文档介绍：调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析
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调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析
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确定电动机定子外径时，一般是在保证电动机足够散热能力的前提下，视具体情况为提高电动机效率而加大定子外径还是为降低成本而减小定子外径。
(1)定子槽数的选择
当相数和极数确定时，定子的槽数取决于每极每相槽数％,%的值对电机的参数、附加损耗、温升及绝缘材料消耗量等都有影响。％—般在2丄6之间选取并尽量取整数，对于极数少、功率大的电机，qi取大值;对于极数多的电机，％取小值•本例取qi=4.(2)定子绕组的设计
与感应电机一样,永磁同步电动机使用的绕组型式有单层绕组、双层绕组和正弦绕组等。，定子Y接。此外采用双层短距分布绕组可以避免电动机绕组中产生环流并可以削弱电动势谐波,定子绕组Y接则可以大大减小电动机的杂散损耗，使定子电流中不含3次和3次倍数的谐波，定子电流中亦不含偶次谐波。
转子磁路结构设计
永磁同步电动机的转子磁路结构是按照永磁体在转子上位置的不同来分类的，永磁体一般有三种排布方式：表面式、内置式和爪极式。而内置式转子结构按永磁体磁化方向与转子旋转方向的关系又可以分为径向式、、制造工艺和运行场合也不同。本例采用的是内置切向式转子磁路结构，其在一个极距下的磁通由相邻两个磁极并联提供的,能够获得更大的每极磁通,非常适合多级电机。但漏磁系数较大，因此需要有相应的隔磁措施。
永磁体选择
一般常用的永磁材料包括铝镍钻永磁材料、铁氧体永磁材料以及稀土类永磁材料，但应用于调速永磁同步电动机的永磁材料只有稀土磁体，即汝铁硼永磁体和钐钻永磁体。本例采用的是NTP—288M的永磁体，20C时，剩磁为B=,
r20
矫顽力为H=898kA/m。计算剩磁密度B=[1+(t-20加](1-IL)B=，式中B的可逆
c20rBrr20r
温度系数a=-%K-i,B的不可逆损失率IL=0%K-1,预计永磁体工作温度t二75C。Brr
⑶永磁体设计。
永磁体的主要尺寸有三个:永磁体的轴向长度L、磁化方向长度h和宽度b。永
MMM
磁体的尺寸除了影响电动机的性能外，还影响着电动机中的空载漏磁系数b,也决定0着永磁体的利用率。实验证明,永磁体尺寸越大，空载漏磁系数越小。一般来说，永磁体的轴向长度L就取电动机铁心的轴向长度,因此只需要设计其他两个永磁体的M
尺寸h和b•通常来讲,b的长度设计不能超过T的长度；设计h应使永磁体工作在
调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析
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MMMM
最佳工作点，因为永磁体的最佳工作点更大程度上取决于永磁体的磁化方向长度h。
M
对于内置切向式转子磁路结构，其永磁体尺寸的估算公式为:
\2KKb8
h=ysa平0-
m11—b丿◎
vm00
CBTl
b=081f—
M兀bBKL
m0r①M
式中，K为电动机的饱和系数，〜；
s
K为与转子磁路有关的系数，~;
a
b为永磁体的空载工作点,即空载时磁感应强度的标幺值，一般取0。60~0。m0
85；
C为空载漏磁系数，是空载时的总磁通与主磁通之比，;
0
B8为气隙磁密基波幅值，B二4Bsin吧；
8181兀82
K为气隙磁通的波形系数，即电机基波磁通与气隙总磁通之比，本例初选0。
①
9。
模型建立和仿真计算
根据上述电磁设计部分得到的调速永磁同步电动机的参数，在AnsoftMaxwell的RMxprt模块中建立电机模型，如图1所示，并设定样机的仿真参数•仿真参数的设定至关重要，这意味着将要计算前面建立的电机模型在该状态下的工况，，在确认无误的情况下，软件就会对电机进行求解计算。RMxprt电机分析模块是基于等效电路和磁路的方法对电机进行
调速永磁同步电动机的电磁设计与磁场分析
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给定的性能指标。空载时的气隙磁密约为0。63T•其他各项指标也均满足要求。此外还可以得到电机的