- 永磁輔助同步磁阻電機設計與應用
- 黃輝等編著
- 1010字
- 2022-05-07 19:11:10
2.4.1 永磁體層數對參數的影響
永磁輔助同步磁阻電機轉子一般采用多層永磁體結構,永磁體的層數不但會影響電機的電磁參數,還會影響轉子的結構強度和工藝性。本節在永磁體用量及氣隙相同的條件下,對永磁體層數為1~6層的轉子結構進行對比分析,圖2-17所示為永磁體層數分別為1層、2層、5層的轉子模型。
交、直軸電感與永磁體磁鏈隨永磁體層數的變化曲線如圖2-18所示。隨著永磁體層數的增加,直軸電感幾乎不變,而交軸電感、永磁體磁鏈卻大幅增加。當層數達到2層以上時,磁鏈和交軸電感增加的速度逐漸變緩。
在永磁體用量相同的情況下,永磁體層數越多,外層永磁體越靠近轉子外側,永磁體總的厚度會增加,永磁體工作點有所提升,永磁體磁鏈得到相應提升。
圖2-17 不同永磁體層數的電機轉子模型
a)1層永磁體轉子 b)2層永磁體轉子 c)5層永磁體轉子
圖2-18 轉子永磁體層數對電磁參數的影響
永磁輔助同步磁阻電機的d軸磁路上,由于永磁體磁導率與真空磁導率基本相同,因此d軸電流產生的磁通很難通過永磁體,主要從轉子表面的隔磁橋通過。在永磁體用量相當的情況下,隔磁橋的長度也相差不大,所以轉子永磁體層數對d軸電感影響很小。
永磁輔助同步磁阻電機的q軸磁路上,q軸電流產生的磁通從定子進入轉子時會受到轉子槽末端的阻擋,圖2-19所示為q軸磁通進入磁力線完全不受阻擋的實心轉子、1層永磁體轉子、2層永磁體轉子、6層永磁體轉子時的磁力線分布。
在實心轉子中,q軸電流產生的磁通達到最大值。1層永磁體轉子的永磁體厚度較大,永磁體的端部正對定子齒,由定子齒部進入轉子的q軸磁力線受轉子槽阻擋較多,會避開轉子槽端部,從其他位置進入轉子內部,磁路的磁阻較大。2層永磁體轉子在兩個永磁體之間增加了一層導磁通道,由定子齒部進入轉子的q軸磁力線受轉子槽阻擋少了很多,磁路的磁阻也比1層永磁體轉子結構小了很多。6層永磁體結構的轉子在正對定子齒的位置上,各永磁體之間存在多個導磁通道與之對應,磁力線比較容易進入轉子內部,所以q軸磁路磁阻與實心轉子最為接近。
圖2-20所示為不同層數永磁體電機的Lq隨電流的變化曲線。在不同的電流下,均為永磁體層數較多的電機Lq更大。隨著電流的增大,幾種電機的Lq都會因為磁路飽和而下降,但下降的幅度不同,永磁體層數較多的電機下降幅度更小,使電機在大電流下可以獲得更大的輸出轉矩。
圖2-19 不同轉子交軸磁力線分布圖
a)實心轉子 b)1層永磁體轉子 c)2層永磁體轉子 d)6層永磁體轉子
圖2-20 不同電機的交軸電感隨電流變化曲線