外转子双凸极永磁电机性能研究 　蒋晏强

,

等

d

W

e

=

u

1

i

1

d

t

-

i

2
1

R

d

t

= (

u

1

-

i

1

R

)

i

1

d

t

(3)

耦合场通过电路输入电能的同时 , 磁场将发

生变化 , 并对电路做出反应 。设线圈的磁链为 Ψ

1

,

根据法拉第电磁感应定律 , Ψ

1

的变化将在线圈内

产生感应电动势

e

1

e

1

= - dΨ

1

/ d

t

(4)

e

1

的正方向与电流

i

1

的正方向一致 ,

i

1

与 Ψ

1

之间符合右手螺旋关系 。线圈的电压方程为

u

1

=

i

1

R

-

e

1

(5)

把式 ( 5 ) 代入式 ( 3 ) , 可得输入耦合场的净

能量

d

W

e

= -

e

1

i

1

d

t

=

i

1

dΨ

1

(6)

双边励磁时设定子 、转子的电压分别为

u

1

和

u

2

, 电流为

i

1

和

i

2

, 磁链为 Ψ

1

和 Ψ

2

, 电阻为

R

1

和

R

2

; 则当磁链 Ψ

1

和 Ψ

2

随时间变化时 , 定 、转

子绕组内将产生感应电动势

e

1

和

e

2

,

W

′

m

表示磁共

能 ,

p

表示转子极对数 。

则

d

W

e

= - (

e

1

i

1

+

e

2

i

2

) d

t

=

i

1

dΨ

1

+

i

2

dΨ

2

而

W

m

=

i

1

Ψ

1

+

i

2

Ψ

2

-

W

′

m

T

e

dθ

m ech

= d

W

m ech

= d

W

e

- d

W

m

= (

i

1

dΨ

1

+

i

2

dΨ

2

) - (

i

1

Ψ

1

+

i

2

Ψ

2

-

W

′

m

) =

9

W

′

m

・dθ/9θ

得到

T

e

=

9

W

′

m

/

9θ

m ech

=

p

・9

W

′

m

/

9θ

(7)

根据以上分析计算转矩 , 首先根据每隔 0

101°

时候的磁密 、磁化曲线和 Simp son公式求出对应的
磁共能 , 然后把经过 Delaunay剖分得到的每个三
角单元磁密对应的磁共能相加就得到了整个 1 /4电
机的磁共能 。电机转子机械位置角 θ

m ech

的 0°～45°

相当于电角度 θ的 0°～360°

。设磁极右侧流入电

流 、左侧流出为正向导通 。θ

m ech

在 0°～45°

的范围

内使用的控制方式如表 2所示 。

表

2

　控制方式表

θ

mech

(

°

)

7

1

5

～

22

1

5

22

1

5

～

37

1

5

其他

导通相

A + , B -

B + , C -

C + , A -

　　算出转子偏转 7

15°

时的磁共能 , 同样方法得

到转子在其他角度时的磁共能 , 得到磁共能增量
后取平均值就是在此转速下的平均磁共能增量 。

表 3为 14个角度时的磁共能 。

求得以上结果时使用的剖份单位是毫米 , 将其

转化成米。得到在给定转速 2 000 r/m in, 电压为

280 V , A通入正相电流 , B 通入负相电流时的电磁

转矩

T

e

= 24

1326 N・m, 则

T

e

=

P /

Ω = 23

1885 N・m,

两值非常接近。

表

3

　

14

个角度下的磁共能

转子角度

(

°

)

磁共能增量 转子角度

(

°

)

磁共能增量

7

1

5

°

8713130

15

1

01

°

15448870

7

1

51

°

8730290

17

1

5

°

17650500

10

°

15891900

17

1

51

°

17663200

10

1

01

°

15889070

20

°

20100700

12

1

5

°

14710900

20

1

01

°

20095330

12

1

51

°

14709150

22

1

49

°

17844400

15

°

15443600

22

1

5

°

17852280

2

　结 　论

本文通过用 VC ++软件针对外转子双凸极永磁

电机稳态特性从场的角度进行分析 。得到了通电

后其磁场图的分布和气隙磁密曲线 , 以及特定电
压 、转速下的转矩 。为该电机的设计和开发提供

了一个途径 。

参考文献

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哈尔滨

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哈尔滨

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电工技术学报

, 1999,

( 5) : 9

2

13.

作者简介

:

蒋晏强

( 1983 - ) ,

男

,

硕士研究生

,

研究方向为

特种电机及其控制 。

陈世元

( 1954 - ) ,

男

,

教授

,

研究方向为电气传动

,

新型特

种电机及其智能控制

,

电机的交流绕组理论 、电磁场数值计算 、

热交换等 。

・

3

2

・

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