表贴式永磁电机气隙磁密解析计算

徐志凯 王德鹏 周晓燕

摘要：当今世界，永磁电机的应用领域越来越广泛，对于永磁电机的性能要求也越来越高。永磁电机的转矩脉动、电磁振动、噪音等问题都亟待解决，而这些问题都和永磁电机的磁场分布有着一定的关联，因此只有准确计算出电机磁场的大小及分布并进行评估优化，才能改善永磁电机的性能，满足社会对于永磁电机性能的需求。根据以上问题，文章通过直接解析法建立表贴式永磁无刷电机模型，建立矢量磁位方程，仿真求解电机空载气隙磁场，并将结果分别与Maxwell有限元仿真以及Motorcad有限元仿真的磁密波形进行对比，结果显示吻合度很高，从而证明采用解析算法求解永磁电机气隙磁场的有效性及正确性。

关键词：永磁电机;气隙磁密;直接解析法;Maxwell有限元仿真;Motor CAD有限元仿真

中图分类号：TM302

永磁同步电机结构简单，运行可靠，损耗小，效率高，应用范围十分广泛[1]，对于永磁电机的电磁性能也提出了越来越高的要求。永磁电机的气隙磁密在一定程度上决定着电机的铁耗和齿槽转矩等电磁参数，从而对永磁电机的性能产生很大影响[2]。因此，如何精确计算永磁电机的磁场分布就显得尤为重要。

文献[3]提到了一种分离变量法，可以用来求解分析永磁电机气隙磁通量密度。文献[4]利用有限元方法研究了影响永磁同步电机气隙磁密的主要因素。本文通过解析算法建立电机的数学模型，根据文献[5]建立内转子表贴式永磁无刷电机直接解析模型的基本思路，建立矢量磁位方程并求解电机空载气隙磁场，通过与有限元仿真结果的对比证明此方法的正确性。……