軸向磁場(chǎng)永磁同步發(fā)電機(jī)的三維電磁場(chǎng)計(jì)算.pdf

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1、船電技術(shù)l電機(jī)軸向磁場(chǎng)永磁同步發(fā)電機(jī)的三維電磁場(chǎng)計(jì)算胡義軍吳海鷹(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所，武漢430064)摘要：本文介紹了一種新型磁極形狀的軸向磁場(chǎng)永磁同步發(fā)電機(jī)，應(yīng)用ANSYS軟件的電磁模塊對(duì)其進(jìn)行三維靜磁場(chǎng)和空載工況分析，得到該電機(jī)磁場(chǎng)分布和空載反電勢(shì)波形，并對(duì)磁極形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到正弦度高的空載反電勢(shì)波形。樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了該設(shè)計(jì)方法的正確性和三維電磁場(chǎng)計(jì)算具有較高的精度。關(guān)鍵詞：軸向磁場(chǎng)三維電磁場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TM464文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003．4862(2012)04—0042—0

2、4CalculationofThree—DimensionElectromagneticFieldofAxialFluxPMSynchronousGeneratorHuYijun．WuHaiying(WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion，CSIC，Wuhan430064，China)，Abstract：ThiSpaperpresentsthenewmagneticpoleshapeofAxialFluxPMsynchronousgenerator．Itanalyzes3DElec

3、tromagneticfieldandno—loadoperationofAxialFluxPMsynchronousgeneratorusingANSYSmodeandgetstheresultsofthemagnetelddistributionandno—loadbackEMFBymeansofoptimizationofthemagneticpoleshape,itgetshighlysinusoidalno—loadbackEMFTestismadetoexperimentalprototype，andthere

4、sultverifiesthatthedesignisapplicableandhashighprecision．Keywords：axialflux；three—dimensionalelectromagneticeld：optimizationdesign軛飽和。軸向磁場(chǎng)永磁電機(jī)內(nèi)部介質(zhì)交界面曲直0引言交錯(cuò)，各部件材料的磁性能各異，這些特點(diǎn)都給隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到了普電機(jī)的設(shè)計(jì)帶來困難，其磁場(chǎng)分布嚴(yán)格來講是三通圓柱式電機(jī)存在著自身結(jié)構(gòu)無法克服的一些弱維的，需通過求解三維場(chǎng)的方法來精確計(jì)算磁場(chǎng)點(diǎn)，如電機(jī)冷卻

5、困難、鐵心利用率低等問題。因的分布。本文介紹應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS此，軸向磁場(chǎng)永磁電機(jī)逐漸受到了電機(jī)界的重視。的電磁模塊對(duì)軸向磁場(chǎng)永磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行三維靜磁軸向磁場(chǎng)永磁電機(jī)有效利用定子鐵心內(nèi)徑到轉(zhuǎn)軸場(chǎng)和空載工況分析，從而得到該電機(jī)磁場(chǎng)分布和的空間，從而大幅縮短傳統(tǒng)電機(jī)繞組端部的軸向空載工況的性能計(jì)算結(jié)果，并對(duì)磁極形狀進(jìn)行優(yōu)尺寸，轉(zhuǎn)矩密度可提高20％左右?；O(shè)計(jì)，最終得到正弦度高的空載反電勢(shì)波形。軸向磁場(chǎng)永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)電機(jī)有很1電機(jī)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理大區(qū)別，其顯著特點(diǎn)是定子和轉(zhuǎn)子是環(huán)型結(jié)構(gòu)，電樞繞組的有效導(dǎo)體在空間呈徑向

6、輻射分布，線軸向磁場(chǎng)永磁發(fā)電機(jī)選用由雙轉(zhuǎn)子和單定負(fù)荷隨著半徑的增加而減??；磁路的飽和程度也子組成的中間定子結(jié)構(gòu)，如圖1所示，有文獻(xiàn)稱不一樣：在內(nèi)圓附近是齒飽和，而在外圓附近是其為TORUS．NN型結(jié)構(gòu)。其磁路形式為兩側(cè)轉(zhuǎn)子的磁鋼按同極性順序排列，即N極對(duì)N極，S極收稿日期：2011-08—13對(duì)S極。該磁路形式的磁通由N極經(jīng)過氣隙進(jìn)入作者簡(jiǎn)介：胡義軍(1979-)，男，工程師，研究方向：定子齒部和軛部，在定子軛中沿周向流通，然后自動(dòng)化。經(jīng)同側(cè)s極返回，磁場(chǎng)關(guān)于定子軸向中間平面對(duì)42