一種新型永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

張海濤

【摘要】介紹了一種新型永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)兼顧了表貼式磁鋼轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和內(nèi)嵌式磁鋼轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了平行充磁的轉(zhuǎn)子磁鋼充磁方向徑向化。采用該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，一者可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可靠，避免在高轉(zhuǎn)速、大扭矩或較強(qiáng)的沖擊、振動(dòng)條件下磁鋼脫落，再者經(jīng)過特殊磁路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)子磁路特性接近于一般的表貼式磁鋼結(jié)構(gòu)，控制簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)；三者由于轉(zhuǎn)子每極采用兩片磁鋼，使平行充磁的磁鋼達(dá)到了徑向充磁的目的，從而改善了電機(jī)反電勢(shì)波形、降低了齒槽轉(zhuǎn)矩等。

引言

永磁同步電動(dòng)機(jī)電機(jī)體積小、重量輕、效率高、可靠性高，其轉(zhuǎn)矩特性與直流電機(jī)一樣，具有調(diào)節(jié)控制方便、調(diào)速范圍廣、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等特點(diǎn)，在數(shù)控機(jī)床、加工中心、汽車EPS轉(zhuǎn)向等要求高精度、高可靠性的領(lǐng)域，作為交流伺服電動(dòng)機(jī)得到廣泛的應(yīng)用。

按照永磁體安裝型式，永磁同步電機(jī)可分為表貼式永磁同步電機(jī)（Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor， SPM）和內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor，IPM）。IPM由于永磁體安裝在鐵芯內(nèi)部，所以轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可靠，可以避免在高轉(zhuǎn)速、大扭矩或較強(qiáng)的沖擊、振動(dòng)條件下磁鋼脫落，但是由于IPM轉(zhuǎn)子磁路不對(duì)稱，導(dǎo)致d、q軸電感不等且存在交叉飽和影響，對(duì)控制精度要求比較高；SPM由于永磁體安裝在轉(zhuǎn)子外圓表面，有磁鋼脫落的風(fēng)險(xiǎn)，雖然在實(shí)際應(yīng)用上，可以采取在永磁體外圓增加保護(hù)套等措施，但是同時(shí)又存在增加了氣隙長(zhǎng)度，降低磁通密度的缺點(diǎn)。本文提出了一種新型永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可以兼顧兩種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，并進(jìn)行了理論推導(dǎo)和仿真計(jì)算，最后通過試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

1.數(shù)學(xué)模型

4.結(jié)語

本文提出的新型永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等同于一般的內(nèi)嵌式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，磁路結(jié)構(gòu)經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)可做到表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)反電勢(shì)波形正弦性較好，可作為永磁同步電機(jī)（尤其是要求高可靠性、控制簡(jiǎn)單）轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的一種選擇。