磁钢充磁方式对表贴式永磁电机磁场影响分析

针对永磁电机中不同充磁方式时磁场的分布和强度不同,分析了径向、平行和Halbach 3 种磁体结构,建立了内转子和外转子永磁电机的有限元分析模型,对比3 种充磁方式时永磁电机气隙磁场的分布特点,明确了3 种充磁方式的适用场合,给出了极对数和永磁体厚度对电机气隙磁场分布影响的变化规律。

第15卷第12期

2011年12月

电机与控制学报

ELECTRICMACHINESANDCONTROL

Vol.15No.12Dec．2011

磁钢充磁方式对表贴式永磁电机磁场影响分析

111，2

李延升，窦满峰，赵冬冬

（1．西北工业大学自动化学院，陕西西安710129；

2．贝尔福蒙贝利亚技术大学系统和交通实验室，法国贝尔福90000）

要：针对永磁电机中不同充磁方式时磁场的分布和强度不同，分析了径向、平行和Halbach3种磁体结构，建立了内转子和外转子永磁电机的有限元分析模型，对比3种充磁方式时永磁电机气隙摘

磁场的分布特点，明确了3种充磁方式的适用场合，给出了极对数和永磁体厚度对电机气隙磁场分布影响的变化规律。结果表明：采用平行充磁的内转子永磁电机有更大的气隙磁密，而外转子永磁电机采用径向充磁时的气隙磁密较大；Halbach磁化结构可提高气隙磁密波形的正弦分布程度，减小转子轭部磁密，适合于多极的永磁电机。关键词：径向充磁；平行充磁；Halbach磁化结构；表贴式永磁电机；有限元分析

中图分类号：TM351

文献标志码：A

文章编号：1007－449X（2011）12－0026－06

Analyticalmagneticfieldofmagnetizationmanners

insurface-mountedPMmotor

2

LIYan-sheng1，DOUMan-feng1，ZHAODong-dong1，

（1．SchoolofAucomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi'an710129，China；

2．SystemandTransportationLaboratory，UniversityofTechnologyBelfort-Montbeliard，Belfort90000，France）

Abstract：Theeffectsofmagnetizationofthepermanentmagnet（PM）onthemagneticfielddistributionandperformancesofPMmotorwerepresented．ThreecommontypesofPMmagnetizationfieldpatterns，Radial，ParallelandHalbachmagnetizationwerestudied．Thentheaccurate2Dfiniteelementanalysismodelaccordingtoanalyzingthedifferencesbetweenthefieldsofthemachinewithdifferentmagnetiza-tionsinbothinternalandexternalrotorwereestablished．Theprinciplesofthetotalairgapfluxvariedwiththepolenumberandthicknessofmagnetwereanalyzed．Thetestingandsimulationresultsshowthatinternalrotormachineswithinaparallelmagnetizedhasagreaterfluxdensitythesameastheexternalro-tormachineswithinradialmagnetized；Halbachmagnetfittedformulti-polarPMmotorcanimprovethesinusoidalwaveformdistributionofair-gapfluxdensityanddecreasetherotoryokeflux．

Keywords：radialmagnetization；parallelmagnetization；halbachmagnet；surface-mountedPMmotors；finiteelementanalysis

收稿日期：2011－06－24

基金项目：陕西省自然科学基金重点项目（2011GZ013）作者简介：李延升（1983—），男，博士研究生，研究方向为无刷直流电机及其控制；

窦满峰（1967—），男，教授，博士生导师，研究方向为电机设计及其控制；

赵冬冬（1986—），男，博士研究生，研究方向为永磁同步电机及其控制。