低转矩波动交错转子连续极轴向磁通永磁电机设计

摘要

为消除轴向磁通电机中的偶次谐波,本文结合双转子连续极轴向磁通电机的结构特点,设计了一种转子交错布置的交错转子连续极轴向磁通电机。通过使用两转子之间交错180°电角度的交错转子连续极轴向磁通结构,消除了电机总气隙磁密中的偶次谐波,使电机转矩波动得到了显著降低。通过使用简化磁路,对交错转子连续极轴向磁通结构消除偶次谐波的原理进行了说明。最后通过有限元软件进行仿真验证。结果表明:本文提出的交错转子连续极轴向磁通电机虽然单个转子产生的相反电势中仍然存在大量的偶次谐波,但两转子共同产生的总相反电势中不存在偶次谐波,从而消除了电机中偶次谐波对电机转矩波动的影响;与传统连续极轴向磁通电机相比,交错转子连续极轴向磁通电机的转矩波动由49.06%降至7.09%,降低了85.55%;电机相反电势在电机绕组不变的基础上消除了偶次谐波,表明电机转子磁动势在电机定子的磁场中不存在偶次谐波,因此相比于传统连续极轴向磁通电机,交错转子连续极轴向磁通电机的铁耗由302.43 W降至276.43 W,降低了8.59%;此外,交错转子连续极轴向磁通电机的平均转矩由传统连续极轴向磁通电机的621.17 N·m提升至677.63 N·m,提升了9.08%。