电机性能与一些设计参数的关系

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第五章  计算结果分析
从图中可以看出，转矩曲线在电流换相点处出现了比较大的波动。通过计算可以看出转矩脉动率符合要求，应该指出的是，本文是从本体方面有效减少了转矩脉动，通过控制方法也可以较为有效地降低电磁转矩脉动。
5.4 电机性能与一些设计参数的关系
电机主要设计参数对电机性能有一定的影响。永磁电机的气隙长度 δ 是影响制造成本和性能的重要设计参数，它的取值范围很宽，设计时，需要考虑多种影响因素。从电机抗去磁能力考虑，较小的 δ 值对提高抗去磁能力有利，受制造和装配工艺的限制，δ值不能取得太小，δ 太小将造成较高温升和较大噪声。δ 的选取还与所选用的永磁材料种类和极数有关，对于本文所使用的稀土永磁材料，δ 可取得较大。气隙长度的增加会增加电机径向磁路中的气隙磁阻，同时会减小气隙磁密值和降低电磁转矩；减少气隙长度会使磁负荷 B 增大，在磁钢性能不变时将引起铁耗的增加。本文中改变气隙长度时并不改变定子的结构，只是相应改变永磁体的高度和转子轭部的内径。 对比图 5-1 和图 5-11 可以看出，在不同永磁体的磁化方向长度下，磁场分布图并没有明显的不同，而永磁体磁化方向长度的改变对永磁体磁势有较大的影响，将直接决定永磁体的工作点；且平均气隙磁密随永磁体磁化方向长度的增加而增加。本文中永磁体磁化方向长度的增减并不改变定子的结构，只是相应增减永磁体的高度和转子磁轭的内径，随着永磁体磁化方向长度的增加，电机饱和程度加深，气隙磁密的增加趋势会不断减小。由上面分析可知，磁钢磁化方向长度过小会导致工作点过低，会造成一定磁性能的浪费，磁钢磁化方向长度过高会造成磁路过饱和，将导致电机的性能下降；应根据电机性能指标要求和永磁材料的 B-H 曲线选取适当的磁钢磁化方向长度。 定子齿宽直接影响到定子齿部磁感应强度的大小，定子齿宽的增加使得气隙磁密增加，同时，随着齿宽的增加，气隙磁密的增加趋势会越来越小。因而齿宽的减小会导致齿部磁密增大，过小时会导致齿部磁密过饱和，而增加齿宽会降低定子齿部的磁感应强度，同时齿宽太大会导致槽满率过高，严重时会造成布线困难；电磁转矩随着齿宽的减小会增大，但是减小齿宽会同时使得齿槽转矩增大，对电机性能造成不利影响。定子轭高直接影响到定子轭部磁感应强度的大小，定子轭部对气隙磁场的影响相对较小，改变定子轭高对电磁转矩的大小基本没有影响。因此增高定子轭部会造成定子材料的浪费，但是定子轭部高度过小会造成其磁路过饱和。 本文利用有限元方法，调整电机各重要设计参数对电机进行了仿真分析，分析了主要尺寸对电机性能影响的趋势，验证了之前电机尺寸设计的合理性。现列出作为本文最重要的尺寸调整对象即磁钢磁化方向长度hM的变化对电机性能的影响，如图5-12所示。此时转子位置角度θ=0°，θ′为沿气隙圆周的机械角度。
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