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一种永磁电机空载气隙磁场解析计算方法
潘元璋;赵龙龙
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2015(035)004
【摘要】论文以气隙中一对载流线圈产生的磁场为基础,利用等效面电流法推导出了平行充磁永磁电机空载时的气隙磁密的解析计算公式.在考虑定子开槽的情况下,利用许-克变换构造了气隙相对比磁导函数,给出了定子开槽时空载气隙磁密分布的解析计算方法.并对比了永磁电机气隙磁场的解析计算结果与二维有限元法的计算结果,对比结果显示两者的波形和大小吻合很好,证明了解析计算方法是准确可靠的,同时,解析据算法在计算机上容易实现,该方法为永磁电机的优化设计和性能分析提供了基本的分析手段.
【总页数】5页(P166-170)
【作者】潘元璋;赵龙龙
【作者单位】91388部队93分队湛江524000;91388部队93分队湛江524000
【正文语种】中文
【中图分类】TM341
【相关文献】
1.计及定子开槽的插入式永磁电机转子偏心空载气隙磁场全局解析迭代模型 [J], 周晓燕;章跃进;李琛;仇志坚
2.表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场解析 [J], 仇志坚;李琛;周晓燕;章跃进
3.无轴承交替极永磁电机空载气隙磁场全局解析模型 [J], 李琛;章跃进;仇志坚
4.定子开槽表贴式永磁电机转子偏心空载气隙磁场全局解析法 [J], 李琛;章跃进;周晓燕;仇志坚
5.基于改进广义磁路法的表贴式永磁电机空载气隙磁场解析计算 [J], 庞古才; 邓智泉; 张忠明
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表贴式永磁电机磁场的解析计算与分析
贴式永磁电机的磁场是一种广泛使用的技术，它的特点
是简单、结构轻、效率高、寿命长、成本低及功耗小。
很多应用情况下，运用贴式永磁电机磁场的解析计算技术，能为设备的性能优化提供更加深入的理论依据。
贴式永磁电机磁场的解析计算，通常要从磁场测试、磁
场结构分析等方面出发。
首先，采用底部感应器对永磁电机ム磁场加以测试，以确定其等效矩形磁性体的大小。
这种测量得到的输出值是由坐标轴X，Y和Z分别测量而得出的，即X轴，Y轴和Z轴的三个主要组份股值。
然后，再采用电磁场分析软
件和专业仪器进行磁场结构的分析，以确定磁场的特性。
最后，将获得的磁场测试结果和磁场结构分析结果，采
用数学方法对其进行整合处理，以求得磁场参数：磁场强度、归一化磁势，以及磁势坐标等等。
在此基础上，还可进行磁体结构、材料特性的仿真计算，并对不同组态的永磁电机磁场进行比较，从而实现性能优化及性能设计。
因此，采用贴式永磁电机磁场的解析计算，不仅能对磁
势分布及结构进行全面的分析，而且还能够非常好的有效提高系统的可靠性。
它在满足性能参数的同时，还能更有效地降低永磁电机的功耗，即改善系统能源效率，为实现不同设备性能优化提供可靠依据。
08气隙磁导计算气隙磁导计算是电机设计中的重要环节之一，其结果直接影响电机的性能和效率。
在进行具体的气隙磁导计算之前，我们需要了解一些基本概念和公式。
首先，气隙磁导是指磁场通过气隙时的磁场强度与磁场电势梯度之比。
在电机中，气隙磁导对磁通的传递起到了重要的作用，影响电机的磁路特性。
1.磁通密度(B)：磁通密度是磁力线通过截面积的数量，单位为特斯拉或高斯。
对于永磁体，磁通密度可以通过磁感应强度来计算，即B=μ0H，其中μ0为真空中的磁导率，其值为4π×10-7H/m。
3.磁通(Φ)：磁通是由磁场强度引起的磁力线的数量。
在电机中，磁通可以通过磁通密度与环境的截面积之积来计算，即Φ=B∙A，其中A为截面积。
根据上述概念，我们可以得到气隙磁导的计算公式为：Λ=Φ/(H_g-H_c)其中，Λ为气隙磁导，Φ为磁通，H_g为气隙中的磁场强度，H_c为铁芯中的场强。
需要注意的是，由于气隙是非磁性材料，所以在气隙中的磁场强度相对于铁芯较低。
在具体计算气隙磁导时，我们需要先了解电机的结构和材料。
电机主要由铁芯和气隙组成，铁芯具有高磁导率，而气隙则具有较低的磁导率。
对于简单的直流电机，我们可以将其近似看作是矩形气隙。
Λ=(l_g×μ_g)/(A_g×μ_0)其中，l_g为气隙长度，μ_g为气隙的磁导率，A_g为气隙的截面积。
在实际应用中，气隙的长度和截面积往往可以直接测量得到。
而气隙的磁导率则需要根据材料的磁导率表进行查找，然后进行合适的取值。
在计算气隙磁导时，还需要考虑不同材料之间的接触电阻。
由于接触电阻会引起能量的损失，因此需要将其考虑在内。
总之，气隙磁导计算是电机设计中一个重要且复杂的环节。
通过计算气隙磁导可以帮助我们更好地理解电机的磁路特性，从而进行合理的设计和优化。
但需要强调的是，在实际应用中，需要综合考虑各种因素，包括材料的特性、电机的结构等，在不同的设计要求下进行合理的气隙磁导计算。
永磁同步电动机气隙长度计算
《永磁同步电动机气隙长度计算》
永磁同步电动机是一种高效、高性能的电动机，其气隙长度的计算对其性能和效率至关重要。
气隙长度是指永磁同步电动机转子和定子之间的距离，它直接影响着电机的磁通密度和磁阻大小，从而影响了电机的性能和效率。
永磁同步电动机的气隙长度计算需要考虑多个因素，包括电机的设计参数、工作条件和所需性能等。
一般来说，气隙长度的计算可以通过以下几个步骤来进行：
首先，确定电机的设计参数，包括电机的功率、转速、磁场密度和磁化强度等。
这些参数将直接影响永磁同步电动机的气隙长度。
其次，根据电机的工作条件和所需性能，确定气隙长度的要求。
例如，如果要求电机在高速下具有较大的输出功率，那么气隙长度需要相应地调整。
然后，根据电机的设计参数和工作条件，计算永磁同步电动机的磁通密度和磁阻大小。
这将为进一步计算气隙长度提供关键数据。
最后，根据上述计算的结果，确定永磁同步电动机的最佳气隙长度。
这需要综合考虑电机的性能、效率和成本等方面的因素，以确定最合适的气隙长度。
总的来说，永磁同步电动机的气隙长度计算是一个复杂的工程问题，需要综合考虑多个因素。
通过合理的计算和分析，可以有效地提高永磁同步电动机的性能和效率，满足不同工况下的需求。
20211DOI：10.19392/ki.1671-7341.202101049表贴式永磁电机气隙磁密解析计算徐志凯王德鹏周晓燕青岛理工大学信息与控制工程学院山东青岛266520摘要：当今世界，永磁电机的应用领域越来越广泛，对于永磁电机的性能要求也越来越高。
永磁电机的转矩脉动、电磁振动、噪音等问题都亟待解决，而这些问题都和永磁电机的磁场分布有着一定的关联，因此只有准确计算出电机磁场的大小及分布并进行评估优化，才能改善永磁电机的性能，满足社会对于永磁电机性能的需求。
根据以上问题，文章通过直接解析法建立表贴式永磁无刷电机模型，建立矢量磁位方程，仿真求解电机空载气隙磁场，并将结果分别与Maxwell有限元仿真以及Motoead有限元仿真的磁密波形进行对比，结果显示吻合度很高，从而证明采用解析算法求解永磁电机气隙磁场的有效性及正确性。
关键词：永磁电机；气隙磁密；直接解析法；Maxwell有限元仿真;Motor CAD有限元仿真中图分类号:TM302永磁同步电机结构简单，运行可靠，损耗小,效率高，应用范围十分广泛⑴，对于永磁电机的电磁性能也提出了越来越高的要求。
永磁电机的气隙磁密在一定程度上决定着电机的铁耗和齿槽转矩等电磁参数，从而对永磁电机的性能产生很大影响%2&#因此，如何精确计算永磁电机的磁场分布就显得尤为重要。
文献%3:提到了一种分离变量法,可以用来求解分析永磁电机气隙磁通量密度。
文献%4:利用有限元方法研究了影响永磁同步电机气隙磁密的主要因素。
本文通过解析算法建立电机的数学模型，根据文献%5&建立内转子表贴式永磁无刷电机直接解析模型的基本思路，建立矢量磁位方程并求解电机空载气隙磁场，通过与有限元仿真结果的对比证明此方法的正确性。
1电机的解析模型1.1样机模型本文以一台4极18槽内转子表贴式永磁发电机为例,电机模型如图1所示，电机参数如下表所示。
图1表贴式永磁电机模型电机模型基本参数表参数数值参数数值转子外径/m m9.3槽口宽度/m m 1.6永磁体外径/mm11.5剩磁/T 1.09978定子内径/mm12极弧系数0.8电机槽深/mm18气隙区域磁场谐波次数100铁芯长度/mm70槽区域磁场谐波次数301.2解析模型的建立为便于后续的分析计算，对永磁电机作出合理的假设%2］，电机在二维极坐标系下的剖面图如图2所示,根据电机内部材料属性和结构特点，将电机内的磁场区域划分为气隙区域、永磁体区域、槽区域，如图3所示。
2019年第4期 7基于解析法的表贴式永磁同步电动机电磁场与齿槽转矩的分析焦 石 兰志勇 王 琳（湘潭大学，湖南 湘潭 411105）摘要 永磁电动机由于结构简单、运行可靠等优点得到了广泛的应用。
然而电动机开槽会改变电动机的结构和磁路，导致气隙磁场发生畸变，同时还会产生齿槽转矩，引起噪声和振动。
齿槽作用下的电磁场分布可以用有限元法解决，但该方法计算周期较长，计算结果对剖分比较敏感，相较之下，解析法计算时间短，且能给出电动机性能与设计参数之间的数学关系。
针对齿槽作用下的表贴式永磁同步电动机的空载磁场，本文提出了一种基于精确子区域方法的解析模型，计算了空载磁场的径向磁密和切向磁密，并根据麦克斯韦应力法得到齿槽转矩，最后经有限元仿真验证了该方法的准确性。
关键词：齿槽转矩；电磁场分布；解析模型；表贴式永磁同步电动机Analysis of electromagnetic field and cogging torque of surface mountedpermanent magnet synchronous motor based on analytic methodJiao Shi Lan Zhiyong Wang Lin(Xiangtan Uiniversity, Xiangtan, Hu’nan 411105)Abstract Permanent magnet motor has been widely developed because of its simple structure, reliable operation and so on.However, the slotting of the motor will change the structure and magnetic circuit of the motor, resulting in the distortion of the air gap magnetic field, and generating cogging torque, which will result in noise and vibration. The electromagnetic field distribution under the influence of slotting can be solved by the finite element method. However, the calculation cycle is long and the calculation results are sensitive to the subdivision. In comparison, the analytical method has a short computational time, and can give the mathematical relationship between the motor performance and the designed parameters. An analytical model based on the exact sub region method is proposed for the no-load magnetic field distribution of a surface-mounted permanent magnet synchronous motor (PMSM) considering slotting effects.Keywords ：cogging torque; magnetic field distribution; analytic model; surface-mounted permanent magnet synchronous motor计算永磁同步电动机磁场的方法主要可以归纳为等效磁路法、解析法和有限元法[1-2]。
表贴式永磁无刷电机直接解析计算方法李节宝;井立兵;周晓燕;章跃进【摘要】采用直接解析法计算表贴式永磁无刷电机空载气隙主磁场、齿槽转矩和反电动势。
求解场域划分为气隙、永磁体和槽区域，三个子区域的拉普拉斯方程或泊松方程通过交界条件建立联系，然后采用解析法直接求解。
计算中确切计及了实际槽深和槽间距离。
开槽气隙主磁场、齿槽转矩和反电动势解析计算波形分别与二维有限元法计算结果和实验波形作比较，比较结果较为一致，证明了本文方法的正确性和有效性。
%The exact analytical method is applied to compute air-gap main magnetic field distribution, cogging torque and electromotive force (EMF) in surface-mounted permanent-magnet (PM) motors. The solution regions are divided into air-gap domain, permanent magnet domain and slot domains. The Laplace's or Poisson's equations of the sub-domains are solved by the exact analytical method and the solutions are obtained using boundary and interface conditions. The actual depth of slot and distance between slots are taken into account in the computation. Air-gap magnetic field distributions, cogging torque and EMF waveform computed with the proposed analytical method are respectively compared with those issued from two-dimensional finite-element analysis and experimental waveforms, the comparison results are consistent and show the correctness and effectiveness of the proposed analytical method.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2012(027)011【总页数】6页(P83-88)【关键词】表贴式;永磁无刷电机;气隙磁场;齿槽转矩;反电动势;直接解析法【作者】李节宝;井立兵;周晓燕;章跃进【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TM3511 引言永磁电机气隙磁场分析是电机设计和性能计算的基础。
