12/14混合勵(lì)磁磁通切換型電機(jī)的磁路模型

劉建 劉旭 劉福貴

摘 要：混合勵(lì)磁磁通切換型電機(jī)（hybrid excited switching flux machine，HESFM）不僅運(yùn)行高效穩(wěn)定，而且可通過(guò)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)。與電勵(lì)磁磁通切換型電機(jī)相比，具有更高的轉(zhuǎn)矩密度。建立12/14 HESFM等效磁路模型并利用有限元仿真結(jié)果驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：混合勵(lì)磁；磁通切換型電機(jī)；等效磁路模型

1 HESFM的電機(jī)結(jié)構(gòu)

圖1三相混合勵(lì)磁磁通切換型電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。電機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子即無(wú)永磁體又無(wú)勵(lì)磁繞組，而定子放入電勵(lì)磁繞組，永磁體充磁方向切向交錯(cuò)放置在定子極。導(dǎo)磁橋?yàn)殡妱?lì)磁提供并聯(lián)磁分路。

2 等效磁路模型

對(duì)12/14 HESFM，假定電機(jī)結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，忽略邊緣效應(yīng)和端部漏磁，只需建立電機(jī)1/4磁路模型。以A1繞組為例，將定轉(zhuǎn)子極中心線對(duì)齊當(dāng)做起始位置，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)1/4電周期，繞組磁鏈達(dá)到正向峰值，相應(yīng)等效磁路模型如圖2所示。

由于轉(zhuǎn)子齒數(shù)增多，在磁鏈峰值位置出現(xiàn)一個(gè)定子齒與2個(gè)轉(zhuǎn)子齒重合的情況，因此B、C兩極增加了2個(gè)磁阻，如圖2中橢圓所示。

3 有限元驗(yàn)證

根據(jù)表1中A相正向磁鏈峰值估算值和空載反電勢(shì)峰值估算值，以nNr/60為工作頻率，利用三角函數(shù)構(gòu)造磁路估算結(jié)果的波形。圖3為用余弦函數(shù)構(gòu)造的A相磁鏈估算波形和有限元仿真波形。圖4為用正弦函數(shù)構(gòu)造的A相空載反電勢(shì)的估算波形和有限元仿真波形。

綜上所述，12/14 HESFM的A相繞組磁鏈峰值和空載反電勢(shì)的有限元仿真波形和磁路估算波形變化趨勢(shì)基本一致，估算值和仿真值的誤差在5%左右，驗(yàn)證12/14 HESFM等效磁路模型的有效性。

4 結(jié)論

本文結(jié)合磁路法和磁網(wǎng)絡(luò)法的思路，建立12/14 HESFM的等效磁路模型，通過(guò)對(duì)電磁性能的分析和有限元仿真結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證磁路模型的合理性和有效性。

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作者簡(jiǎn)介：劉建（1992-），男，碩士，電機(jī)電器及其控制技術(shù)；劉旭（1984-），男 ，博士、教授、博士生導(dǎo)師，主要從事新型電機(jī)及其控制方面研究；劉福貴（1972-），男，博士、教授、博士生導(dǎo)師，主要從事工程電磁場(chǎng)與磁技術(shù)方面的研究。