新型内置式无轴承永磁同步电机设计与电磁分析.pdf

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1、第46卷第5期武汉大学学报(工学版)Vo1．46No．52013年10月EngineeringJournalofWuhanUniversity0ct．2013文章编号：1671—8844(2013)05—0675—06新型内置式无轴承永磁同步电机设计与电磁分析李亚伟，朱烷秋(江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013)摘要：传统内置式无轴承永磁同步电机气隙磁密为矩形波分布，谐波分量较大，其系统难以精准调控．首先根据麦克斯韦张量法分析其径向悬浮力控制机理，运用傅里叶变换，对比了传统内置式永磁转子和新型内置式永磁转子等3种转子结构的气隙磁密和谐波分量；其次采用参数化有限元法

2、，比较了3种转子结构悬浮绕组电流和悬浮力关系．最后，将电机模型和外部电路进行联合仿真，分析了新型内置式转子结构瞬态电磁场运行工况，在设定电机模型为转速为15000r／min、输出功率为4kW的情况下，计算定子绕组空载感应电势波形，验证了径向悬浮力控制原理．关键词：内置式；新型永磁转子；电磁场；无轴承永磁同步电机；联合仿真中图分类号：TM341文献标志码：ADesignandelectromagneticanalysisfornewinteriorbearinglesspermanentmagnet--typesynchronousmotorsLIYawei，ZHUHuang

3、qiu(SchoolofElectrica1andInformationEngineering，JiangsuUniversity，Zheniiang212013，China)Abstract：Traditionalinteriorbearinglesspermanentmagnet—typesynchronousmotorsaredifficulttocon—trol，sinceitsairgapfluxdensitydistributionisnearlyasquarewave．Inthispaper，firstlythecontrolprincipleofradial

4、suspensionforceisdeducedbyusingMaxwellstresstensormethod．ByusingFourierTransformation，theair—gapfluxdensitydistributionandhighharmonicsofthreekindsofrotorstructureareanalyzedindetail．Andthentherelationshipbetweenwindingcurrentandsuspensionforceiscalculatedusingparametricfiniteelementmethod

5、．Amotormodelof1500Or／min，4kWisanalyzedusingajointsire—ulationmethodandthecorrespondingbackelectromotiveforcesofstatorwindingisfiguredout，whichmatcheswiththesuspensioncontrolmechanism．Keywords：interior；newpermanentmagnetrotor；electromagneticfield；bearinglesspermanentmagnetmotor；iointsimulat

6、ion无轴承永磁同步电机同时具备无轴承电机高转永磁转子的文献还不多．文献[83将内置切向式结构速、无磨损和永磁电机的能量密度大、高力矩惯量比应用到无轴承永磁同步电机中，与鼠笼式、表贴式等等优势，在机器人、航空航天等领域有宽广的应用前2种结构做了比较，得出内置式永磁转子比表贴式景·引．永磁转子更能有效产生径向悬浮力．文献[9]从旋转国内外关于无轴承永磁同步电机的研究以表贴磁场理论和绕组结构出发，推导了一种浅埋式无轴式、内插式永磁转子结构居多，而关于内置式承永磁电机的数学模型，并用有限元仿真进行了验收稿日期：2013—04—13作者简介：李亚伟(1984一)，男，硕士研究生，研

7、究方向无轴承永磁同步电机参数优化设计，E-mail：yuliangf118@163．corn,通讯作者：朱烷秋(1964一)，男，博士生导师，教授，研究方向磁轴承支承高速电机传动系统、无轴承电机高速精密驱动控制，E-mail：zhuhuangqiu@ujs．edu．cn．基金项目：国家自然科学基金项目(编号：60974053)；教育部高校博士点基金(编号：20093227110002)．第5期李亚伟，等：新型内置式无轴承永磁同步电机设计与电磁分析新型内置式永磁转子结构是在传统内置式永磁dF一(3)0转子的基础上，采