低速永磁電動機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的三維有限元分析及實驗研究.pdf

1、在某些具有低速直接驅(qū)動的場所，要求電動機(jī)能在很小的直徑(100mm左右)下輸出數(shù)百牛米的力矩，為了滿足這類需求，本文研究了電磁減速式低速軸向永磁同步電動機(jī)(以下簡稱低速永磁電動機(jī)或Ls-A-Pmsm)的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理，建立了三維磁場及轉(zhuǎn)矩計算模型，并研究了轉(zhuǎn)矩的影響因素。主要工作及創(chuàng)新性成果如下：
　　 1.針對該電機(jī)的磁場軸向和徑向復(fù)雜分布的特點，建立了三維磁場有限元分析模型及相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩計算模型。將理論分析與數(shù)值計算相結(jié)合，揭示

2、了其電磁轉(zhuǎn)矩與定轉(zhuǎn)子相對位置及轉(zhuǎn)矩角之間的基本關(guān)系。
　　 2.系統(tǒng)地研究了在進(jìn)行三維磁場及轉(zhuǎn)矩計算時人為選擇的計算參數(shù)(剖分單元形狀和軸向徑向密度、麥克斯韋應(yīng)力法計算路徑、等效的硅鋼片絕緣間隙等)對仿真計算準(zhǔn)確度的影響，提出了合理的取值范圍。
　　 3.研究分析了低速永磁電動機(jī)的主要設(shè)計參數(shù)對電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性的影響。揭示了在考慮飽和、諧波、漏磁等多種因素影響的條件下電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙長度、永磁體厚度及電樞電流等設(shè)計參數(shù)之間的基

3、本關(guān)系，為開展低速小直徑大扭矩直接驅(qū)動電機(jī)的設(shè)計研究提供了技術(shù)支持。
　　 4.將轉(zhuǎn)矩變化特性曲線作為起動過程仿真計算的轉(zhuǎn)矩變化依據(jù)，采用這種稱之為簡化的三維磁場有限元計算方法實現(xiàn)對起動過程的仿真分析。仿真和實驗研究發(fā)現(xiàn)，雖然該類電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩隨電流相位的變化正負(fù)波動，但仍然具有很高的起動能力。
　　 5.實測研究采用了兩種方法進(jìn)行測試：一種是在高處用實驗電機(jī)通過定滑輪吊重物，雖不夠精確卻能快捷地直觀地判斷基本的起動能力