表贴式永磁电机磁场的解析计算与分析

摘要

利用傅里叶级数法建立表贴式永磁电机电磁场全局解析模型,并分析其空载和负载电磁特性.在二维极坐标系下,将电机求解域划分为永磁体、气隙、定子槽、定子槽开口和辅助槽5类子域.采用分离变量法求解各子域的拉普拉斯方程或泊松方程,并利用边界条件得到通解中的谐波系数,进而得到各子域的解析表达式.计算了电机气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩和电磁转矩等电磁参数,并通过有限元分析验证了解析法的准确性.在此基础上研究了极弧系数、辅助槽尺寸和槽开口宽度对电机齿槽转矩和电磁转矩的影响规律.另外,提出一种不等槽开口宽度配合的解析模型以图减小齿槽转矩峰值和电磁转矩脉动.该方法能反映电机设计性能与尺寸和参数的关系,可用于电机初始设计与优化.