带部分叠片定子的轴向磁通永磁同步电机的反电动势和齿槽定位转矩

1、论文作者：W. Fei and P. C. K. Luk论文来源：IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 45, NO. 10, OCTOBER 2009Conclusion12345IntroductionMachine and FE ModelsMagnet Shape OptimizationExperimental Validation INTRODUCTION轴向磁通永磁电机轴向磁通永磁电机:u高长径比高长径比u高转矩密度高转矩密度u高效率高效率电力拖动应用More popular电动汽车SMC的出现INTRODUCTION带有部分叠钢片的轴向磁通永

2、磁电机: 高磁通材料和生产成本降低更准确的方法来建立电机特性模型NEED:较强的机械结构较小的磁芯损耗INTRODUCTION本文主要研究了带有部分叠片定子的AFPM电机的改进模型3-D FEA 基于各向同性模型 基于各向异性模型两种 3-D 有限元模型反电动势和齿槽定位转矩分析Conclusion12345IntroductionMachine and FE ModelsMagnet Shape OptimizationExperimental ValidationMACHINE AND FE MODELSAFPM 分解图.线性比例大小的叠钢片组成的定子极堆叠形成刚性叠片铁芯。MACHINE

3、 AND FE MODELS电机转子和定子的简化2-D图。 (a) 转子磁体优化 (b) 定子叠片排列MACHINE AND FE MODELS 每个定子极 ： 集中绕组 ，单独用两个高强度的铝合金环状支点连接组成一个没有磁轭的，最大磁性材料利用率的磁芯。优点：1 更短的根部绕组，高转矩密度和效率2 高绕组填充因数3 减小了电机各相的互感系数，各相独立，优化的故障容错4没有定子磁轭，减轻了定子磁芯重量和定子损耗MACHINE AND FE MODELS在d轴转子位置开路磁密分布(a) 各向同性模型 (b) 各向异性模型MACHINE AND FE MODELS用加强阴影来突出同一定子极下的磁密

4、分布的区别(a) 各向同性模型 (b) 各向异性模型预测更接近实际Conclusion12345IntroductionMachine and FE ModelsMagnet Shape OptimizationExperimental ValidationMAGNET SHAPE OPTIMIZATION采用转子永磁体形状优化技术，抑制反电动势和转矩中的谐波2oiooisRRRRR 为了避免样机额外的加工复杂度，研究定子相同、转子磁铁不同形状和不同位置的电机，永磁体的体积保持不变。环形参数、磁铁内部电阻Ri和外部电阻R0的关系：MAGNET SHAPE OPTIMIZATION不同定子位置和

5、不同磁铁跨度角的磁密分布图 磁通密度在内部高，外部低；增大，内部和外部的磁通密度差变小。MAGNET SHAPE OPTIMIZATION不同磁体跨度角下一周期内的转矩变化图 磁体的形状对转矩的影响很大。接近46。 ，可以大大抑制转矩MAGNET SHAPE OPTIMIZATION不同 磁极角 度下的相反电动势 特性基本电势几乎不变THD相对比较大BHD相当小不同 磁极角 度下的转矩 特性平均转矩基本不变但转矩波动较大Conclusion12345IntroductionMachine and FE ModelsMagnet Shape OptimizationExperimental Va

6、lidationEXPERIMENTAL VALIDATIONAFPM样机和实验装置在转矩测试中，由于实验装置的机械容错 ， 测量值越小产生的实验误差越大，所以只测量了转矩的峰值。 一个周期内样机的齿槽定位转矩EXPERIMENTAL VALIDATION反电动势分析 各向异性模型与实验结果更接近 时域频域Conclusion12345IntroductionMachine and FE ModelsMagnet Shape OptimizationExperimental ValidationCONCLUSIONu本文提出了带有部分叠片定子的轴向磁通永磁电机的改进模型，该模型是基于定子铁芯的各向异性的；u电机反电动势验证实验结果表明，各向异性模型在预测电机性能方面比各向同性模