永磁无刷直流电机电枢反应综述与分析

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为此，在忽略电枢反应的条件下，对实验样机的稳态性能进行仿真分析，得到的电流波形与实测电流波形吻合极好。这说明深槽集中绕组永磁电机的电枢反应较普通永磁电机小，在稳态分析时加以忽略在理论和实践上都是合理的。

多槽、多极、集中绕组三相无刷电机，它的槽数ｚ和极数２ｐ十分接近，一个磁极下的最大电枢反应发生在该磁极正对着一个齿的时刻。这显然与整数槽情况完全不同。从图５可以看到，三种１２槽／１０极无刷直流电机的电枢反应磁场对永磁体的去磁或助磁情况，而且双层绕组和单层绕组电枢反应磁场也很不相同。

对于双层绕组，一个线圈的匝数为埘＝３Ｗ／Ｚ，这个齿上线圈产生的去磁（或助磁）磁势可表示为：

只＝ｗＩ＝３ＷＩ／Ｚ（３）对于单层绕组，一个线圈的匝数为ｔｔ，＝６Ｗ／Ｚ，这个齿上线圈产生的去磁（或助磁）磁势可表示为：

Ｆ。＝ｗＩ＝６ＷＩ／Ｚ（４）显然，在相同电流负载下，单层绕组比双层绕组的电枢反应去磁（或助磁）磁势要大一倍。如果槽数ｚ比较多，分散到一个齿的去磁磁势自然就会变小，电枢反应对永磁磁场的总去磁效应就比较小。

７．２磁势空间谐波在转子永磁体产生的涡流损耗由永磁无刷直流电动机原理，电枢反应磁场在电枢圆周内是跳跃式旋转的，与转子有相对运动，使转子的永磁体和轭部必然产生感应涡流。但转子涡流损失通常被认为是微不足道的，因为整数槽情况下电枢反应磁势空间谐波较小。可是研究表明，集中绕组分数槽电机在永磁体内极可能产生明显的涡流损失。这是由于其定子电枢反应磁势（ＭＭＦ）分布包含丰富的空间谐波，向前和向后旋转的ＭＭＦ谐波在转子磁铁产生涡流。这种情况还因相电流有时间谐波而进一步加剧。由于稀土磁铁相对较低的电阻率，由此产生的涡流损失可能很大，可能导致温度上升，甚至导致部分磁体不可逆退磁，特别是在高转速、多极数、或大负载电机中可能发生。

文献［１０］给出对两台大电流分数槽永磁电机的分析结果。在图４（ａ）表示２４槽／２２极电机（Ａ电机）空间谐波ＭＭＦ分布频谱，而图４（ｂ）显示了３６槽／２４极电机（Ｂ电机）ＭＭＦ分布频谱。图中ＭＭＦ单位是归化到每槽安匝数。可以看出，Ａ电机定子绕组ＭＭＦ分布包含更丰富的谐波：以第１ｌ、第１３、第３５、第３７，…，次谐波为主，同时存在着低次谐波，如第５、第７、第１７和第１９等?ｓ８．

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谐波。其中只有１１ＭＭＦ次谐波与２２极永磁转子磁场的互相作用产生有效转矩。其他谐波，尤其是低次谐波，如第５、第７和第１３次，将会导致磁铁涡流损失。对这两个大功率永磁电机采用有限元分析计算，在５００Ａ三相正弦电流负载下、转速为ｌ７００ｒ／ｍｉｎ时两个电动机转子涡流损失分别接近２０００Ｗ和１０００Ｗ。

５０

４０

３０

２０

ｌＯ

０

６０

５０

４０

３０

２０

１０

Ｏ

．．１．１√．。

ｌ１２２３３４４５５６６７７８８９１００

（ｂ）３６槽，２４极电机

图４电枢反应ＭＭＦ空间谐波分布频谱

文献［１１］分析计算了三种１２槽／１０极表面安装磁铁的分数槽永磁电机的转子永磁体涡流损耗。其中两个定子铁心齿有同样的宽度，第一个是双层绕组的，第二个是单层绕组的，第三个电动机是宽齿和窄齿交替，线圈绕在宽齿上，为的是最大限度地增加转矩密度。这里，ＭＭＦ第５次空间谐波与转子磁体互动产生有用的电磁转矩，而其他空间谐波则使转子产生涡流损耗。有限元分析方法对无刷交流电机（ＢＬＡＣ）和无刷直流电机（ＢＬＤＣ）两种操作模式下分析预测磁体涡流损失。三相绕组相电流波形分别假定为正弦或长方形，ＢＬＡＣ运行模式设Ａ相电流１０Ａ，另外两相电流为一５Ａ；ＢＬＤＣ运行模式设两相通电电流为１０Ａ，另一相为零。该电机主要数据：定子内径２８．５，铁心长５０，气隙１，磁钢厚度３，Ｂ，１．２Ｔ，槽口宽２。图５给出了这三种１２槽／１０极无刷直流电机的电枢反应磁场分布。

图５三种１２槽／ｌＯ极无刷直流电机的电枢反应磁场分布有限元分析方法计算结果，ＢＬＤＣ运行模式下的磁体涡流损耗与转子速度关系如图６所示。图

中，三条曲线由下至上分别是双层绕组、单层绕

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永磁无刷直流电机电枢反应综述与分析

作者：谭建成， TAN Jian-cheng

作者单位：中国电器科学研究院,广州,510300

刊名：

微电机

英文刊名：MICROMOTORS

年，卷(期)：2009,42(11)

被引用次数：1次

参考文献(13条)

1.陈景;张卓然;杨善水具有切向磁钢的无刷直流电动机电枢反应对最佳换向位置影响的分析[期刊论文]-微电机2007(3)

2.刘明基;姚郁无刷电机中电枢反应对换向电动势相位的影响[期刊论文]-微电机 2001(4)

3.李优新永磁无刷电机电枢反应磁势对最佳换向位置的影响分析[期刊论文]-微特电机 2000(3)

4.陶爱华;徐衍亮电动自动车用无刷直流电动机的电枢反应 1999

5.叶红春;魏建华电枢反应对多相永磁电机永磁体工作点影响的研究[期刊论文]-船电技术 2003(4)

6.周元芳永磁无刷直流电动机的电枢反应 1995

7.张文娟;李朗如一种外转子永磁无刷直流电机电枢反应分析[期刊论文]-微电机 2004(4)

8.叶金虎现代无刷直流永磁电动机的原理和设计 2007

9.Dahaman Ishak;Z Q Zhu;David Howe Eddy-Current Loss in the Rotor Magnets of Permanent-magnet Brushless Machines Having a Fractional Number of Slots Per Pole[外文期刊] 2005(09)

10.TODA Hiroaki;WANG Jiabin;HOWE David Analysis of Motor Loss in Permanent Magnet Brushless Motors [外文期刊] 2005(06)

11.黄平林;胡虔生;余莉集中绕组永磁无刷直流电机电枢反应及绕组电感的解析计算[期刊论文]-中国电机工程学报 2005(12)

12.胡文静;吴彦平稀土永磁无刷直流电动机电枢反应的分析[期刊论文]-微电机 2002(2)

13.王晋;陶桂林;丁永强永磁无刷直流电动机电枢反应的分析[期刊论文]-大电机技术 2005(2)

引证文献(1条)

1.李冠雄.刘景林无刷直流电机复励式弱磁调速研究[期刊论文]-微电机 2011(7)

本文链接：https://www.360docs.net/doc/0a18125615.html,/Periodical_wdj200911016.aspx