎ ； Ｍ ｃ ｉｅ； ｄ ｃ ａ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ｘ ａ ｆ ｄ；ｆ ｗｉ ｉ ｇ Ｐ ｍａ ｈ ｎ ｉ ｕ ｔｎ ｅ ｌ ｅ ｕ ｃ ｎ