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2008 全国博士生学术论坛电气工程论文集

 

 

当考虑磁场饱和时，引入了饱和因数

sat

k

。磁场饱和因数的表达式为 

1

1

2

0

2

1

2(

)

t

c

c

sat

g

c

V

V

V

k

B

gk

µ

+

+

= +

                                                                                           

（7） 

式中    V

1t

——定子齿磁压降； 

V

1c

——定子轭部磁压降； 

V

2c

——转子轭部磁压降； 

g

——气隙长度； 

k

c

——开槽因数。 

气隙磁密的幅值可以通过下式求得 

( , )

( )

cos(

)

m

b

t

F

p

t

α

α

α ω φ

= Λ

−

−

                                                                           

（8） 

式中    p ——电机的极对数； 

ω

——电机的电角频率； 

φ

——磁场轴线与绕组轴线间的夹角。 

1.2    转子谐波磁场的计算 

永磁电机的转子磁场由永磁体产生，磁场的谐波次数和谐波幅值与永磁体的极弧因数、充磁方向

和永磁体形状等因素有关。尤其对于分数槽电机，一个单元电机才是一个循环周期。在一个单元电机
内，每个永磁体所对应的定子齿的位置各不相同。这就使转子磁场中不仅包括整数次谐波，还包含大
量的分数次谐波。因此分数槽永磁电机的谐波次数和谐波幅值难以用解析表达式计算分析。本文采用
电磁场有限元的方法计算出电机的气隙磁密波形，再通过傅立叶分析得出各次谐波的次数和幅值。本
文以 22 极 24 槽电机为例，计算出该电机的谐波次数和谐波幅值。图 1 为利用 Ansoft 软件计算出的电
机气隙磁场波形。 

 

图 1    电机气隙磁密波形 

Fig.1    Wave of magnetic flux density 

计算出气隙磁密波形后，再将数据保存作傅立叶分析，得出转子谐波磁场的次数和幅值。表

 

1

 

为

通过傅立叶分析后得到的主要谐波次数和幅值。 

表 1    5 kW 永磁同步电动机空载气隙磁密幅值 

Tab.1    Magnetic flux density of 5

 kW PM motor 

谐波次数 

9 10 11 12 13 33 

谐波幅值/T  0.003245  0.009466 

1.11 0.01028 

0.005231 

0.2482 

谐波次数 

35 55 56 57 59 77 

谐波幅值/T  0.02595 

0.06138 

0.003631 

0.007710 

0.01843 

0.020374