不等宽不等厚Halbach部分分段永磁同步电机电磁性能解析计算与优化分析

• 作者: 高锋阳 齐晓东 李晓峰 陶彩霞 高鹏
• 来源期刊: 电工技术学报
• 学科: 工学
• 关键词: 永磁同步电机 精确子域模型法 Halbach 部分分段结构 电磁转矩波动 永磁体涡流损耗
• 年，卷（期）: 2022,（6）
• 所属期刊栏目: 电机及其系统
• 页码范围: 1398-1414
• 页数: 17页
• 分类号: TM351
• 语种: 中文
• DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.200972

摘要

针对高功率密度的永磁同步电机电磁转矩波动和永磁体涡流损耗大的问题,提出一种Halbach部分分段结构,永磁体采用Halbach充磁方式,每极分为三段,主磁极采用单侧部分分段,边界磁极与主磁极不等厚且不等宽,并将其永磁体扩展为两种型式,即Hat型和T型.采用精确子域模型法,将求解域划分为槽身、槽口、气隙以及永磁体四个区域,在二维极坐标下计算电机负载气隙磁通密度分布和电磁转矩.建立10极12槽三维电机模型对Hat型、T型以及其他相关五种电机结构进行电磁仿真、分级优化以及对比分析,求出最优Hat型和T型结构.结果表明,Halbach部分分段结构可以降低永磁体涡流损耗、电磁转矩波动以及负载气隙磁通密度总谐波畸变率(THD),T型Halbach部分分段结构的电磁性能高于Hat型,而Hat型Halbach部分分段结构可以进一步减小永磁体体积,节约生产成本.同时,在有限元应力场中建立三维永磁同步电机求解模型,求得等效应力和总变形,确保Hat型和T型Halbach部分分段结构永磁体的机械强度都维持在允许范围内.