尹华杰  （华南理工大学广州510641）

金振荣  林金铭  （华中理工大学）

    【摘  要】用解析方法研究采用平行磁化、两侧边平行、内外圆弧不同心永磁体表面安装型的转子同步电机空载气隙磁场分布，并开发了求取****永磁体内外圆弧偏心距的程序，以设计具有正弦波空载气隙永磁场的电机。解析法结果和有限元法结果吻合较好。

    【叙  词】永磁电机同步电机正弦形磁场形状设计解析方法

    在要求很高的驱动场合，采用pwm正弦波逆变器驱动、具有正弦形空载气隙磁场、永磁体表面安装型的永磁同步电机是较好的选择。在设计中，永磁场的正弦性往往是靠表面瓦块形永磁体的内、外圆弧偏心来保证的。本文采用解析的方法，准确确定这种结构电机的永磁场，从而快速、方便地给出优化的永磁体偏心距。

 

 

    所研究电机一极的剖面图如图1所示。定子开槽及饱和效应分别用kδ系数k和饱和系数ks考虑。永磁体平行磁化（平行直轴），安装在转子表面，并作为空气区看待，用系数修正其相对磁导率大于1的影响。这里x_m力永磁体的磁化率。用等效面电流λ₁、λ₂、λ₃等效永磁体的励磁作用。

  

 

    式中br为剩磁强度，μo为真空磁导率，θ如图1所示。

    文献1、2给定如图2所示，理想电机的2p个载流线圈在定转子靠气隙表面产生的磁场为：

  

    当求定子内表面磁场时，r=a求转子铁心表面磁场时，r=b对于实际电机，尚需应用kδ和ks将口修正为a=b+kδks(a-b)。

    在永磁同步电机中，感兴趣的是定子内表面的永磁场，将永磁体等效面电流看成无穷多个沿表面连续分布，载无穷小电流di的线圈，则图1所示电机的2p个永磁体在定子内表面产生的磁密径向分量各次谐波幅值f。可由迭加原理对式(5)沿永磁体表面积分而得：

可见，可以得到f。的下述表达式：

    对于图l的模型，由上式所得的谐波分析结果如图3所示，同时给出了有限元结果以便比较(p=2，a=50mm，b= 40mm，δ=1.5mm，h=0,br= 1t,hc= 744. 26ka/m).

    对于给定的永磁同步电机，气隙永磁场的谐波总含量将随永磁体内外圆弧偏心距的变化而变化。图4所示模型永磁同步电机的谐波含量(ha/fw)，基波幅值fw随偏心距^变化。适当选择a、b、δ和h，将可获得谐波含量极小的方案。