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永磁同步电机设计1 电机仿真模型 （a）原型电机 （b）新型电机图1 PM-Y2-180-4电机整体有限元仿真模型图2 新型电机转子1/4模型2 静态有限元仿真结果比较2.1 永磁磁场分布当永磁体单独作用时，两种电机的磁力线分布如图3所示。 （a）原型电机 （b）新型电机图3 两种电机永磁磁场分布2.2 永磁气隙磁密波形当永磁体单独作用时，两种电机一个周期范围（即一对永磁体范围）的永磁气隙磁密波形如图4所示。（a） 原型电机 （b） 新型电机 （c）两种电机比较图4 两种电机永磁气隙磁密分布3 空载稳态有限元仿真结果比较3.1 空载永磁磁链、空载永磁反电势波形空载情况下，两种电机的三相绕组电流均设置为零，电机中磁场由永磁体单独产生。设置电机稳态运行转速为n=3000r/min，可得到两种电机的空载永磁磁链、空载永磁反电势波形分别如图5、图6所示。由于三相绕组对称，在此仅给出A相绕组仿真结果。图5 两种电机空载永磁磁链图6 两种电机空载永磁反电势3.2 空载永磁磁链、空载永磁反电势谐波分析利用Matlab对图5、图6的波形进行傅里叶分析，可得到两种电机磁链及反电势的各次谐波分量，如图7所示。 （a）空载永磁磁链 （b）空载永磁反电势 图7 磁链及反电势谐波分量分析通过对两种电机的空载永磁磁链和空载永磁反电势进行谐波分析，得到以下结论：（1）3次谐波分量是主要谐波分量；（2）偶次谐波分量几乎为零，奇次谐波分量相对较大；（3）采用新型电机结构可在一定程度上削弱3次谐波分量，但同时会引起5、7次谐波分量增加，总体削弱谐波效果并不明显。4 负载稳态有限元仿真结果比较4.1 电枢绕组通入三相对称电压两种电机具有相同的参数如下：电阻R=0.0410947W，电感L=5.8714310-5H，额定转速n=3000r/min。给电枢绕组通入三相对称电压： （1）并进行有限元仿真，得到两种电机的绕组电流及转矩波形，分别如图8、图9所示。（a）原型电机（b）新型电机图8 两种电机绕组电流波形 图9 两种电机电磁转矩波形4.2 电枢绕组通入三相对称电流由图8、图9可见，经过足够长的时间，绕组电流和转矩将趋于稳定，即电流有效值、转矩平均值不再发生变化，此时，转矩在一个周期范围内的平均值大小仅取决于绕组电流有效值大小。因此，为了保证电机稳定运行时的额定平均转矩为117Nm，可直接给电枢绕组通入三相对称电流， （2）并将电流有效值I调整到适当大小。图10、图11分别给出了一个周期内A相绕组电流波形及转矩脉动波形。其中，原型电机的电流有效值为60.7A，新型电机的电流有效值
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